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![INTRODUCCIÓN
En su trabajo práctico el ingeniero civil ha de enfrentarse con muy diversos e importantes
problemas planteados por el terreno. Prácticamente todas las estructuras de ingeniería
civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales o presas, deben
cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura se
comporte satisfactoriamente debe poseer una cimentación adecuada. [6]
El hecho de que muchos edificios construidos en otras épocas hayan permanecido en pie
hasta nuestros días demuestra que, a lo largo de la Historia, ha existido algún modo de
"Ciencia de las cimentaciones", cuyo desarrollo ha culminado en las técnicas de
cimentación actualmente en uso. [7]
Sin embargo, los antecedentes de nuestras cimentaciones son poco conocidos porque,
hasta bien entrado el siglo XVIII, hay una casi absoluta ausencia de doctrina acerca de
las teorías y de los métodos constructivos aplicados al dimensionado y a la ejecución de
los cimientos. [7]
Acerca de estas cuestiones, solamente existen unas pocas reglas, dispersas e
inconexas, contenidas en la normativa interna de algunas órdenes religiosas medievales
y en los tratados de construcción difundidos por Europa a partir del siglo XV. Además,
tales reglas siempre han sido consideradas como simples hechos históricos y nunca han
sido analizadas como lo que realmente son, esto es, como resultados de sucesivos
ensayos hechos por el Hombre con la finalidad de solucionar los problemas que le ha
planteado el conjunto estructura-cimiento-terreno, desde siempre, cuando ha llevado a
cabo ese acto libre de su voluntad que es la edificación. [7]
Con cierta frecuencia el término cimentación se usa para identificar el solo elemento
estructural del mencionado sistema de soporte; pero, al considerar la decisiva incidencia
del terreno de apoyo en el comportamiento de la estructura, se aprecia que tales términos
no consideran debidamente la trascendencia de la respuesta de dicho terreno de apoyo.
Sin embargo, para los propósitos de la ingeniería de cimentaciones parece conveniente
asignarle al término cimentación un significado más amplio, en el sentido de que cobije
toda aquella parte de la obra que soporta la estructura y la acción de las cargas. Es decir](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-5-320.jpg)
![que no sólo deben referirse a los elementos estructurales de transmisión de cargas al
terreno de apoyo, sino también a la zona del terreno cuyo comportamiento resulta
afectado por las cargas. [8]
Para relacionar de forma coherente la nomenclatura a utilizar, con lo comentado
anteriormente, se debería distinguir cimiento de cimentación. Cimiento sería, entonces, la
parte estructural de una cimentación, diseñada para servir como elemento de transición
entre la superestructura y el terreno de apoyo, y para adecuar la acción de las cargas a
formas tolerables para el terreno de apoyo (Delgado, 1999). [8]
Para determinar la capacidad de carga de un sistema cimiento-terreno de apoyo, en
forma similar a la de cualquier estructura, deben acogerse como normas de uso la
relativa seguridad ante la rotura y la previsión de deformaciones tolerables.[8]
Antes de poder construir una obra (edificio, puentes,caminosetc) tenemos que saber
sobre que se va a edificar y cuanto es la resistencia del suelo ,osea; cuan portante es
nuestro suelo y buscar lo ideal que es 2kg/cm2[1] ,siempre y cuando se encuentre en
nuestro suelo, pero si no es asi ; tenemos utilizar mecanismos que nos ayudaran a que
nuestro suelo o se proyecte a eso y como logramos eso utilizando los diferentes clases
de cimientos ya sean cimientos superficiales, semi-profundos, profundos por eso nunca te
olvides que todo comienza por cuan bueno es tu suelo[2].
I. LOS SUELOS Y SU IMPORTANCIAEN LACONSTRUCCION
I.1. FORMACION DE SUELOS
La corteza de la tierra está constituida por roca sólida. Esto no se percibe fácilmente,
pero es explicable porque el mantillo, la vegetación, los fragmentos de las rocas , la arena
y la grava están esparcidos por doquier , mientras que los sedimentos cubren el fondo de
los océanos[1]. Las capas de escombros tienen poca profundidad en contraste con el
espesor kilométrico de la roca subyacente[2].
Un hecho real, aunque inadvertido, es que el relieve de la tierra es modificado
constantemente. En efecto, nada de lo que vemos de la faz de la tierra es inmutable: todo
se transforma. Lo que ocurre que el cambio sucede a lo largo de muchísimo tiempo: una
vida entera no basta para percibirlo[1].](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-6-320.jpg)
![Los suelos, tal como los apreciamos a simple vista, proceden de la disgregación de las
rocas y el subsiguiente transporte de los residuos a otros lugares. Los agentes causantes
de la alteración del relieve de la tierra y de la formación de los suelos son:
la erosión.
el intemperismo.
La erosión es producida por la acción de diversas fuerzas de la naturaleza: uno de los
agentes más espectaculares es el agua. Gran parte de la humedad absorbida por la
atmosfera cae sobre los continentes en forma de lluvia, nieve, granizo y rocio, mientras
que en un apreciable volumen de la precipitación penetra hasta el subsuelo, pero otro
mayor desemboca por gravedad al mar por los cauces de los ríos o en forma de torrentes
y manantiales, reponiendo de esta manera l nivel de los océanos [1].
En su recorrido, el enorme caudal de agua, desempeñando el papel de sorprendente
escultor, va, año tras año en forma incesante, remodelando el relieve terrestre, arrastro
abajo todo cuanto encuentre en su trayecto. Los fragmentos de las rocas, por efecto de
su arrastre por el agua sobre el fondo de los lechos de los ríos, pierde su forma angulosa,
formándose cantos rodados. Al reducirse la pendiente por la cual transcurre el agua,
disminuyen la cantidad o la fuerza del caudal, depositándose sobre el suelo, primero la
piedras grandes, Luego las pequeñas y, finalmente el lodo [1].
Igualmente, cuando el cono de deyección se ensancha, la corriente de agua pierde
velocidad y los fragmentos pesados van quedando el trayecto, mientras que los menudos
son arrastrados agua abajo [2].
También el hielo de las cordilleras es otro importante agente erosivo. Como se sabe, el
glaciar es una acumulación de nieve gradualmente comprimida y transformada en hielo.
Con el tiempo su peso aumenta y por efecto de gravedad empieza a desplomarse
cordillera abajo , remodelando en su lenta marcha el relieve terrestre .Asimismo, los
aludes , es decir las descomunales masas de hielo que desde la cordillera se precipitan
violentamente , son causantes de terribles desastres, además de efectivos agentes de
remodelación del paisaje terrestre. Para tener una idea de su inmenso poder destructivo
recordemos los aludes ocurridos en 1962 y 1970 (terremoto de Ancash), producto de la
desintegración del ventisquero de 5 millones de metros cúbicos, se abatió con velocidad
de desplazamiento de 300 km. Por hora sobre la ciudad de Yungay, causando una de las
mayores catástrofes que registra nuestra historia[1].](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-7-320.jpg)
![También los huaycos, frecuentes en nuestro país ,están asociados con la acción de las
lluvias y la falta de protección vegetal en las vertientes .Originados por fuertes
precipitaciones estacionales, alcanzan impresionantes velocidades y su potencia es tan
grande que transportan lodo y piedras de diversos tamaños, algunas de las cuales
pueden llevar a toneladas de peso. En el fondo de los valles frenan su velocidad
expandiéndose lateralmente, pero aún son capaces de destruir las obras construidas por
el hombre: viviendas, puentes, caminos, etc. Ocurren generalmente en zonas bajas y
medias de relieve andino que caracteriza la topografía del país [1].
El mar, igualmente, es otro efectivo agente erosivo [2]. Permanentemente su acción se
manifiesta en las costas de los continentes: así como destruye, también construye
grandes bancos de arena[1].
Aunque no tan contundente como el agua y el hielo, el viento es asimismo un importante
agente transformador de la topografía y causante de la formación de los suelos.
Erosionando rocas y transformando materiales de un lugar a otro da origen a depósitos
eólicos de arena, generalmente de grano fino[1].
El intemperismo es otra poderosa fuerte escultora del paisaje. Ocasiona la desintegración
inicial de las rocas, convirtiéndolas en fragmentos que son acarreados posteriormente por
acción del agua y del viento. También los cambios de temperatura originan tensiones
superficiales en su masa, llegando a fracturarlas y desintegrarlas. Por su parte las aguas
concentradas en grietas y hendiduras de las rocas, actuando con efecto de cuña al
aumentar su volumen por congelamiento, causa el agrietamiento de ellas[1].
Es importante anotar que, probablemente, hay más agua bajo tierra que en todos los
lagos y ríos. El agua subterránea es agente de los procesos químico y de diversas
formaciones geológicas .Desgasta las rocas formando cavernas y caprichosas
estalactitas y estalagmitas, constituidas por carbonato de calcio precipitado gota a
gota[1].
Asimismo, a simple vista podemos observar el efecto del intemperismo en las partículas
coloraciones que adquieren en las rocas debido a la descomposición química de los
materiales ,producida por el ácido carbónico y el oxígeno atmosférico que transforman los
elementos metálicos en sus respectivos carbonates y oxido[1].
Ahora bien, ya informados, aunque a grandes rasgos, de cómo actúan la erosión y el
intemperismo remodelando el relieve terrestre podríamos plantearnos la siguiente
pregunta: ¿si incesantemente aquellos poderosos agentes están desintegrando la
superficie terrestre trasladando hacia el mar gran parte de ella, no sería razonable](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-8-320.jpg)
![pensar que finalmente, los continentes habrían de convertirse en superficies planas, de
altura reducida y cubiertas por las aguas? Ciertamente, ello podría ocurrir; aunque en
millones de años. Lo que sucede es que felizmente, existe otra fuerza en pugna con
aquello[1].
Esa fuerza, que confiere equilibrio, es el diastrofismo, denominación que se refiere al
proceso por el cual la capa exterior de la corteza terrestre , por efecto de la gradual
contracción que sufre producida por cambios de temperatura, constantemente es
levantada, plegada, inclinada; compensado así la desintegración, producto de la erosión y
el intemperismo[1].
De manera sucinta se ha descrito los mecanismos por los cuales el relieve de la tierra es
modificado. Como ya ha sido señalado, los cambios son imperceptibles y se manifiestan
a atraves de lapsos muy grandes, pero el hecho real es que permanentemente están
ocurriendo, dando como resultado las diversas conformaciones geológicas y los múltiples
tipos de suelos que superpuestos en capas constituyen la superficie terrestre [1].
I.2. ESTUDIOS DE LOS SUELOS
El termino suelo abarca genéricamente los diversos tipos de materiales, tales como la
grava, la arena, los limos, las arcillas, y las innumerables mezclas de ellos como son:
arcilla limosa, arena limosa, grava arenosa, limo arenoso ,etc. Roca es la parte solida de
la corteza terrestre[1].
Generalmente los suelos se presentan en capas superpuestas, constituyendo el
subsuelo, y son producto, de acuerdo a lo ya expuesto, de la erosión y el
intemperismo[2]. Cada capa de suelo posee ciertas propiedades específicas que la
caracterizan para cimentaciones de estructuras[1].
A través de los cimientos son transferidos al suelo el peso de las estructuras, las fuerzas
que actúan sobre ellas y las sobrecargas correspondientes. Las estructuras serán
estables si las capas de suelos que las sustentan son suficientemente resistentes[2].
De lo expuesto fluye la necesidad, especialmente en obras de importancia, de explorar el
subsuelo para saber cómo está constituido y conocer, mediante análisis y ensayos
especializados, las características y resistencia de las diversas capas de suelo. La
exploración se lleva a cabo excavando pozos (calicatas), convenientemente ubicados en
las áreas destinadas a las edificaciones [1].](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-9-320.jpg)
![Durante la excavación de los pozos exploratorios son expuestas, en espesores variables,
las diversas capas de los suelos, de las que se toman muestras representativas para
someterlas, posteriormente a análisis y ensayos en laboratorios de mecánica de
suelos[1]. Con los registros tomados en el campo, pruebas<<in situ>> y ensayos en
laboratorios se procede a elaborar perfiles estatigraficos, en los que se puede apreciar la
naturaleza, la profundidad y el espesor de las diversas capas descubiertas en la
excavación de las calicata[3].
Naturalmente, de detectarse –durante la excavación-agua subterránea deberá
determinarse el nivel que alcanza[1].
