TIPO DE CIEMNTACIONES EN OBRA CIVIL

1. CIMENTACIONES
•La cimentación es la parte de la estructura de un edificio que esta en contacto
directo con el suelo, es la que permite equilibrar y transmitir al terreno las
cargas propias del edificio y de las personas que lo habitan.
•Las cimentaciones son toda una especialidad dentro de la Ingeniería, misma
que se relaciona con el comportamiento del suelo y la forma en que esta
transmite al terreno las cargas correspondientes, por lo que estas se clasifican
primeramente en dos grandes apartados:
• 1.- Cimentaciones superficiales o poco profundas.-Son las que
se caracterizan porque su profundidad no excede de un par de
veces el ancho del cimiento.
• 2.- Cimentaciones profundas. Son aquellas que por las
condiciones del terreno, no es posible una cimentación superficial y,
se recurre a la búsqueda de estratos resistentes a mayor
profundidad a fin de garantizar la estabilidad de la estructura.

2. • REQUISITOS QUE DEBE DE CUMPLIR UNA CIMENTACION
1.- Los cimientos no deberán volcarse o deslizarse sobre el
terreno.
2.- Hasta donde sea posible, deben evitarse los asentamientos de
la construcción, en caso de ser inevitables por las condiciones
del subsuelo, se deberá prever en el diseño de las cimentaciones
para que se proyecten elementos de control hidráulica, pero en
ningún caso se aceptan asentamientos diferenciales.
3.- En zonas de alto riesgo sísmico, se deben prever las formas
de contrarrestar sus efectos (Pueden rigidizarse las
estructuras), o puede diseñarse una cimentación que contrarreste
los efectos trepidatorios (Mov. Verticales), mediante pilotes
especiales tipo amortiguador y los efectos undulatorios (Mov.
Horizontales) por ejemplo mediante pilotes montados sobre
dispositivos BALIN, que permiten el movimiento undulatorio del
terreno, sin que se mueva la parte del edificio que esta sobre
ellos.
4.- En ningún punto de las cimentaciones las cargas unitarias
sobre el terreno excederán la capacidad de carga del mismo
(terreno).
5.- Para cimentaciones a base de pilotes, estos no deberán
soportar cargas mayores que las estipuladas por los cálculos. Así
mismo no debera en este caso, o en cualquier otra, considerarse
ninguna capacidad de carga del terreno superficial

3. En este tema nos referiremos exclusivamente a las cimentaciones superficiales, es
decir las que están desplantadas sobre el terreno situado inmediatamente debajo
de la misma (0.00 m a 3.00 m de profundidad aprox.) y teniendo esta la suficiente
capacidad de carga para soportar las construcciones así apoyadas. Estas están
representadas por los tipos siguientes:
1. Zapata aislada.-Estas suelen ser cuadradas, rectangulares, dados y puntales
( raramente circulares) y, se construyen para soportar columnas a fin de transmitir
menores presiones al terreno de acuerdo al área propia de la zapata. Estas se
construyen de concreto reforzado y pueden ser de lindero, esquina y zapata central.
• Dados: Usuales en terrenos rocosos.
• Zapatas: Usuales en terrenos duros y semisuave, (o suaves con estructura ligera).
Pueden ser cuadradas, rectangulares, redondas, poligonales o circulares. También
pueden ser con carga al centro o aun extremo.
• Puntales: Usuales en terrenos duros y semisuaves. Con estructura ligera y
provisionales; puede ser a base de hincar polines, vigas, vigetas metálicas etc.
• Nota.- Como protección adicional contra asentamientos diferenciales producidas por
poca capacidad de carga del estrato, o por expansión , se recomienda ligar la
cimentación y la estructura por medio de:
• A).-Vigas de cimentación: (Unión a nivel de zapatas).
• B).- Dalas o cadenas intermedias: (Unión a mitad de castillos, en cimientos o muros).
• C).- Dalas o cadenas de cerramiento: ( Unión a nivel de altura de puertas y ventanas)

4. 1. Zapata corrida y contratrabes.-Estas suelen ser de concreto reforzado de forma
rectangular, con una longitud mucho mayor que su ancho y se utilizan para
soportar muros cargadores o varias columnas consecutivas sobre líneas
especificas. A través de las zapatas corridas se trasmiten al terreno presiones
mas bajas, de tal forma que son excelentes en caso de suelos de baja
resistencia o cuando se requiere la transmisión de cargas grandes.
Son recomendables para desplantar en estratos duros, semiduros y suaves.
 Contratrabes: Usuales en terreno rocoso.
 Zapatas corridas: Usuales en terreno duro, semiduro y semisuave, pueden ser
con carga al centro , de lindero o excéntricas o para muros de contención.
 Mampostería corrida: usuales en terrenos duros, semiduros , o suaves para
estructura ligera.