Los estudios de los suelos son vertidos en informes que, además de los perfiles
estatigraficos correspondientes, incluyen resultados de los análisis y ensayos y8
conclusiones concernientes a la profundidad mínima de la cimentación, presiones
admisibles y otras recomendaciones que se juzgue necesarias: por ejemplo, sobre
eventuales perturbaciones que pudieran originarse por alteración del grado de
humedecimiento del suelo[1]. Estos informes son utilizados por los ingenieros
estructurales para diseñar los cimientos y las estructuras[3].
I.3. CLASIFICACION DE LOS SUELOS
Los diversos tipos de suelos son identificados según el sistema unificado de clasificación
(sucs).Este sistema agrupa los suelos en dos clases: suelos de partículas gruesas y
suelos de partículas finas[3].
Se considera suelo de partículas gruesas cuando más de la mitad de la masa del suelo,
al ser sometida a tamizado, es retenida en la malla n°200se le considera suelo de
partículas finas: limos y arcillas[2]. La abertura del tamiz N°200 corresponde
aproximadamente al tamaño de la menor partícula apreciable a simple vista y equivale a
0.074mm (74 micras)[3].
A su vez, a los suelos de partículas gruesas se les sub-clasifica en:
Gravas: más de la mitad de la fracción gruesa es retenida en la malla N°4[3].
Arenas: más de la mitad de la fracción gruesa pasa la malla N°4[3].](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-10-320.jpg)
![Aproximadamente puede considerarse que la abertura del tamiz N°4 equivale a medio
centímetro[3].
En los estudios de suelos, cada tipo de suelo es identificado mediante simbología
convencional; asi , por ejemplo, la grava es identificada con la letra G (proveniente del
idioma inglés, gravel);la arena con la letra S (sand);la arcilla C (clay);el limo(M);PT
identifica la turba y otros suelos con alto contenido de materia orgánica[1].
Generalmente-según hemos visto –las capas del subsuelo están constituidas por
diversos tipos de materiales. En estos casos, se les designa de manera compuesta; por
ejemplo, GM significa grava limosa[1]. Otros símbolos también son empleados para
precisar importantes propiedades de los suelos, que transcienden en su capacidad
portante y comportamiento en cimentaciones. La norma de edificaciones E.0.50 <<suelos
y cimentaciones>> incluye la simbología de los suelos[3].
I.4. CRITERIOS PARACALIFICAR SUELOS CON FINES CONSTRUCTIVOS
j) Según la granulometría y textura
Los suelos on buenos (tienen mayor capacidad de carga) cuando la mayoría de
sus componentes son gruesos como las rocas, gravas, gravas arenosas, grava
limosa, grava arenosa arcillosa y arena gravosa[4].
Son malos (tienen menor capacidad de carga, se deforma) cuando son finos .en
esta calificación se encuentran los suelos arenosos, suelos limosos y suelos
arcillosos[4].
k) Según el peso especifico
El peso específico se refiere a cuánto pesa una porción de un tipo de suelo.
Nos indica cuanto vacío tiene en su interior; será más pesado mientras menos
vacío tenga.
Entre mayor sea el peso unitario de un suelo son homogéneos, entonces, el
suelo es malo, porque tienen muchos vacíos y poco peso unitario.
Si el suelo tiene variedad de tamaños; o sea heterogéneo, es suelo bueno[4]
l) Según el grado de consolidación o compactación](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-11-320.jpg)
![Según el paso del tiempo y la exposición a fenómenos naturales, los suelos,
cambian su grado de consolidación haciéndose más compactos (suelos firmes) o
más sueltos (suelos blandos).
Los suelos firmes compactos, consolidación y de buena calidad para la
edificación son duros y difíciles de excavar.
No son aptos para la construcción:
Suelos sueltos y fáciles de excavar.
Suelos arrastrados por el viento y la lluvia
Suelos de relleno[4]
m) Según el grado de saturación de agua
La presencia de agua en el suelo influye en su estabilidad y puede cambiar su
capacidad de carga y su comportamiento frente a movimientos del terreno
(sismos).La calidad de este disminuye en función de la calidad de agua que
contiene y del tipo de componentes que predominan. Los suelos gruesos son
más estables que los suelos finos ante la presencia de agua. El grado de
saturación está influenciado por el nife de capa freática. Según el nivel freático
superficial. La napa freática es la capa de agua subterránea y su nivel puede
variar desde lo superficial hasta lo profundo. Cuando el nivel freático es
superficial, menos de 2 metros de profundidad, en relación a la superficie del
suelo, este suelo es malo. Pero si es muy profundo el suelo puede ser estable y
bueno[4].
n) Según la plasticidad, expansibilidad y Dispersabilidad
Es la propiedad por la cual el suelo que se refieren a facilidad de cambiar su
volumen con la presencia del agua. La mayoría de suelos finos como: limos,
arcillas sus combinaciones, se alteran en contacto con el agua, convirtiéndose
en suelos problemáticos o especiales, no aptos para la construcción[4].
*La plasticidad (suelos plásticos)
Es la propiedad por lo cual el suelo al humedecerse, disminuye su cohesión se
deforma fácilmente y pierde totalmente su resistencia mecánica o capacidad de
carga. Se los reconoce porque al humedecerlos y ver si se forma barro que nos
permite hacer trabajo cerámicos, por lo tanto es un suelo plástico[4].
o) Expansibilidad de los suelos (suelos expansivos)](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-12-320.jpg)
![Esta propiedad consiste en el aumento considerable de su volumen a
consecuencia de cambios de humedad, así como por la disminución de la carga
al extraer suelo por la excavación, secado del suelo por incremento de la
temperatura.
Este fenómeno es propio de los suelos con presencia de las arcillas expansivas.
p) Dispersabilidad de suelos (suelos dispersivos)
Esta propiedad caracteriza a los suelos con contenidos de sales solubles.
Consiste en la separación de los componentes del suelo a consecuencia de la
humedad.
El agua es el agente que produce este fenómeno el disolver sales y forma
escamas de suelos se dispersan lámina tras lámina. Al final el suelo se diluye
originando espacios vacíos provocando el hundimiento de la superficie.
q) Suelos colapsadles
Se llaman así cuando los suelos pierden estructura y cohesión y sufren una
disminución notoria de su volumen como consecuencia de haber recibido una
cantidad de agua adicional.
r) Suelos con material orgánico
Son aquellos que contienen raíces, carbón, guano u otros materiales de origen
orgánico.
Son suelos de mala calidad para edificación que deben ser retirados en su
totalidad: si se corta el terreno y se le sigue encontrando, entonces no se podrá
construir[4].
I.5. LOS SUELOS Y LAS CIMENTACIONES
I.5.1.Generalidades.
En otras de importancia y características especiales y sobre todo, cuando es
proyectada su construcción en terrenos cuyo subsuelo no es conocido, es
obligatorio el estudio del suelo para cada caso en particular. No es aceptable
deducir la resistencia y comportamiento de un suelo a partir de las](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-13-320.jpg)
![características de otro, aun cuando estén próximos entre sí. Asimismo, la
información de los estudios de mecánica de suelos es válida sólo para el
área y el tipo de obra que corresponden al informe[1].
A continuación se ofrece con propósito ilustrativo ciertas pautas indicativas
del probable comportamiento de algunos tipos de suelos. Desde luego, nos
eximen de la obligatoriedad de contar, especialmente en los casos
precedentemente indicados, con los correspondientes estudios de suelos[1].
Grava. Con excepción de las gravas pizarrosas, la grava es material apropiado
para cimentaciones, siempre y cuando subyacentes no existan tratos frágiles o
blandos, ni este expuesta a socavación la cimentación[2].
la grava tiene reducida o casi nula capilaridad; por tanto, no es probable que la
presencia de agua subterránea, o su humedecimiento, sean causas de
disminución de su resistencia ni origen de asentamientos[1].
Arena. No es prudente generalizar respecto al probable comportamiento y
resistencia de las capas de arena, pues debido a causas ya expuestas,
relacionadas con su formación, los suelos de esta naturaleza se encuentran en
diverso estado de compacidad, además de tener variada granulometría[2]. Si las
arenas, medias y gruesas, son compactas y su granulometría es favorable tienen
apropiada resistencia para sustentar estructuras. No ocurre lo mismo con las
arenas muy finas, sobre todo si son sueltas, como es el caso de arenas cuyo
origen es producto del transporte del viento (arenas eólicas). Las capas de arena
suelta son muy susceptibles a densificarse por efecto de la vibración por
movimiento sísmicos, pudiendo expresarse, eventualmente, asentamiento de la
cimentación e indeseables efectos de carácter estructural[1].
Cuando se trate de este tipo de suelo, es preciso profundizar las excavaciones
para cimientos y definitivamente limitar las presiones del contacto del cimiento-
suelo. La razón de esta exigencia podemos percibirla cuando caminamos por la
playa la arena fluye a cada lado hundiéndose los pies; sin embargo a cierta
profundidad los pies no trabajan ya más: la capacidad de carga aumentada. Lo
mismo pasa con cimentaciones construidas a mayor profundidad[1].
La presencia de agua en suelos arenosos, especialmente cuando se trate de
arena finas sueltas puede ser causa de marcada disminución de su resistencia en
caso de ocurrencia de sismos y, eventualmente, origen del fenómeno de](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-14-320.jpg)
![licuefacción, tal como ocurriera en algunas zonas de la ciudad de Chimbote en el
terremoto de 1970[2].
Limo.es un suelo de partículas muy pequeñas, relativamente no es plástico y
tiene capilaridad elevada[1]. Cuando se encuentra en estado suelto su resistencia
es pequeña; su presencia debe ser motivo de reserva por parte del diseñador y el
constructor[2].
Arcilla.es dura cuando está seca, pero su consolidación se produce lentamente.
Cuando es humedecida se torna plástica y deformable, modificando su
consistencia según el grado de humedecimiento que alcance; por lo tanto, en
suelos arcillosos la alteración del contenido de agua en su masa juega un
importante rol en su comportamiento y resistencia. el humedecimiento, que
algunos casos llega hasta la saturación se produce de diversas maneras. Causas
potenciales de humedecimiento los las lluvias y el aumento del caudal de los ríos
y arroyos[1].
También los suelos pueden humedecerse por efecto de la capilaridad, es decir,
por succión es pequeña o casi nula en suelos granulares (arenas y gravas), pero
suele ser grande en suelos arcillosos, ascendiendo el agua hasta alcanzar los
cimientos de los edificios[2].
Suelos que tienen materia orgánica. Los suelos que contienen materia
orgánica, la turba y el fango, definitivamente no son apropiados para
cimentaciones. Estas capas deben ser eliminadas durante la excavación, la que
debe profundizarse hasta encontrar capas suficientemente resistentes. Los suelos
de color marrón oscuro, gris oscuro o negro, o tengan olor característico,
estructura esponjosa o fibrosas, corresponden a este conveniente tipo de suelo.
Desde luego, un suelo producto de relleno tampoco es apropiado para
cimentaciones[1].
Homogeneidad del subsuelo. Otra característica que también debe tenerse en
cuenta en cimentaciones es la uniformidad del subsuelo[2]. Cuando las capas
subyacentes a la cimentación son suficientemente resistentes la condición es
favorable: sin embargo una capa de comprobada resistencia para la cimentación
prevista reposa sobre otra de menor resistencia la situación cambia
sustancialmente. A modo ilustrativo, veamos el caso de una zapata construida
sobre una capa de arena y que bajo de esta capa se encuentre una de arcilla
blanda; la presión supuesta como admisible para la arena es transferida a capa de](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-15-320.jpg)
![la arcilla blanda, la que fluye hacia los lados, lo probable es que se produzca el
asentamiento de la zapata. En suma, se insiste en que el aspecto de las capas
superficiales no es suficiente para deducir con certeza el comportamiento de un
determinado suelo: es indispensable la exploración de las capas inferiores hasta
la profundidad procedente de cada caso[1].
Capacidad portante de los suelos. Presión o intensidad de carga es la fuerza
ejercida sobre la unidad de superficie de contacto entre el cimiento y el suelo[2].
La unidad que expresa la presión es el kg/cm2 (kilogramo por centímetro
cuadrado). Por ejemplo, si la carga que transmite al suelo una zapata es 60
toneladas y el área es de 3cm2, entonces la presión transmitida a la superficie de
contacto entre la zapata y el suelo es:
60,000kg/30,000cm2=2kg/cm2[1]
Como se puede observar, la acción sobre el terreno no depende exclusivamente
de la carga absoluta aplicada, sino también del área de contacto entre el cimiento
y el suelo[2].
Presión admisible es la máxima presión que una cimentación pueda transmitir al
suelo in que se reduzca el factor de seguridad previsto, ni ocasione asentamientos
que afecten las estructuras[1].
Las presiones admisibles varían sustancialmente según el suelo que se trate[2].
Es frecuente considerar 4kg/cm2 para conglomerados compactos y bien
graduados. A las mezclas de canto rodado y arena (<<hormigón>>) suele
asignárseles valores de 3 a 4kg/cm2[1].
La capacidad portante de las arenas gruesas y mezclas de arena y grava
compactas es aproximadamente 2kg/cm2, mientras que para arenas finas la
presión admisible es limitada a 1kg/cm2[2].
Las presiones admisibles de los suelos predominantemente arcillosos dependen
de su grado de dureza. Sus valores fluctúan entre 1.5kg/cm2 en caso de arcillas
inorgánicas duras y sin riesgo de humedecimiento, hasta valores muy bajos,
0.5kg/cm2,si se trata de arcilla inorgánicas blandas[1].
Una arcilla es dura cuando se parte con dificultad en terrones que no se pueden
pulverizar o amasar fácilmente con los dedos. Una arcilla es firme o de
consistencia media cuando se puede amasar, aunque con bastante esfuerzo. Las
arcillas blandas se pueden amasar con relativa facilidad, pero no tienen](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-16-320.jpg)
![consistencia pastosa. Las arcillas de consistencia pastosa deben desecharse para
cimentaciones[1].
Otra manera práctica e indicativa de la consistencia o dureza de los suelos es el
grado de dificultad que presenta al ser excavados. La lampa penetra con facilidad
en suelos blandos, mientras que la excavación de los suelos de dureza media
requiere de pico. En suelos duros el pico rebota; puede penetrar, pero con
esfuerzo[1].
Los valores de las presiones admisibles aquí expuesto son simplemente
referenciales e ilustrativos. Pueden variar sustancialmente en cada caso en
particular; desde luego, no se ofrecen para fines de diseño[2].
I.6. RESPUESTADE ALGUNAS INCOGNITAS
g) ¿Cuáles son las características del suelo limeño de cara a la posibilidad de
un terremoto?
Lima tiene un excelente suelo, es muy bueno en general, pero tiene algunas zonas que
no son buenas; por ejemplo el Callao, donde hay zonas con suelo muy malo, en algunas
zonas de La Molina también hay suelo malo. Pero una cosa es el suelo y otras las obras
que se construyen encima.
h) ¿De qué depende, entonces, la calidad del suelo para una construcción?
Un suelo bueno se mantiene intacto durante un terremoto y resiste bastante peso. Eso
pasa en Lima, por ejemplo. Pero si vas a Chimbote o en zonas de arena, cuando venga
un gran terremoto esas arenas se convierten en líquido (licuación) y pierden su capacidad
de soportar.
Los edificios que se están construyendo son inmensos y están en lugares acostumbrados
a soportar casas. ¿El suelo limeño está preparado para este cambio de estructuras?
El suelo resiste mucho más que esos edificios, que son juguetitos que están encima. El
suelo limeño es bastante bueno y se podrían poner edificios de cincuenta pisos sin
dificultad, como existen en otros países del mundo. Comparativamente tenemos un
estupendo suelo. Por ejemplo, Santiago de Chile tiene un buen suelo, pero no tan bueno
como el nuestro, que resiste más. Nuestra ciudad está en una zona de buen suelo,](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-17-320.jpg)
![El problema es muy complejo. ¿Por qué empieza la autoconstrucción? Primero
por las carencias económicas y segundo por la desatención del Estado. Es más,
antes que eso, debe haber un plan estricto del uso de los suelos: en donde no se
puede construir debe ponerse algo para que nadie construya ahí. Es igual que
cuando ocurre un huaico: la gente construye en el camino por donde este pasa.
Igual, hay suelos donde no se puede construir porque se sabe que son como agua
y lo que se construya se va a hundir. Entonces, si se sabe que eso va a suceder
durante un terremoto, cualquier zona debería estar diferenciada[5]
II. CIMENTACIONES
II.1. DEFINICION
El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al
terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy
inferiores a las de la estructura, la cimentación posee un área en planta muy
superior a la suma de las áreas de todos los soportes y muros de carga. [9]
Lo anterior conduce a que los cimientos son en general piezas de volumen
considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Los
cimientos se construyen casi invariablemente en hormigón armado y, en general,
se emplea en ellos hormigón de calidad relativamente baja, ya que no resulta
económicamente interesante el empleo de hormigones de resistencias
mayores.[9]
Para poder realizar una buena cimentación es necesario un conocimiento previo
del terreno en el que se va a construir la estructura. La correcta clasificación de
los materiales del subsuelo es un paso importante para cualquier trabajo de
cimentación, porque proporciona los primeros datos sobre las experiencias que
puedan anticiparse durante y después de la construcción.[9]
El detalle con el que se describen, prueban y valoran las muestras, depende del
tipo de estructura que se va a construir, de consideraciones económicas de la
naturaleza de los suelos, y en cierto grado del método con el que se hace el](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-20-320.jpg)
![muestreo. Las muestras deben describirse primero sobre la base de una
inspección ocular y de ciertas pruebas sencillas que pueden ejecutarse
fácilmente tanto en el campo como en el laboratorio clasificando el material en
uno de los grupos principales: grava, arena, limo y arcilla. La mayor parte de los
suelos naturales se componen por la mezcla de dos o más de estos elementos, y
pueden contener por añadidura material orgánico parcial o completamente
descompuesto.[9]
II.2. PROBLEMAS GENERALES DE LACIMENTACIÓN
El comportamiento del terreno frecuentemente controla el de la cimentación.
Todos los suelos, exceptolos excepcionalmente duros o compactos, son
compresibles, es decir, susceptibles de sufrir, bajo la acción de las cargas que se
les aplican, deformaciones apreciables. [8]
Estas deformaciones deben ser tales que durante la construcción de una obra, o
al producirse la aplicación de las sobrecargas de servicio, los asientos o
distorsiones del soporte que se produzcan no sean de magnitud nociva para la
estabilidad de la obra ni puedan deteriorar su utilidad.[8]
Los terrenos de cimentación se componen a veces de capas heterogéneas que
pueden dar lugar a asientos diferenciales, igualmente nocivos. Estas capas están
a veces inclinadas, circunstancia que puede originar deslizamientos del terreno
bajo la acción de las cargas impuestas por la obra.[8]
Además, el agua existente en el terreno incide de muchas maneras en el
comportamiento de las cimentaciones. Por ejemplo, puede generarsubpresiones
que requieren consideración en el cálculo de la estabilidad de la obra, y la acción
erosiva de corrientes de agua puede desestabilizar los suelos que van a servir de
soporte de las cimentaciones.[8]
Para que una cimentación funcione satisfactoriamente bajo la acción
desfavorable de combinaciones de las condiciones descritas, es necesario,
después de determinar un tipo adecuado de cimentación, seleccionar el nivel
adecuado para la base de la cimentación.No debe olvidarse, sin embargo, que la
profundización de la cimentación hace más delicados los procesos constructivos
y su proyecto, y pueden resultar particularmente difíciles si se encuentran capas](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-21-320.jpg)
![acuíferas subterráneas o suelos inestables bajo el nivel freático. Este hecho
aumentará consecuentemente los costos y plazos de ejecución. Las obras de
cimentación son aún más difíciles cuando se requiere ejecutarlas bajo un nivel de
cuerpos de agua (ríos, lagos o mares).[8]
El estudio de los procedimientos de construcción en cada caso requiere buscar
una solución satisfactoria desde el punto de vista técnico pero de costo
admisible, lo que puede llegar a ser complejo y delicado.[8]
II.3. PROBLEMAS PLANTEADOS POR EL TERRENO EN LAINGENIERÍACIVIL
Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de
transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio
es mediante zapatas. Un sistema de zapatas se denomina cimentación
superficial. Cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, un sistema
habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante
elementos verticales como pilotes o caissons.[6]
El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas
zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Cuando el
ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe seleccionar el tipo
adecuado de suelo, así como el método de colocación y, luego, controlar su
colocación en obra. Ejemplos de suelo como material de construcción son las
presas en tierra, rellenos para urbanizaciones o vías.[6]
Otro problema común es cuando la superficie del terreno no es horizontal y
existe una componente del peso que tiende a provocar el deslizamiento del
suelo. Si a lo largo de una superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos
tangenciales debidos al peso o cualquier otra causa (como agua de filtración,
peso de una estructura o de un terremoto) superan la resistencia al corte del
suelo, se produce el deslizamiento de una parte del terreno.[6]
Las otras estructuras muy ligadas a la mecánica de suelos son aquellas
construidas bajo la superficie del terreno como las alcantarillas y túneles, entre
otros, y que está sometida a las fuerzas que ejerce el suelo en contacto con la](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-22-320.jpg)
![misma. Las estructuras de contención son otro problema a resolver con el apoyo
de la mecánica de suelo entre las más comunes están los muros de gravedad,
los tablestacados, las pantallas ancladas y los muros en tierra armada. [6]
II.4. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES
Es costumbre, de acuerdo con la posición del terreno portante, clasificar las
cimentaciones en superficiales, semiprofundas y profundas. Esta clasificación
aplicada en la práctica puede resultar convencional, debido a que los criterios de
diferenciación no pueden hacerse lo suficientemente precisos y generales como
para que no se presenten casos ambiguos. Es natural que no sea factible definir
una frontera estricta de delimitación.[8]
Las cimentaciones se construyen en la actualidad normalmente de hormigón
armado, aunque en la actualidad se han usado los más diversos materiales.[8]
II.4.1. CIMENTACIONES DIRECTAS O SUPERFICIALES
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del
suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de
construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas.[9]
En estas cimentaciones la transmisión de cargas al terreno se hace a través de
superficies de apoyo considerablemente más grandes que su dimensión
vertical. [8]
En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las
superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se
produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:
cimentaciones ciclópeas, zapatas, emparrillados y losas de cimentación.[9]
E. CIMENTACIONES CICLOPEAS](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-23-320.jpg)
![En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales
y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es
sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir
vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se
vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar
perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la
continuidad en sus juntas. Este es un sistema que ha quedado prácticamente en
desuso, se usaba en construcciones con cargas poco importantes. El hormigón
ciclópeo se realizaañadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va
hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede
emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería
hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras
desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se
depositará en el cimiento. [9]
Precauciones:
Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.
Que las piedras no queden amontonadas.
Alternar en capas el hormigón y las piedras.
Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón.
F. ZAPATAS
Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por
objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades
del suelo. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o
zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama
zapata corrida o zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se
llama zapata combinada. En la figura 1, se pueden observar los tipos de zapata,
que posteriormente serán expuestas con detalle.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-24-320.jpg)
![Fig.N° 1
zapatas aisladas
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de
elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía
la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le
transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de
ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento
flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse
zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar. La
zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada
por los cambios térmicos, aunque en las estructuras sí que es normal además de
aconsejable poner una junta cada 3 m aproximadamente, en estos casos la zapata se
calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Una variante de la zapata aislada
aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata ajo pilar
en junta de diapasón". [9]
En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta además del
peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que
descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto desfavorable](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-25-320.jpg)
![respecto al hundimiento. Por otra parte en el cálculo de vuelco, donde el peso propio de
la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable.[9]
Construcción:
Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las estructuras
de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con discontinuidades,
para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables. Conviene que
las instalaciones del edificio estén sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni
riostras. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado
1 dm en el estrato del terreno.[9]
La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin alterar
el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones[9]
del nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a
una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas
zonas afectadas por estas variables. En el caso en que el edificio tenga una junta
estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos
soportes. Conviene utilizar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño
alrededor de 40 mm. En la ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el fondo
una capa de hormigón pobre de aproximadamente 5 cm de espesor (emplantillado),
antes de colocar las armaduras.[9]
Son características de edificios o estructuras sustentadas por pilares. Si recogen más de
un pilar, se denominan zapatas combinadas. Si están unidas mediante vigas, constituyen
zapatas arriostradas. [8]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-26-320.jpg)
![Fig. N°4 Esquema de zapatas arriostradas.
zapatas corridas
Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se
encuentran muy próximas o incluso se solapan. Las causas que
originan esta situación son varias: la proximidad de los pilares, la
existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a
elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del
terreno o la presencia de discontinuidades en este. [10]
Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o
hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que
recibe cargas lineales o puntuales separadas.[9]
Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección
transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de
un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en
el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de
cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el
terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno.
Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas
zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata
corrida.[9]
Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener
sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus
dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-28-320.jpg)
![resistencia a la compresión del material y la presión admisible sobre el
terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos
de hormigón de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se
les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de
las presiones.[9]
En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba
escalonarse, se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en
hormigón apisonado, pueden hormigonarse sin necesidad de los
mismos.
Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda
cortar en escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con
el tramo siguiente. Asimismo colocar unos hierros de armadura
reforzará esta unión.
Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación
(CTE), aquellas zapatas que recogen más de tres pilares. Las considera
así distintas a las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen
dos pilares. Esta distinción es objeto de debate puesto que una zapata
combinada puede soportar perfectamente tres pilares. [9]
Fig. N°5 Zapata corrida](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-29-320.jpg)
![retícula ortogonal. Este tipo de cimentación se emplea cuando la
capacidad portante del terreno es escasa o cuando presenta una
elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse
asientos diferenciales importantes que constituyan un riesgo elevado
para la integridad del edificio.[10]
Fig. N°10 cimentación en emparrillado
H. LOZAS DE CIMENTACION
Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el
área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los
muros y columnas. Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la
presión admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas
individuales van a cubrir más de la mitad del área del edificio, es
probable que la losa corrida sea más económica que las zapatas. [9]
Las losas de cimentación se proyectan como losas de concreto planas
y sin nervaduras. Las cargas que obran hacia abajo sobre la losa son
las de las columnas individuales o las de los muros. Si no hay una
distribución uniforme de las cargas de las columnas o bien el suelo es](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-32-320.jpg)
![tal que pueden producirse grandes asentamientos diferenciales, las
losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas. La forma
de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como
nervaduras de vigas T conectadas a la cimentación, o bien usando
marcos rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es
entonces cuando se forman los llamados cajones de cimentación.[9]
La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los
anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el
emparrillado represente un porcentaje elevado de la superficie total. La
losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales
para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes
individualmente (denominados pedestales si están sobre la losa y
refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras).[10]
Fig. N°11 Cimentación en losa](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-33-320.jpg)
![Fig. N°12
En particular, también cabe emplear este tipo de cimentaciones
cuando se diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño
de la edificación incluye la existencia de sótanos de forma que el peso
de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso total del
edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la
superficie y en este caso los asientos que se esperan son reducidos.
Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta altura deberá
preverse la distribución proporcional de los sótanos así como juntas
estructurales.[10]
Fig. N° 13 Cimentación compensada, el volumen de sótano es
proporcional al volumen de edificio sobre él
La cimentación por losa en terrenos compresibles, al crear un
hundimiento generalizado de los estratos inferiores, requiere un](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-34-320.jpg)
![estudio adicional de los asientos inducidos en las edificaciones
colindantes.[10]
Fig,N° 14 Asientos inducidos por cimentación con losa
Consideraciones generales
Desventajas
Cabe mencionar que entre más grande sea la losa más costosos
resultan los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser
preferente una cimentación a base de pilas o pilotes. El costo de
construcción no es la única desventaja de este tipo de cimientos, al
estar en contacto con el suelo una gran área de la losa, es necesario
protegerla contra la acción de la humedad, la acción de los álcalis y la
lixiviación entre otros fenómenos indeseables para el buen
funcionamiento de la cimentación.[9]
Drenaje, impermeabilización y protección contra la
humedad
Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los sótanos de
los edificios, ya que es precisamente esta parte de la construcción la
que está en contacto directo con el suelo, más aún si consideramos
los posibles defectos de la construcción. También es importante el
considerar las condiciones de aguas freáticas del suelo al proyectar la
profundidad de la excavación necesaria para desplantar la losa o cajón
de cimentación. Si debe desplantarse por debajo del nivel freático,](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-35-320.jpg)
![deben tomarse precauciones especiales para evitar filtraciones
importantes dentro de la estructura. En general se utilizan dos
métodos: la utilización de drenajes y la impermeabilización.[9]
II.4.2. CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS
Pozos de cimentación o caissons
La cimentación en pozo constituye una solución intermedia entre
cimentaciones profundas y superficiales. Se aplica cuando la resistencia
del suelo requerida se alcanza a profundidades medias pero sin que se
justifique la necesidad de cimentar con pilotes. [10]
Para su ejecución se excava un pozo hasta la cota resistente y, a partir
de aquí, existen dos posibilidades. La primera consiste en rellenar el
pozo con hormigón pobre hasta cota conveniente y, sobre esta
columna, se apoya la zapata. La segunda consiste en ejecutar la zapata
directamente sobre el suelo y, con objeto de no aumentar la esbeltez
del pilar, apoyar este sobre un plinto de hormigón. En ambos casos es
preciso considerar en el cálculo el peso adicional, sea del bloque de
relleno de hormigón o de la tierra sobre la zapata.[10]
La elección de pozos de cimentación aparece como consecuencia de
resolver de forma económica, la cimentación de un edificio cuando el
firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 m. Algunas veces estos
deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese
caso se trabaja en cámaras presurizadas. [9]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-36-320.jpg)
![Fig. 15 Tipos de pozos de cimentación
Fig. N° 16
Las formas geométricas adoptadas, según la capacidad portante del
terreno y su situación respecto a la edificación pueden ser:[9]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-37-320.jpg)
![ Los pozos circulares suelen variar desde los 0.60 m (dimensión
mínima para permitir el acceso de un operario) hasta los 2 m de
diámetro.
Generalmente, al producirse la acción lateral de las tierras sobre
el pozo, impide el pandeo de este, por lo que se calcula como un
soporte corto.
Según las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de
hormigón armado, o de hormigón en masa.
De forma análoga a las zapatas, se deben disponer vigas de
atado entre los pozos, para arriostramiento de los mismos,
siendo criterio del proyectista cómo y cuándo deben disponerse.
II.4.3. CIMENTACIONES PROFUNDAS
II.4.3.2. DEFINICION
Las cimentaciones profundas se emplean cuando los estratos superiores del
terreno no son aptos para soportar una cimentación con zapatas.[10] La
profundidad o dimensión vertical de estas es varias veces superior a las
dimensiones en planta. [11], Y están basadas en el esfuerzo cortante entre el
terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más
exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso
deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la
que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga.[10]
Este tipo de cimentación se utiliza en los siguientes casos:](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-38-320.jpg)
![Fig. N° 17
La profundidad o dimensión vertical de estas es varias veces superior a las
dimensiones en planta. [11]
Y están basadas en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para
soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la
cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer
sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande
para soportar la carga. Este tipo de cimentación se utiliza en los siguientes casos:
cuando se tienen circunstancias especiales. [11]
una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningún
sistema de cimentación especial.
Que terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias
para soportar construcciones muy extensas o pesadas.
las estructuras con estrictas limitaciones de asiento. [11]
la existencia de cargas sobre cimentación muy elevadas, como el caso de
los edificios de gran altura. [11]
la necesidad de recibir esfuerzos de atracción en sótanos sometidos al
efecto de la subpresion. [11]
La forma de trabajo o mecanismo resistente de este tipo de cimentaciones es muy
diferente al de las cimentaciones directas, por lo que se requieren procedimientos
especiales de cálculo. La carga transmitida a la cimentación es resistida,
mediante un único elemento o un grupo de ellos, mediante tensiones tangenciales
a lo largo del fuste o
Superficie lateral y mediante tensiones normales en la punta o base de la
cimentación. [11]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-39-320.jpg)
![II.4.3.2 Métodos utilizados en cimentaciones profundas
Pilas y Cilindros.
Pilotes
Pantallas
• Pantallas isostáticas.
• Pantallas hiperestáticas.
D. pilas y cilindros
En la ingeniería de cimentaciones el termino pila tiene dos significados diferentes
[12].De acuerdo con uno de sus usos la pila es un miembro estructural
subterráneo que tiene la función que cumple una zapata, es decir transmitir las
cargas que soporta al suelo. Sin embargo, en contraste con una zapata, la
relación de la profundidad de la cimentación con respecto a la base de las pilas es
por lo general mayor que cuatro, mientras que para las zapatas, esta relación es
menor que la unidad. De acuerdo con su segundo uso, una pila es el apoyo, ya
sea de concreto o de mampostería para la superestructura de un puente. Puede
considerarse a la pila en sí misma, como una estructura que a su vez debe estar
apoyada sobre una cimentación adecuada. La base de una pila puede descansar
directamente sobre un estrato firme o puede estar apoyada sobre una serie de
pilotes. Los cuerpos de pila situados en los extremos de un puente reciben el
nombre de estribos. Las dimensiones del cuerpo de una pila están restringidas
entre otras cosas por la magnitud de las reacciones de los apoyos, la distancia
para la dilatación de la superestructura y la distancia entre armaduras y trabes.
Hay varios tipos de pilas: las llenas de usan regularmente en puentes ferroviarios,
las dobles de adaptan muy bien a puentes carreteros y las pilas T suelen usarse
para librar claros sobre vías de ferrocarril o carreteras. [12]
E. pilotes
Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal
pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base de golpes
generados por maquinaria especializada, en grupos o en filas, conteniendo cada
uno el suficiente número de pilotes para soportar la carga de una sola columna o
muro. Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de
desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta
en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de
madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. La figura
3 representa pilotes prefabricados y la figura 4, dichas estructuras en vista
espacial.[12]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-40-320.jpg)
![Fig:18 pilotes prefabricados e in situ fig: 19 cimentaciones profunda
Función de los pilotes
Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata
o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar
un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más adecuado a
profundidad por medio de pilotes o pilas. La diferencia entre estos elementos es
algo arbitraria. Evidentemente los pilotes se utilizan cuando las condiciones del
suelo no son adecuadas para el empleo de zapatas o losas de cimentación o
cuando la construcción de estas en los lugares dispuestos para su emplazamiento
son inadecuadas, antieconómicas o bien no viables. Por consiguiente los pilotes
van generalmente asociados con problemas difíciles de cimentación y con las
condiciones peligrosas del suelo. Sin embargo, esto no significa que las
cimentaciones sobre pilotes sean peligrosas, es una advertencia para los
inexpertos e imprudentes, particularmente para los propietarios y constructores. El
planteamiento de una cimentación con pilotes –y frecuentemente la realización de
ésta- requiere obtener todos los datos que puedan conseguirse de un modo
razonable sobre las características del suelo sobre el que se va a cimentar,
estudiar y comprobar las posibles soluciones para la cimentación, eliminar hasta
donde sea posible, toda incertidumbre que pueda evitarse y respetar el sano
criterio profesional de la ingeniería.[12]
Tipos de pilotes
En cuanto a la diversidad de materiales longitud y forma de su sección
Estos se adaptan a diversas necesidades de carga, colocación y economía. Entre
algunos de los más comunes tenemos:
Pilotes de madera: Son el tipo de pilote más antiguo, ya desde la época
del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentación segura y
económica con ciertas restricciones, su longitud está limitada por la altura
de los árboles disponibles. No pueden resistir esfuerzos debidos a un
fuerte hincado ya que pueden romperse fácilmente, sobre todo cuando se
penetran estratos muy resistentes.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-41-320.jpg)
![ Pilotes de concreto: Son de los más usados en la actualidad, los hay de
sección circular, cuadrada y octagonal y en tamaños de 8, 10 y 12 metros.
Pueden dividirse en dos categorías: colados en el lugar –in situ- y
precolados. Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe. Los
precolados pueden ser también preesforzados con el fin de reducir las
grietas que se forman por el manejo e hincado además de que proporciona
resistencia a los esfuerzos de flexión. Todos los pilotes de concreto son
reforzados con acero para evitar que sufran daños durante su
transportación y colocación.
Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y
usualmente se llena de concreto después de hincados, y si el hincado es
violento es posible utilizar perfiles I o H de acero. Estos pilotes están
sujetos a corrosión, aunque el deterioro no es significativo aunque si se
hincan bajo el mar, la acción de las sales puede ser importante.
En cuanto al Funcionamiento general de un pilote bajo carga
Un pilote puede hincarse dentro de un estrato profundo de suelo granular u
cohesivo, cuando se carga un pilote con una carga vertical P aplicada sobre el
cabezal del mismo, éste tiende a penetrar más dentro del suelo, lo que genera un
cierto comportamiento bajo carga.[12]
Los pilotes se pueden clasificar como:
Pilotes de punta. En aquellos terrenos en los que aparezca, a cierta
profundidad, un estrato claramentemas resistente, las cargas del pilotaje se
transmitirán fundamentalmente por punta.se suelen denominar pilotes
“columna” [11].