5. 1. Losa de cimentación (Delgadas y Gruesas).- Estas también son de concreto
reforzado y se utilizan cuando la resistencia del terreno es muy baja o cuando
las cargas a transmitir son muy altas; obligando así, al uso de extensas áreas de
desplante, llegando incluso a ocupar toda el área de construcción.
Es conveniente o recomendable fraccionarlas por medio de nervaduras para
obtener así losas apoyadas en un solo sentido, su calculo o armado es igual al
de cualquier losa de concreto, solo que la carga en vez de actuar de arriba
hacia abajo, procede de forma contraria, y es igual a la reacción del terreno o
fatiga que se acepte por m2, y su armado ira en la parte superior para
momentos flexionantés positivos y en la parte inferior para los negativos.

7. ZAPATA AISLADA CUADRADA
Columna
Pedestal o dado
Zapata
B
Columna
B
Pedestal o
dado
Zapata cuadrada Zapata
NAF Df
B Zapata cuadrada
SUELO

8. ZAPATAS AISLADA RECTANGULAR
Columna
Pedestal o
dado
Zapata
B B B
L L
L
Zapata Zapata rectangular Zapata rectangular
rectangular de lindero de esquina

9. ZAPATAS CONTINUAS O CORRIDAS

10. LOSAS DE CIMENTACION
Columnas de concreto reforzado
Muro viga reforzados
Sótano
Sótano
Empleo de losas
de cimentación y
Losa de cimentación de concreto reforzado aprovechamiento
para sótanos o
Trabes y columnas
reforzadas
cuartos para
maquinaria e
instalaciones.
Sótano
Sótano
Losa de cimentación de concreto reforzado

11. El diseño de cimentaciones es toda una especialidad y en ella se conjugan la
habilidad y el gusto del ingeniero proyectista para aprovechar al máximo los
factores estructurales así como las características del terreno. Así en la
practica real nos toparemos con una variedad de cimentaciones combinadas,
en donde se entremezclan casi todos los tipos.
Es de recordar que si una losa de cimentación transmite al terreno presiones
mayores que la capacidad de carga de este, es lógico que deberemos recurrir
a soportar los edificios en estratos mas resistentes a mayores profundidades,
llegándose al uso de las cimentaciones profundas.

12. CIMENTACIONES PROFUNDAS
Las cimentaciones profundas se utilizan por varias razones, que discutiremos a
continuación:
1. Cuando el terreno no posee la resistencia suficiente al esfuerzo
cortante por ser muy suave, se buscan estratos mas resistentes a
mayor profundidad, claro esta sin descuidar el factor económico.
2. Cuando el edificio es muy masivo y las presiones a transmitir son
grandes y rebasan la capacidad resistiva del terreno para ser
cimentado sobre una losa de cimentación.
3. También suelen utilizarse las cimentaciones profundas en suelos
muy arcillosos o arcillas expansivas muy potentes, es decir de gran
espesor. En este caso se recurre al uso de pilotajes por fricción.
Las cimentaciones profundas por pilotes son especiales en el caso de
puentes sobre ríos caudalosos o en zonas pantanosas e, inclusive se han
utilizado con mucho éxito en la construcción de plataformas petroleras.

13. La torre
Latinoamericana con
sus 43 pisos es una
estructura cimentada
sobre un cajón de 13
metros de profundidad
que se apoya en mas
de 350 pilotes de
extremo ancho,
desplantados a 33.5
metros sobre una capa
delgada arena, situada
entre depósitos
lacustres de arcilla
muy compresible.

14. La torre de Pisa es un ejemplo de
estructura cimentada sobre pilotes
de madera de cedro que actúan
como pilotes de fricción. Estos se
dispusieron simétricamente en
distribución concéntrica sobre la
base circular de desplante de la
torre.
En 1962, Terracina presento una
evaluación de los asentamiento que
ha experimentado la torre,
presentándose un hundimiento de
mas de 1.00 metro m del lado norte,
mientras que del lado sur el
asentamiento es del orden de los
3.00 metros.