Pilotes de fuste. En aquellos terrenos en los que la capacidad portante
crece de una manera paulatina, sin existir un nivel claramente más
resistente, el pilotaje transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a
través del fuste se le suelen denominar pilotes “flotantes” [11].
Pilote de fricción .adquiere su capacidad de carga principalmente del
suelo que lo rodea, ya que se generan fuerzas friccionantes y cohesivas
que le ayudan a soportar la carga, ya que el suelo que está cerca de la
punta soporta un porcentaje muy pequeño de la carga del pilote.
Hay pilotes de varias formas de sección, como ya se había mencionado, así como
también hay pilotes cuyo tamaño de sección cambia con la longitud del mismo y
son los pilotes cónicos, éstos tienen una gran ventaja ya que al hincarse una parte
de la carga es soportada por la punta del pilote mientras el resto de la carga es](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-42-320.jpg)
![no se aplica en columnas estructurales. Los principales tipos de columnas
del Antiguo Egipto tenemos:
Columna fasciculada
Columna acanalada o protodórica
Columna lotiforme
Columna papiriforme
Columna campaniforme
Columna monóstila o capitel estriado
Columna palmiforme
Columna hathórica
Columna compleja o compuesta.[13]
Fig, N° 20
III.2.5. ORDENES GRIEGAS
Los edificios griegos eran concebidos para ser admirados desde el exterior,
es por esto que le dan mayor importancia a los exteriores y no a los
interiores. Los griegos siempre se esmeraron en los edificios públicos, ya
que no daban importancia al hogar. Los edificios más construidos fueron
templos, santuarios. En la arquitectura griega clásica se distinguen dos
elementos: uno sustentante, (la columna) y otro sustentado, (el
entablamento). [14]
Ahora mostraremos los órdenes griegos: órden Dórico y órden Corintio.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-44-320.jpg)
![III.2.2.1. ORDEN DÓRICO
Es el más primitivo y simple de los órdenes arquitectónicos clásicos,
Cuanto más antiguo, más sencillo dando sensación de robustez, cuanto
más tardío, más esbelto y proporcionado es; logrando así la armonía y
belleza clásica. Se empleó en la Grecia continental desde el siglo
VII a. C. y en el sur de Italia. El Partenón, templo dedicado
a Atenea Parthenos en la Acrópolis de Atenas, es sin duda el máximo
exponente de este estilo arquitectónico. Simboliza fuerza, heroicidad;
utilizado sobre todo con este simbolismo en el Renacimiento. [15]
Se caracteriza por las siguientes peculiaridades:
No utiliza basa; el fuste de la columna descansa directamente
sobre el estilóbato, que es el escalón superior del estereóbato,
una plataforma con escalones cuyo borde escalonado se conoce
como crepidoma. [15]
Figura Nº21.- Columna Dórica.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-45-320.jpg)
![ El fuste es de sección circular, corta y poco esbelta. El tamaño
total de la columna nunca sobrepasa los dieciséis módulos,
siendo normalmente el del fuste de entre ocho y trece módulos.
Está acanalado por 20 estrías cuya yuxtaposición forma aristas
vivas. Su diámetro no es constante, sino que va disminuyendo
con la altura más acusadamente cuanto más arriba, éntasis, que
produce la sensación de un ligero abombamiento en la parte
central. Las dimensiones de las columnas se refieren al módulo,
que es la medida del radio en la base de la columna (donde es
mayor). [15]
Figura Nº24.- Forma y partes de la columna Dórica.
Figura Nº23.-
El Partenón de Atenas (447-
438 a. C.).](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-46-320.jpg)
![III.2.2.2. ÓRDEN CORINTIO
El orden corintio es el más elegante y ornamentado de los órdenes
arquitectónicosclásicos. Se atribuye su creación al escultor
griego Calímaco en el siglo IV a. C.Esencialmente es similar al orden
jónico, del que difiere básicamente en la forma y tamaño del capitel.
Una de las construcciones más destacables es el monumento de
Lisícrates en Atenas, levantado hacia 334 a. C. [15]
Figura N25º.-Columna Corintia.
Se caracteriza por las siguientes peculiaridades:
La columna va dotada de basa. Se trata de una pieza de apoyo
compuesta por tres molduras: dos boceles circulares o
medios toros y una escocia intercalada entre ambos que puede
ir adornada por unos listeles. En ocasiones, esta basa apoya a
su vez sobre un plinto, pieza prismática de planta cuadrada de
poco espesor.
El fuste es de sección circular y presenta un ligero éntasis. Está
acanalado por 24 estrías separadas entre sí por finos filetes
longitudinales. El tamaño total de la columna suele ser de veinte
módulos y el del propio fuste de dieciséis y dos tercios.
El capitel es el elemento más representativo de este orden y se
reconoce por su apariencia de campana invertida o cesta de la](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-47-320.jpg)
![que rebosasen las hojas de acanto, cuyos tallos dan lugar a una
especie de volutas o espirales (caulículos) en las cuatro
esquinas. [17]
Figura Nº26.-Forma y partes de la columna Corintio.
III.2.6. ORDENES ROMANOS
y añadiéndoles La arquitectura romana adaptó los tres órdenes griegos y el
llamado etrusco modificándolos otra forma de capitel que se definió por los
arquitectos renacentistas con el nombre de orden compuesto. [18]
III.2.7. ÓRDEN TOSCANO
El orden toscano no pertenece al grupo de los órdenes
arquitectónicos griegos (dórico,jónico y corintio), sino que es la](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-48-320.jpg)
![aportación etrusca a los órdenes clásicos. Deriva del dórico, del que es una
simplificación, y fue utilizado en Etruria en época anterior a la conquista de
Grecia. Posteriormente fue adoptada y difundida por los romanos. Con el
paso del tiempo, dado que los arquitectos renacentistas conocían mucho
mejor el arte romanoque el griego, el orden toscano también fue muy
habitual desde el siglo XV (mucho más que el orden dórico que,
prácticamente era desconocido y no fue recuperado hasta el Neoclasicismo).
[19]
Figura Nº27.- Columna Toscana.
El entablamento está compuesto por:
La columna toscana, a diferencia de la dórica griega, se apoya sobre
una base (y ésta, sobre un podio).
El fuste es de sección circular, normalmente liso. El tamaño total de la
columna suele ser de catorce módulos, siendo de doce el del fuste.
Su diámetro no es constante, sino que va aumentando hasta producir
un ligero abombamiento o éntasis, decreciendo luego hacia el
extremo superior. [19]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-49-320.jpg)
![Figura Nº28.- Columna Toscana
III.2.8. ÓRDEN COMPUESTO
El orden compuesto no pertenece al grupo de los órdenes
arquitectónicos griegos (dórico,jónico y corintio), sino que, con
el toscano, es uno de las aportaciones romanas a los órdenes clásicos.
En proporciones y elementos compositivos es idéntico al orden corintio,
con dos salvedades: la basa es más rica en molduras y se asemeja a
un capitel dórico invertido, mientras que el capitel es una mezcla o
composición (de ahí el nombre del orden) del capitel jónico y del
corintio. Del primero toma las volutas de la parte superior y del segundo
las hojas de acanto que adornan la parte inferior. [20]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-50-320.jpg)
![Figura Nº29.- Capitel de una Columna Compuesta
COLUMNAS MEDIEVALES
D. COLUMNAS ROMÁNICAS
En el arte Románico, la basa de la columna románica es de tipo ática.
El fuste es cilindrico y no tiene acanaladuras verticales como en la
arquitectura clasica, sino que son lisos o en el caso más complejo lleva
sogados oblicuos o decoracion geometrica (zigzag) o vegetal. El capitel
suele ser figurado o de motivo vegetal y tiene collarino y ábaco. [21]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-51-320.jpg)
![Figura Nº30.-Columnas Románicas.
E. COLUMNAS GÓTICAS
En el arte Gótico mas comun las columnas se forman a partir de la
union de pilares compuestos, a los que se encontaban adosados. Pero
en el estilo Gótico perfecto el pilar es cilindrico y esta rodeado de
semicolumnillas que se apoya en una base poligonal o dividida. Cada
vez las columnas eran más esbeltas y altas. [21]
Figura Nº31.-Columnas Góticas.
F. COLUMNAS ISLÁMICAS
En el arte Islámico, las columnas son generalmente delgadas y
estilizadas, ya que han de soportar techumbres ligeras. Los capiteles
mas utilizados son el corintio (más esquemático, el cúbico y el de
mocárabes). Las formas clásicas son adaptada y serán pues muy
utilizadas e incluso con el aprovechamiento de materiales romanos. [21]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-52-320.jpg)
![Figura Nº32.-Columnas Góticas.
COLUMNAS EN LA EDAD MODERNA
D. COLUMNAS RENACENTISTAS
El arte Renacentista (s XV-XVI) buscó su inspiracion en el arte clásico,
porque resurgió la utilizacion de los órdenes clásicos en arquitectura.
Los tipos de columnas más utilizados fueron la dórica y la corintia. Los
arquitectos del Renacimiento desecharon los modelos góticos,
considerados como toscos. [21]
Figura Nº33.-Columnas Renacentistas.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-53-320.jpg)
![E. COLUMNAS BARROCAS
En el arte Barroco (s.XVII-XVIII) se observa un amor desenfrenado por
lo curvilineo, motivo por el que triunfa la columna Salomónica. Además
estas columnas eran de una altura colosal. [21]
Figura Nº34.-Columnas Barroca.
F. COLUMNAS NEOCLÁSICAS
El arte Neoclásico (mediados s.XVIII-XIX) se inspira en los edificios
clásicos. Emplea especialmente dos órdenes de la arquitectura clásica
griega: dórico y el jónico, utilizando principalmente mármol blanco para
su construcción. [21]
Figura Nº35.-Columnas Neoclásicas.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-54-320.jpg)
![ COLUMNAS CONTEMPORÁNEAS
C. COLUMNAS MODERNISTAS
El arte Modernista (principios s.XIX-finales s.XX) se inspira en la
naturaleza, dejando a un lado las formas clásicas. Por eso la
espacialidad se hace más abiertas, más fluida, lo ingrávido triunfa sobre
lo compacto, y para conseguirlo el material más utilizado es el hierro.
[21]
Figura Nº36.-Columnas Modernistas.
D. COLUMNAS MODERNAS
El arte Moderno se ha caraterizado por la simplificacion de la formas, la
ausencia de ornamento y la renuncia consciente a la composición
académica clásica. En las columnas se observa el uso de los nuevos
materiales como el acero y el hormigón. [21]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-55-320.jpg)
![Figura Nº37.-Columnas Modernas.