15. Puente Internacional de Nuevo Laredo

16. Las cimentaciones profundas suelen ser de varios tipos , entre ellas se
cuentan:
1. Pilotes.-Son estructuras generalmente de concreto reforzado,
pero pueden ser de perfiles de acero e incluso de maderas de
cedro encino o pino simplemente. Son elementos muy esbeltos
y su sección transversal n es mayor de 1,20 mts, los mas
comunes son de concreto reforzado circulares con diámetros de
30 a 60 cms.
2. Pilas.-Cuando los elementos d soporte son de secciones mayor
de 120 cms pero no exceden de su doble, se denominan pilas y
pueden ser de sección circular, ovoidea y rectangulares. Son
comunes las pilas de los puentes viales, mismas que siempre
son de concreto reforzado.
3. Cilindros o Cajones.- Son elementos de concreto reforzado que
se construyen huecos por cuestiones económicas y de peso,
sus diámetro suele variar entre 3.00 y 6.00 metros. Se llaman
cilindros cuando su sección es circular y cajones cuando con
paralelepípedos. Estos pueden trabajar simples o en batería.

17. Tipos de cimentaciones profundas
Suelo
suave
Pila Cilindro o
Pilote Cajones en
cajón
batería
Roca sana

18. X
Los pilotes se utilizan con varios fines, entre ellos están:
1. Para transmitir las cargas de los edificios a mayor profundidad
hasta los estratos de suelos mas resistentes, conociéndose estos
como pilote de punta..
2. Transmitir la carga al mismo suelo blando parque por fricción
garantice la estabilidad de las estructuras
3. Proporcionar el anclaje adecuado a ciertas estructuras (como
tablestacados) o resistir fuerzas laterales ( caso de pilas de
puentes) ya sean de suelo u otro material.
4. Aumentar las fuerzas resistivas a varias estructuras a fin de
contrarrestar los momentos de volcadura o fuerzas de
deslizamiento ( caso de muros de contención, cisternas y
edificios cerca de taludes).
5. Evitar los efectos de la erosión o socavación como en pilas de
puentes, en muelles o atracaderos.
6. Proteger estructuras marítimas como plataformas, muelles.

19. De acuerdo a la forma en que trabajaran, es decir, como transmitirán las
cargas al terreno, los pilotes se clasifican como:
1. Pilotes de punta.-estos son hincados a una
profundidad en la cual se incrustan en un estrato
resistente, transmitiendo las cargas del edificio en
este estrato.
2. Pilote de fricción.-Estos son aquellos que transmiten
la carga al mismo estrato sobre el que están
hincados, mediante la fricción que se genera entre el
pilote y el suelo que lo rodea.
3. Pilote mixto.-Estos pilotes transmiten una parte de la
carga por punta y la carga restante se distribuye por
fricción sobre el suelo.
Cuando las condiciones y estratigrafía del lugar lo permita, los pilotes de punta
siempre deberán ser los primeros en seleccionarse, ya que son las mas
seguros puesto que al transmitir las cargas a mayor profundidad, el edificio no
experimentara inclinaciones ni asentamientos fuertes y su estabilidad será
mayor.

20. En la figura se ilustra la existencia de lentes de material resistente, en los que
apoyan algunos pilotes y otros descansan en el estrato de roca sana mas
abajo. En esta distribución, es de esperarse que con el tiempo las lentes de
material firme junto con los pilotes que soportan y parte del edificio
experimenten un descenso, pues las cargas inducidas provocaran que el suelo
suave llegue a la fatiga propiciando la consolidación del suelo bajo las lentes
indicadas. Esto provocara un hundimiento desigual en el edificio.
Cimentación de
edificio
Suelo blando
Pilotes
Lente resistente
Lente resistente
Roca sana

21. Los pilotes de
concreto pueden ser
prefabricados e
hincados a golpes con
maquina piloteadora
( llamada Martillo,
como se ve en la foto)
o hincados por
presión neumática.
Además los pilotes
también pueden ser
colados en el lugar,
en una excavación
realizada
previamente.

22. Maquina martillo de presión de aire hincando pilotes de
acero, perfiles HP

23. Maquina martillo de Diesel
hincando pilotes de acero
perfiles HP.

24. Martillo vibratorio hincando perfiles de acero para
la construcción de una pila.

25. La capacidad de carga en pilotes, se determina comúnmente por varios
criterios, entre los que se pueden mencionar los siguiente:
1. Criterio dinámico.- Se basa en la aplicación de formulas dinámicas en las
cuales interviene la energía comunicada al pilote por el impacto del
martillo de hinca. Se aplica exclusivamente a los pilotes de punta
hincados al golpe.
La falla de este método consiste en ignorar la respuesta de los materiales
al impacto, pues se desarrollan fuerzas resistentes viscosas y de inercia
en el sistema pilote-suelo, debido a que la penetración tiene lugar durante
un breve tiempo y, como sabemos estas fuerzas viscosas e inerciales no
se presentan en el caso estático y hacen que la correlación entre la
resistencia dinámica y la estática sea casi imposible de realizar. Por esto
ultimo, las formulas dinámicas no se recomiendan en ningún caso y no
deben de utilizarse para el calculo de la capacidad de carga en pilotes.
2. Criterio empírico.- Se basa en la aplicación de formulas de capacidad de
carga de pilotes a partir de criterios o experiencias locales. Muchas
formulas son tales que adoptan factores de seguridad demasiado altos, lo
que conduce a cimentaciones muy costosas y, por tal motivo, tampoco se
justifica la estimación de la capacidad de carga de pilotes tomando en
cuenta estos criterios.

26. 3. Criterio estático.- En este la capacidad de carga del pilote se determina a
partir de una teoría que valúe la capacidad de carga del suelo, a partir de
ensayes de resistencia. En este criterio se exige que se tenga una
completa exploración del suelo y se realicen los ensayes de laboratorio y
en el lugar. A partir de estos resultados de laboratorio e “in situ”, el
ingeniero podrá utilizar alguna de las formulas ya indicadas en el capitulo
cuatro de este mismo trabajo. Se debe de considerar un factor de
seguridad del orden de 3 cuando las cimentaciones se calculen con las
cargas vivas y muertas permanentes.
El mejor método para determinar la capacidad de carga de un pilote, es el
realizar una prueba de carga en el lugar. Desgraciadamente no siempre se
realiza por el costo y el tiempo que este tipo de ensaye requiere, sin embargo
recomendamos que no se escatime esta recomendación dada la importancia
y el costo del edificio.
Un aspecto que no debe pasarse por alto es la interpretación de los
resultados de un ensaye de prueba, ya que este siempre se realiza sobre un
solo pilote, cuando en realidad, el edificio esta desplantado sobre muchos de
ellos y, la capacidad de carga de un conjunto de pilotes no es proporcional a
la capacidad de carga del numero de pilotes hincados.

27. A través de un prueba de carga sobre un pilote, se puede obtener la siguiente
información:
1. La capacidad de carga ultima por punta del pilote, para esto es
necesario el realizar primero la excavación hincando un tubo hueco
e introducir dentro de este ultimo el pilote e hincarlo sobre el estrato
resistente, determinándose así la capacidad por punto del pilote.
2. La capacidad de carga por fricción lateral del pilote, es determinada
cuando este se hinca sobre estratos potentes de arcilla blanda.
Los pilotes colados en el lugar son aquellos que se construyen en el sitio
mediante el colado de concreto reforzado en una excavación previamente
realizada. La capacidad de carga de los pilotes colados en el lugar se
determina como se indico anteriormente para los pilotes prefabricados
hincados al golpe.
Los pilotes de acero suelen ser perfiles tubulares de gran calibre o secciones
HP. Las secciones tubulares se hincan en el terreno y posteriormente se
rellenan de concreto cuando los perfiles alcanzan la profundidad de
desplante. Pueden hincarse en suelos muy firmes en donde es difícil hincar
los pilotes de concreto.

28. El ingeniero debe estudiar la economía relativa de la cimentacion
superficial o profunda, según sea el caso, sin embargo, debe
cuestionarse lo siguiente:
1. ¿A que profundidad debería de cimentarse un edificio?
2. ¿Habría que proteger la excavación mediante un muro o
pantalla durante la construcción para evitar la
penetración o desprendimiento del terreno?
3. ¿Seria necesario abatir el nivel freático para excavar y
construir la cimentación? Y en caso afirmativo, ¿ que
método debería emplearse para ello?
4. ¿Habría peligro de daños a los edificios adyacentes?
5. ¿Cuánto se asentaría el edificio terminado? ¿seria
uniforme este asentamiento?
6. ¿Qué esfuerzos y distribución de los mismos deberían
considerarse para el proyecto de la placa de
cimentación?