III.5. RELACIÓN DE ESBELTEZEN LAS COLUMNAS
La característica principal de la columna es la esbeltez; su sección transversal es
mucho menor de su longitud, de esta manera si una columna es alta y delgada,
se dice que su relación de esbeltez es alta y el elemento es susceptible a
flectarse o pandearse ante cargas verticales, Por el contrario si no es muy alta y
su sección es ancha la relación de esbeltez es baja y en este caso la columna es
susceptible a fallar por aplastamiento. [22]
=La esbeltez
L=Longitud de la columna
i= Ancho de la columna](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-56-320.jpg)
![IIII.3. TIPOLOGÍADE PUENTES
Para comenzar el estudio aplicado primeramente es necesario realizar una primera
introducción sobre las tipologías más habituales de construcción de puentes. De este
modo se hace una pequeña reseña sobre las tipologías empleadas, su evolución histórica
y los métodos constructivos de uso más recomendado para cada tipo. [24]
V.3.1. PUENTES ARCO
El arco es una estructura que resiste gracias a la forma que se le da. Mediante la forma
del arco se reparten las tensiones de manera que se producen compresiones en todas las
partes del arco. Del mismo modo es una estructura que salva una luz determinada como
se muestra en la figura 1,sometida a esfuerzos de compresión donde las tracciones y
flexiones se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que materiales que no
resistan tracciones puedan ser utilizables para la construcción de esta tipología de
estructuras. [25]
Figura 49.Puente Mythe, Tew kesbury, Inglaterra
Se transmiten unas reacciones horizontales a los apoyos y, en consecuencia, el terreno
de cimentación ha de ser capaz de resistir tales esfuerzos. [24]
Dado que generalmente la forma del arco no permite que ésta misma sea la plataforma
donde discurra el tráfico existen tres formas de colocar el tablero: [24]
• Puentes de Tablero Superior
• Puentes de Tablero Intermedio](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-64-320.jpg)
![• Puentes de Tablero Inferior
Evolución histórica
Existen discusiones en torno a la fijación del momento histórico a partir del cual puede
hablarse de la utilización con carácter general y de forma sistemática de este tipo de
construcción. Tratando de fijar una etapa histórica determinada y aún a riesgo de que
surjan problemas fronterizos de muy ardua solución podemos decir que éste tipo de
puentes apareció en las culturas mesopotámicas y se ha utilizado en distintas
civilizaciones a lo largo de la historia aunque su conocimiento teórico data de la Edad
Moderna con lo que puede inferirse que se construyeron infinidad de puentes arco sin
una base teórica ni científica lo suficientemente precisa para entender su comportamiento
resistente con una cierta exactitud. [25]
Los arcos de madera se introdujeron con posterioridad y se empezaron a simultanear con
los de piedra. Éste tipo de construcciones presentan la ventaja de las diferentes
disposiciones que se pueden alcanzar con éste material ya que pueden unirse tablas y
troncos de muy distintas maneras. El de mayores magnitudes data de principios del Siglo
XIX con una luz de 110 metros pero dada la poca duración de éste material su uso
prácticamente se limitó a pasos provisionales. En el Siglo XVII y a consecuencia de la
introducción del hierro en los procesos constructivos empezaron a construirse los puentes
de arco metálicos concretamente el primero fue el de Coalbrookdale, un puente de 30
metros de luz, que aún se conserva. Muchos de estos puentes de hierro acabaron por
derrumbarse, dado que en esta primera época, lo mismo que en la Edad Antigua, aún no
se disponía de los conocimientos necesarios, aunque fue a partir del Siglo XIX se
consigue cierta claridad en la materia y a finales de dicha centuria se sustituye el hierro
por el acero. [24]
Figura 50 .Arco de Tablero superior. Suiza 1925 // Arco de Tablero intermedio sobre el Ródano 1950](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-65-320.jpg)
![A partir de la aparición del método de Voladizos Sucesivos se llega a la construcción de
puentes de doscientos a trescientos metros de longitud pudiéndose incluso llegar a luces
de hasta quinientos metros. [24]
Otro material utilizado para estas construcciones, a parte del acero, es el hormigón ya
que resiste adecuadamente las compresiones. Armando el hormigón se pueden
conseguir, así mismo, resistir flexiones con lo que el rango de flexibilidad se eleva
considerablemente.
El primer puente arco de hormigón es de 1875 y se trató de una pasarela peatonal de
dieciséis metros de luz y a partir de ésta construcción hubo un gran crecimiento de ésta
tipología de puentes. [24]
Una figura relevante cuanto a la construcción de puentes arco fue RoberMaillart,
ingeniero de finales de siglo XIX especializado en esta tipología de puentes. Construyó
gran cantidad de puentes arco, muchos de ellos innovadores para la época. [24]
Figura 51. Puente Palma del Río de 130 m de luz, con secciones tubulares de 0.9 m y 50mm de espesor.
procesos constructivos](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-66-320.jpg)
![• Construcción por voladizos sucesivos: Éste es el método más frecuente
donde se avanza desde las pilas o estribos. Presenta numerosas
variantes. [24]
• Construcción sobre cimbra: Se trata del sistema clásico donde las dovelas
se apoyan en una estructura auxiliar hasta cerrar el arco. [24]
• Construcción por autocimbra: En éste método el arco metálico hace de
autocimbra y armadura para el definitivo. [24]
• Abatimiento de los semiarcos: Consiste en construir los dos semiarcos en
la vertical de los estribos y una vez concluidos abatirlos mediante un giro
hasta cerrarlos en clave. [24]
• Construcción mediante cable colgado: Se construyen torres provisionales
en los estribos y se cuelgan cables de los cuales penden las dovelas que
se empalman hasta cerrar el arco. [24]
• Traslación horizontal o vertical: Se utiliza para arcos de tablero inferior
habitualmente. [24]
Figura 52 Puente “Arcos de Alconètar”
V.3.2. PUENTES DE HORMIGÓN
En 1875 Joseph Monier Construye la pasarela de Chazelet, de 16,5 m de luz, el Primer
Puentede Hormigón Armado. [25].](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-67-320.jpg)
![El empleo de la prefabricación en Hormigón, resulta una alternativa constructiva
inmejorable para lograr los requerimientos antes mencionados. La eliminación de
costosos encofrados, la mayor calidad de terminación de las superficies, la posibilidad de
utilización de soluciones industrializadas, los menores tiempos de obra en el sitio, la
menor dependencia de factores climáticos, o la imposibilidad de ejecutar hormigones en
sitio en determinados emplazamientos, son algunas de las tantas razones que justifican
el empleo de elementos prefabricados de hormigón [26]
V.3.3. PUENTES VIGA
Los puentes viga están constituidos por vigas como su propia denominación indica, es
decir, piezas rectas horizontales o cuasi-horizontales apoyadas en dos o más puntos que
soportan las cargas que actúan sobre ellas mediante su capacidad para resistir flexiones.
En efecto esta resistencia de las vigas viene determinada por su canto y el momento de
inercia de sus secciones. [24]
Figura 53. Puente sobre la Ría de Pontevedra en doble viga // Parque de dovelas de vigas de cajón. 1968
Si el puente de vigas está construido conhormigón armadoo acero ladistancia entre las
mismas suele ser de entre 20 y 25 metros. Si la distanciaentre viga y viga es mayor
habitualmente se utilizar acero u hormigónpretensado. Cuando la distancia entre vigas es
considerable las vigas suelenser compuestas. [28].
Se trata del puente más elemental de todos y entre las tipologías de puentes viga se
puede distinguir: [24]
• Losa maciza de hormigón armado o pretensazo [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-68-320.jpg)
![• Losa aligerada: Presenta la ventaja de reducir considerablemente el peso.
• Tablero de Vigas de Alma Llena.
Por lo que respecta a las luces las máximas son del orden de 500 metros y por lo que se
refiere a su estructura cabe la posibilidad de vigas simplemente apoyadas, viga continua
apoyada en diversos puntos y viga Gerber. [24]
Evolución histórica
Los primeros puentes viga se construyeron con madera y posteriormente con la
introducción del acero y del hormigón estos primeros puentes viga de madera
desaparecieron de manera que en la actualidad solamente se utilizan para pasarelas
peatonales u obras singulares.
A mediados del Siglo XIX empezó a combinarse la madera con el hierro y posteriormente
con la introducción del acero desaparecieron. [24]
Figura 54.Viaducto de Cubzac. 1833. // Interior del viaducto.
Más tarde, alrededor de los años veinte, se generalizaron los puentes de hormigón
armado y posteriormente, hacia los años cincuenta, los de hormigón pretensado.
Actualmente la mayoría de puentes que se construyen son de ésta tipología en los cuales
el procedimiento constructivo los condiciona enormemente, tanto por espacio disponible,
como por aspectos económicos y locales de cada puente. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-69-320.jpg)
![Figura 55. Viaducto de Alcántara. 1966 // Viaducto de Sabines. 1959
procedimientos constructivos
Los métodos más habituales empleados para la construcción de puentes viga son los
siguientes: [24]
• Construcción sobre cimbra in situ: Muy conveniente para luces pequeñas y
medias. [24]
• Construcción sobre cimbra autoportante: Consiste en una viga metálica
que se apoya en las propias vigas del puente. [24]
• Puente de dovelas prefabricadas construidas sobre cimbra: Se monta la
cimbra, se disponen las dovelas encima de ella y posteriormente se unen
con juntas. [24]
Figura 56. Construcción del viaducto Eltzal con cimbra autoportante.
• Voladizos sucesivos: Presenta numerosas variantes tales como las
dovelas prefabricadas o la viga auxiliar. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-70-320.jpg)
![• Puente empujado: Consiste en montar el tablero en un parque fijo alineado
con el puente y trasladarlo longitudinalmente deslizando sobre el estribo y
las pilas hasta llegar al extremo opuesto. [24]
Figura 57. Puente empujado sobre el Danubio. // Puente Empujado sobre el Duero.
• Puentes girados: El puente se construye a uno de los lados y más tarde se
gira sobre las pilas hasta su posición definitiva.
V.3.4. PUENTES PÓRTICO
El puente pórtico más que un tipo de estructura de puente con carácter propio es una
estructura intermedia entre el arco y la viga por lo que presenta características propias de
ambos. Tienen pilas y tablero igual que los puentes viga pero éstos son solidarios, lo que
da lugar a un mecanismo resistente complejo porque en él interviene la resistencia a
flexión de sus elementos. Al mismo tiempo se produce un efecto pórtico debido a las
reacciones horizontales que aparecen en sus apoyos.
Figura 58. Puente pórtico sobre el río Ter en la presa de Susqueda.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-71-320.jpg)
![ Evolución histórica
Tal y como sucede en los tipos anteriores de puentes en el presente el material que
primero se utilizó fue la madera. Los pórticos metálicos aparecieron a inicios del Siglo XX
y por lo que se refiere a la introducción del hormigón en este tipo de puentes fue paralela
a la de los metálicos. [24]
Procesos Constructivos
En los puentes pórtico se presentan procedimientos de construcción análogos a los de las
vigas y los arcos y es que en la práctica se han utilizado procedimientos de ambos. Se
pueden destacar los siguientes: [24]
• Construcción in situ sobre cimbra
• Voladizos sucesivos atirantados
• Construcción mediante giro de la pila
• Construcción mixta sobre cimbra y voladizos sucesivos
• Construcción mediante tirantes y apoyos provisionales
V.3.5. PUENTES COLGANTES
Este tipo de puentes, así como los atirantados, presenta como característica principal que
sus estructuras se basan en el cable. Por ello los puentes de grandes luces que se
construyen en la actualidad son colgantes o atirantados. La utilización del cable en este
tipo de puentes se debe a tres razones fundamentales: En primer lugar el cable es un
elemento que trabaja exclusivamente a tracción, se aprovecha al máximo su capacidad
resistente puesto que con los tratamientos actuales se logran elevadas resistencia y por
su gran flexibilidad puede deformarse transversalmente sin que aparezcan flexiones y
permite utilizar en toda la sección toda su capacidad de resistencia y en tercer lugar el
cable está formado por muchos hilos y cordones lo que permite hacer cables de gran
diámetro en puentes de grandes luces. [24]
Por lo que se refiere a los puentes colgantes en concreto su estructura está formada por
los cables principales que se fijan en los extremos del vano a salvar y tienen la flecha](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-72-320.jpg)
![necesaria para soportar a través de un mecanismo de tracción pura las cargas que
actúan sobre él. [24]
Para evitar su gran deformabilidad se da rigidez a flexión al tablero de manera que las
cargas se reparten en una longitud grande del cable. Por lo que se refiere a la tipología
de puentes colgantes en cuestión podemos destacar: [24]
• Puentes catenaria: Se trata de los primeros puentes colgantes primitivos
que se construyeron en China e Himalaya si bien en la actualidad
únicamente se construyen pasarelas peatonales con esta tipología. [24]
• Puentes Auto anclados: Nacen de la necesidad de anclar los cables al
terreno mediante contrapesos. Si bien en numerosas ocasiones el elevado
coste de los contrapesos o la defectuosa calidad del terreno de
cimentación determinan que no sea posible esta solución con lo que se
anclan los cables principales al tablero en los extremos de los vanos de
compensación.
• Puentes Colgantes de Tablero: Pueden ser de Tablero Inferior, Intermedio
o Superior.
• Puentes colgantes de varios vanos: Ésta tipología actualmente puede
considerarse que ha caído en el desuso.
Evolución histórica
Podemos distinguir cuatro fases.
La primera fase son puentes de catenaria hechos de cuerda y elementos naturales o de
hierro. La segunda fase se inicia a finales del siglo XVIII cuando se colocó el tablero
independiente del cable principal mediante péndolas, método impulsado por el ingeniero
James Fin Ley, que utilizaba eslabones de cadena para los cables principales. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-73-320.jpg)
![Figura 59. Puentes catenaria en China.
La tercera fase en la evolución se inicia a mediados del Siglo XIX a raíz del impulso de
grandes ingenieros americanos. En un inicio se construyeron puentes con una elevada
rigidez en el tablero y aumentando la rigidez en los cables principales mediante un
sistema de tirante. Pero con la evolución del cálculo estático surgieron tableros cada vez
más delgados pero todo el auge americano por este tipo de puentes se vio frustrado por
el hundimiento del puente Tacoma en 1940.
La cuarta generación se inicia a partir de los estudios derivados de la caída del
mencionado puente donde se llega a dos conclusiones. La primera de ellas consisten en
seguir haciéndolos con vigas trianguladas pero dándoles la suficiente rigidez a flexión y
torsión para que soporten los efectos del viento. La segunda consiste en la adopción de
una sección en forma de cajón cerrado aerodinámica, lo que reduce los problemas de
estabilidad. [24]
Figura 60. Puente en el Bósforo de la cuarta generación. 1090 metros de luz.
Proceso constructivo
Las principales fases del proceso constructivo son:](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-74-320.jpg)
![• Construcción de las torres y contrapesos: Por lo que se refiere a la
construcción de las torres se montan generalmente mediante grúas
trepadoras ancladas en ellas que se van elevando a la vez que van
subiendo las torres. En cuanto a los contrapesos tampoco plantean
especiales problemas. Su dificultad radica simplemente en la precisión que
requiere la colocación de las piezas metálicas que sirven de anclaje a las
piezas que forman el cable. [24]
Figura 61. Construcción de torres metálicas con grúas Trepadoras .
• Montaje de los cables principales: Es la fase de mayor complejidad pues
es la tarea básica. Para montar los cables principales generalmente se
lanzan primero unos cables auxiliares que sustenten los cables principales
durante la fase de construcción. [24]
Figura 62. Pasarelas para el montaje de cables principales](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-75-320.jpg)
![• Montaje del Tablero: Generalmente se realiza por voladizos sucesivos
avanzando la ménsula desde una péndola a la siguiente, de la que se
cuelga. El avance se hace simétricamente desde la torre hacia el centro
del vano principal y hacia los extremos. Desde el tablero una vez
construido se van montando piezas elevándolas mediante grúas situadas
sobre él hasta cerrar el tablero en el centro del vano. Otros métodos para
el montaje del tablero son la división del tablero en dovelas de sección
completa que se llevan por flotación bajo su posición definitiva y se elevan
a ella desde los cables principales mediante cabrestantes, una vez
situadas en su situación definitiva se cuelgan de las péndolas. [24]
V.3.6. PUENTES ATIRANTADOS
Sus elementos fundamentales son los tirantes que son cables rectos que atirantan el
tablero proporcionándole una serie de apoyos intermedios más o menos rígidos. [1]
Además de los tirantes son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo de los tirantes
de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear pseudo-apoyos.
También el tablero interviene en el esquema de éste tipo de puentes puesto que los
tirantes al ser inclinados introducen fuerzas horizontales que se deben equilibrar a través
de él. [24]
Actualmente son los más frecuentes debido a numerosas razones tales como la
trascendencia de su estructura por encima del tablero, lo que los hace presentes al
viajero que pasa por ellos, permite hacer puentes ligeros con tableros de canto reducido,
pueden tener muchos tirantes muy próximos o pocos muy separados, las torres se
pueden iniciar en los cimientos o a partir del tablero de forma que el conjunto formado por
el tablero, las torres y los tirantes se apoye sobre pilas convencionales. Desde el punto de
vista estético es una tipología muy apreciada. [24]
En cuanto a la tipología de puentes atirantados podemos distinguir los de doble plano de
atirantamiento en que los tirantes se disponen en planos verticales o inclinados que
contienen los bordes del tablero donde se anclan. Generalmente parten de una torre
desdoblada en dos pilas situadas a los lados del tablero y por otra parte existen los de
plano único de atirantamiento en que los tirantes se disponen en un plano vertical que
contiene el eje longitudinal de tablero donde se anclan. Ésta solución solamente se puede
adoptar cuando se trata de autopistas o carreteras desdobladas. Normalmente el plano
único parte de una torre situada en el eje de la vía desdoblada aunque también caben](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-76-320.jpg)
![otras posibilidades. [24]
Figura 63. Puente de Tingkau en Hong-Kong
El tablero es el segundo elemento resistente básico e interviene en el esquema
resistiendo las componentes horizontales que transmiten los tirantes. Estas componentes
generalmente se equilibran en el propio tablero por que su resultante, igual que en la
torre, debe ser nula. Su sección transversal depende en gran medida de la disposición de
los tirantes. [24]
El tercer elemento resistente son las torres que pueden adoptar formas muy diversas. Así
en caso de grandes puentes atirantados a ambos bordes del tablero las torres pueden ser
análogas a los de los puentes colgantes (dos pilares verticales unidos entre sí por vigas
horizontales o cruces de San Andrés). Si los tirantes están contenidos en planos
inclinados la solución clásica es la torre en forma de A de la cual caben diversas
variantes. [24]
Evolución histórica
La primera etapa de su evolución surgió en Alemania donde surgen puentes con pocos
tirantes y con distancias grandes entre los anclajes del tablero. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-77-320.jpg)
![En la segunda etapa aparecen puentes con muchos tirantes y, por lo tanto, las distancias
entre los anclajes son pequeñas. Esta segunda generación se extendió por todo el mundo
y se puede considerar que se inició con el puente de Saint Nazaire. [24]
Algunos científicos consideran que existe una tercera fase en evolución actualmente con
los puentes de Normandía y Tatara de 856 y 890 metros de luz. [24]
Procesos constructivos
Los procesos constructivos más habituales son los siguientes:
• Voladizos sucesivos: Es el más conocido y en éste sistema las estructuras
parciales que se van generando durante el proceso están atirantadas de la
misma forma que el puente completo. [24]
Figura 64. Construcción de puente por voladizos sucesivos // Montaje de las losas prefabricadas // Hormigonado de las
juntas
• Construcción sobre apoyos provisionales: Consiste en construir el tablero
completo del puente sobre un sistema de apoyos provisionales antes de
atirantarlo. Terminado el tablero se montan los tirantes y se les va dando
carga sucesivamente hasta dejar el puente en el aire.
• Traslación del puente mediante movimientos horizontales: Consiste en
construir el puente en un lugar diferente al de su posición definitiva. En
este lugar se construye sobre apoyos provisionales y una vez finalizado el
puente se lleva a su lugar definitivo.
• Traslación longitudinal por el sistema de empuje: Sistema semejante al de
los Puentes Viga.](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-78-320.jpg)
![• Giro sobre rótulas situadas debajo de las torres.
• Traslación universal.
*Otros tipos de puentes
Dentro de este grupo se expone una serie de puentes con una peculiar característica que
es su movilidad. [24]
a) Puentes flotantes
Se apoyan sobre flotadores que pueden tener diversos tamaños. Consisten
fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una serie de elementos flotantes que
sirven para mantenerlo en una situación más o menos fija. Estos elementos flotantes son
muy variados tales como barcas, pontones cerrados, etc.
Los primeros puentes flotantes fueron de odres o barcas y datan del Siglo V antes de
Cristo. Ya desde esta fecha a nuestros días se vienen utilizando este tipo de puentes
flotantes en ríos profundos o donde resulta difícil cimentar. [24]
b) Puentes móviles
Los puentes móviles son aquellos en que el tablero o parte de él es móvil con tal de
permitir el paso alternativo a dos tipos de tráfico muy diferente, generalmente el terrestre
y el marítimo. De este modo cuando están cerrados permiten el paso de los vehículos
rodados o ferrocarriles y cuando están abiertos permiten el paso de los barcos.
Los primeros puentes móviles aparecen en la Edad Media con una función defensiva si
bien actualmente se utilizan para la alternancia de tráficos. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-79-320.jpg)
![Figura 65. Puentes móviles en San Petesburgo.
Podemos establecer dos tipos de clasificaciones. Respecto a las que atienden a su
traslación distinguimos:
• Traslación mediante desplazamiento libre: Consiste en el desplazamiento
mediante remolcadores u otro mecanismo las partes del puente apoyadas
sobre barcas o pontones. [24]
• Traslación mediante desplazamiento vertical: Puentes elevables mediante
una traslación paralela. [24]
• Traslación mediante desplazamiento horizontal: Son puentes rodantes en
que el tablero se desplaza según el eje longitudinal del puente. [1]
• Rotación alrededor de un eje horizontal: Son puentes levadizos. [1]
• Basculantes [24]
• Rotación a lo largo de un eje vertical: En ellos el tablero gira sobre el eje
vertical del apoyo y pasa de la posición de puente cerrado que es
transversal a la del canal de navegación a la de puente abierto que es
paralela a él. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-80-320.jpg)
![Otra clasificación es la que distingue entre:
• Puentes Basculantes: Giran alrededor de un eje horizontal situado en una
línea de apoyos de manera que podemos incluir en ellos los levadizos y los
basculantes. Son los puentes más clásicos y de mayor uso en la
actualidad. [24]
• Puentes Giratorios: Los puentes giratorios de eje vertical tienen dos
posibilidades de apertura que son el giro de dos vanos simétricos respecto
a una pila situada en el centro del canal de navegación o bien girar dos
semivanos con sus compensaciones sobre dos pilas situadas en los
bordes del canal. [24]
• Puentes de desplazamiento vertical: Son tableros simplemente apoyados
cuyos apoyos se pueden mover verticalmente cuyos apoyos se pueden
mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el gálibo del
canal de navegación. Normalmente se elevan tirando de sus cuatro
esquinas. Este sistema es apto para luces grandes. [24]
• Puentes de desplazamiento horizontal: La mayoría son flotantes. El puente
se desplaza longitudinalmente sobre rodillos avanzando o retrocediendo
en voladizo libre hasta llegar al apoyo de la otra orilla. [24]
También se han desarrollado otros sistemas que combinan el desplazamiento horizontal
con el vertical y otros en los que el movimiento es por desplazamiento en horizontal de un
tramo flotante situado entre dos líneas de pontones que forman una U y le sirven de guía.
[24]
c) Puentes trasbordadores
Al igual que en el caso anterior participa de la característica de la movilidad contraria a la
idea de puente. Su precursor fue el ingeniero Ferdinand Arnodin. Se utilizan para luces
grandes o muy grandes. [24]
El trasbordador consiste en una viga fija situada a la altura requerida por el gálibo de la
cual se cuelga una plataforma móvil generalmente mediante cables que transporta los
vehículos de una orilla a la opuesta. [24]](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-81-320.jpg)
![Esta tipología en seguida pasó de moda y desde 1916 no se ha vuelto a construir ninguno
con la sola excepción del SkyRide de Chicago para la exposición universal de 1933. [24]
Figura 66. 1er puente transbordador fue diseñado por el arquitecto e ingeniero español Alberto palacios.
La construcción lo llevo a cabo junto con Ferdinand Arnodin, ambos se les
considera inventores de este puente.
Figura 67. El Puente Vizcaya](https://image.slidesharecdn.com/trabajocimentaciondecolumnas-150101212627-conversion-gate02/85/Trabajo-cimentacion-de-columnas-82-320.jpg)
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Titulación de caminos, canales y puertos. http://caminos.udc.es/ [27]
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Subido porDeiby Requena Marcelo
Trabajo cimentacion de columnas
Este documento trata sobre los suelos y su importancia en la construcción. Explica la formación de los suelos a través de procesos como la erosión y el intemperismo, y los diferentes tipos de suelos. También describe los diferentes tipos de cimentaciones como cimentaciones directas, semiprofundas y profundas, así como columnas y puentes. En resumen, provee información fundamental sobre suelos, cimentaciones y estructuras de soporte para la ingeniería civil.
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Trabajo cimentacion de columnas
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉFAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍAINDUSTRIAL, SISTEMAS E INFORMÁTICA INGENIERÍACIVIL “CIMENTACIONES COLUMNAS Y PUENTES” CURSO:estática CICLO: IV SEMESTRE ACADEMICO:2014 –I DOCENTE:Lic. Fis. Cristian Milton Mendoza Flores ALUMNOS: Balabarca Medina, Michel Jack Delgadillo Zavala, Raúl Alfredo Domínguez Gaspar, Fidel Mendoza Guillen, Marcelino Jonathan HUACHO – PERU 2014
- 2. ÍNDICE I LOS SUELOSY SU IMPORTANCIA EN LA CONSTRUCCION………………………………. I.1. FORMACION DE SUELOS……………………………………………………………………. I.2. ESTUDIOS DE LOS SUELOS……………………………………………………………….. I.3. CLASIFICACION DE LOS SUELOS…………………………………………………………. I.4. CRITERIOS PARA CALIFICAR SUELOS CON FINES CONSTRUCTIVOS…………… a) Según la granulometría y textura………………………………………………….. b) Según el peso especifico……………………………………………………………. c) Según el grado de consolidación o compactación…………………………….. d) Según el grado de saturación de agua…………………………………………… e) Según la plasticidad, expansibilidad y Dispersabilidad……………………….. f) Expansibilidad de los suelos (suelos expansivos)…………………………..... g) Dispersabilidad de suelos (suelos dispersivos)………………………………… h) Suelos colapsadles…………………………………………………………………… i) Suelos con material orgánico………………………………………………………. I.5. LOS SUELOS Y LAS CIMENTACIONES…………………………………………………… I.6. RESPUESTA DE ALGUNAS INCOGNITAS……………………………………………….. a) ¿Cuáles son las características del suelo limeño de cara a la posibilidad de un terremoto?................................................................................................. b) ¿De qué depende, entonces, la calidad del suelo para una construcción?..................................................................................................... c) ¿Cómo encuentra estas nuevas construcciones? ¿Recogen las técnicas necesarias para poder resistir terremotos?...................................................... d) ¿Cuáles son las características que debería tener un buen edificio para resistir un terremoto? ¿Qué ha hecho Chile a raíz de sus experiencias?.... e) Se dice que para que un edificio pueda resistir un terremoto tiene que tener movilidad para que no colapse. ¿Es esto cierto?................................... f) ¿Estos edificios podrían caerse sin un terremoto?......................................... II CIMENTACIONES……………………………………………………………………………………. II.1. DEFINICION…………………………………………………………………………………….. II.2. PROBLEMAS GENERALES DE LA CIMENTACIÓN……………………………………… II.3. PROBLEMAS PLANTEADOS POR EL TERRENO EN LA INGENIERÍA CIVIL……… II.4. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES…………………………………………….. II.4.1.CIMENTACIONES DIRECTAS O SUPERFICIALES…………………………………. A. CIMENTACIONES CICLOPEAS…………………………………………………… B. ZAPATAS……………………………………………………………………………... zapatas aisladas……………………………………………………………….. zapatas corridas……………………………………………………………….. zapatas combinadas……………………………………………………..…….. zapatas continuas bajo pilares………………………………………………… C. EMPARRILLADO………………………………………………………………………. D. LOZAS DE CIMENTACION…………………………………………………….……… II.4.2.CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS…………………………………………..…........ Pozos de cimentación o caissons……………………………………….…… II.4.3.CIMENTACIONES PROFUNDAS………………………………………………………….
- 3. II.4.3.1. DEFINICION……………………………………………………………...……….. II.4.3.2 MÉTODOSUTILIZADOS EN CIMENTACIONES PROFUNDAS ………….. A. pilas y cilindros……………………………………………………………………….… B. pilotes……………………………………………………………………………………... Tipos de pilotes…………………………………………………………………………….. En cuanto a la diversidad de materiales longitud y forma de su sección…………………………………………………………………………………… Pilotes de madera: …………………………………………………….. Pilotes de concreto:…………………………………………………… Pilotes de acero: ………………………………………………………. En cuanto al Funcionamiento general de un pilote bajo carga………… Pilotes de punta……………………………………………………….. Pilotes de fuste. ………………………………………………………. Pilote de fricción ……………………………………………………… C. Pantallas………………………………………………………………………………… Pantallasisostáticas: …………………………………………………. Pantallashiperestáticas: ……………………………………………. III COLUMNAS…………………………………………………………………………………..………. III.1. DEFINICIÒN………………………………………………………………………………….…. III.2. EVOLUCION HISTÓRICA…………………………………………………………………… III.2.1. ORDENES EGIPCIAS………………………………………………………………… III.2.2. ORDENES GRIEGAS……………………………………………………………….. III.2.2.1. ORDEN DÓRICO……………………………………………………………. III.2.2.2. ÓRDEN CORINTIO…………………………………………………………….. III.2.1. ORDENES ROMANOS III.2.2. ÓRDEN TOSCANO III.2.3. ÓRDEN COMPUESTO COLUMNAS MEDIEVALES A. COLUMNAS ROMÁNICAS B. COLUMNAS GÓTICAS C. COLUMNAS ISLÁMICAS COLUMNAS EN LA EDAD MODERNA A. COLUMNAS RENACENTISTAS B. COLUMNAS BARROCAS C. COLUMNAS NEOCLÁSICAS COLUMNAS CONTEMPORÁNEAS A. COLUMNAS MODERNISTAS
- 4. B. COLUMNAS MODERNAS RELACIÓN DE ESBELTEZEN LAS COLUMNAS EL PANDEO EN LAS COLUMNAS PROCESO CONSTRUCTIVO DE UNACOLUMNA 1) LECTURAE INTERPRETACIÓN DE PLANOS 2) ARMADO DE REFUERZO III.6 COLOCACION DE LA ARMADURIA AMARRANDOLA A LA PARRILLA DE LA ZAPATA VACIADO DE CONCRETO PARA LA COLUMNA III.7. DESENCOFRADO DE COLUMNA III.8. COLUMNATERMINADA IV PUENTES……………………………………………………………………………………………….. IV.1.DEFINICION……………………………………………………………………………………….. IV.2.PARTES DE UN PUENTE……………………………………………………………………….. IV.3.TIPOLOGÍA DE PUENTES……………………………………………………………………… IV.3.1. PUENTES ARCO………………………………………………………………………… IV.3.2. PUENTES DE HORMIGÓN……………………………………………………………… IV.3.3. PUENTES VIGA…………………………………………………………………………… IV.3.4. PUENTES PÓRTICO……………………………………………………………………… IV.3.5. PUENTES COLGANTES ………………………………………………………………… IV.3.6. PUENTES ATIRANTADOS ……………………………………………………………… *Otros tipos de puentes………………………………………………………………………… a) Puentes flotantes……………………………………………………………………….. b) Puentes móviles………………………………………………………………………… c) Puentes trasbordadores…………………………………………………………. Bibliografía…………………………………………………………………………………….,,,,,,,
- 5. INTRODUCCIÓN En su trabajopráctico el ingeniero civil ha de enfrentarse con muy diversos e importantes problemas planteados por el terreno. Prácticamente todas las estructuras de ingeniería civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales o presas, deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura se comporte satisfactoriamente debe poseer una cimentación adecuada. [6] El hecho de que muchos edificios construidos en otras épocas hayan permanecido en pie hasta nuestros días demuestra que, a lo largo de la Historia, ha existido algún modo de "Ciencia de las cimentaciones", cuyo desarrollo ha culminado en las técnicas de cimentación actualmente en uso. [7] Sin embargo, los antecedentes de nuestras cimentaciones son poco conocidos porque, hasta bien entrado el siglo XVIII, hay una casi absoluta ausencia de doctrina acerca de las teorías y de los métodos constructivos aplicados al dimensionado y a la ejecución de los cimientos. [7] Acerca de estas cuestiones, solamente existen unas pocas reglas, dispersas e inconexas, contenidas en la normativa interna de algunas órdenes religiosas medievales y en los tratados de construcción difundidos por Europa a partir del siglo XV. Además, tales reglas siempre han sido consideradas como simples hechos históricos y nunca han sido analizadas como lo que realmente son, esto es, como resultados de sucesivos ensayos hechos por el Hombre con la finalidad de solucionar los problemas que le ha planteado el conjunto estructura-cimiento-terreno, desde siempre, cuando ha llevado a cabo ese acto libre de su voluntad que es la edificación. [7] Con cierta frecuencia el término cimentación se usa para identificar el solo elemento estructural del mencionado sistema de soporte; pero, al considerar la decisiva incidencia del terreno de apoyo en el comportamiento de la estructura, se aprecia que tales términos no consideran debidamente la trascendencia de la respuesta de dicho terreno de apoyo. Sin embargo, para los propósitos de la ingeniería de cimentaciones parece conveniente asignarle al término cimentación un significado más amplio, en el sentido de que cobije toda aquella parte de la obra que soporta la estructura y la acción de las cargas. Es decir
- 6. que no sólodeben referirse a los elementos estructurales de transmisión de cargas al terreno de apoyo, sino también a la zona del terreno cuyo comportamiento resulta afectado por las cargas. [8] Para relacionar de forma coherente la nomenclatura a utilizar, con lo comentado anteriormente, se debería distinguir cimiento de cimentación. Cimiento sería, entonces, la parte estructural de una cimentación, diseñada para servir como elemento de transición entre la superestructura y el terreno de apoyo, y para adecuar la acción de las cargas a formas tolerables para el terreno de apoyo (Delgado, 1999). [8] Para determinar la capacidad de carga de un sistema cimiento-terreno de apoyo, en forma similar a la de cualquier estructura, deben acogerse como normas de uso la relativa seguridad ante la rotura y la previsión de deformaciones tolerables.[8] Antes de poder construir una obra (edificio, puentes,caminosetc) tenemos que saber sobre que se va a edificar y cuanto es la resistencia del suelo ,osea; cuan portante es nuestro suelo y buscar lo ideal que es 2kg/cm2[1] ,siempre y cuando se encuentre en nuestro suelo, pero si no es asi ; tenemos utilizar mecanismos que nos ayudaran a que nuestro suelo o se proyecte a eso y como logramos eso utilizando los diferentes clases de cimientos ya sean cimientos superficiales, semi-profundos, profundos por eso nunca te olvides que todo comienza por cuan bueno es tu suelo[2]. I. LOS SUELOS Y SU IMPORTANCIAEN LACONSTRUCCION I.1. FORMACION DE SUELOS La corteza de la tierra está constituida por roca sólida. Esto no se percibe fácilmente, pero es explicable porque el mantillo, la vegetación, los fragmentos de las rocas , la arena y la grava están esparcidos por doquier , mientras que los sedimentos cubren el fondo de los océanos[1]. Las capas de escombros tienen poca profundidad en contraste con el espesor kilométrico de la roca subyacente[2]. Un hecho real, aunque inadvertido, es que el relieve de la tierra es modificado constantemente. En efecto, nada de lo que vemos de la faz de la tierra es inmutable: todo se transforma. Lo que ocurre que el cambio sucede a lo largo de muchísimo tiempo: una vida entera no basta para percibirlo[1].
- 7. Los suelos, talcomo los apreciamos a simple vista, proceden de la disgregación de las rocas y el subsiguiente transporte de los residuos a otros lugares. Los agentes causantes de la alteración del relieve de la tierra y de la formación de los suelos son: la erosión. el intemperismo. La erosión es producida por la acción de diversas fuerzas de la naturaleza: uno de los agentes más espectaculares es el agua. Gran parte de la humedad absorbida por la atmosfera cae sobre los continentes en forma de lluvia, nieve, granizo y rocio, mientras que en un apreciable volumen de la precipitación penetra hasta el subsuelo, pero otro mayor desemboca por gravedad al mar por los cauces de los ríos o en forma de torrentes y manantiales, reponiendo de esta manera l nivel de los océanos [1]. En su recorrido, el enorme caudal de agua, desempeñando el papel de sorprendente escultor, va, año tras año en forma incesante, remodelando el relieve terrestre, arrastro abajo todo cuanto encuentre en su trayecto. Los fragmentos de las rocas, por efecto de su arrastre por el agua sobre el fondo de los lechos de los ríos, pierde su forma angulosa, formándose cantos rodados. Al reducirse la pendiente por la cual transcurre el agua, disminuyen la cantidad o la fuerza del caudal, depositándose sobre el suelo, primero la piedras grandes, Luego las pequeñas y, finalmente el lodo [1]. Igualmente, cuando el cono de deyección se ensancha, la corriente de agua pierde velocidad y los fragmentos pesados van quedando el trayecto, mientras que los menudos son arrastrados agua abajo [2]. También el hielo de las cordilleras es otro importante agente erosivo. Como se sabe, el glaciar es una acumulación de nieve gradualmente comprimida y transformada en hielo. Con el tiempo su peso aumenta y por efecto de gravedad empieza a desplomarse cordillera abajo , remodelando en su lenta marcha el relieve terrestre .Asimismo, los aludes , es decir las descomunales masas de hielo que desde la cordillera se precipitan violentamente , son causantes de terribles desastres, además de efectivos agentes de remodelación del paisaje terrestre. Para tener una idea de su inmenso poder destructivo recordemos los aludes ocurridos en 1962 y 1970 (terremoto de Ancash), producto de la desintegración del ventisquero de 5 millones de metros cúbicos, se abatió con velocidad de desplazamiento de 300 km. Por hora sobre la ciudad de Yungay, causando una de las mayores catástrofes que registra nuestra historia[1].
- 8. También los huaycos,frecuentes en nuestro país ,están asociados con la acción de las lluvias y la falta de protección vegetal en las vertientes .Originados por fuertes precipitaciones estacionales, alcanzan impresionantes velocidades y su potencia es tan grande que transportan lodo y piedras de diversos tamaños, algunas de las cuales pueden llevar a toneladas de peso. En el fondo de los valles frenan su velocidad expandiéndose lateralmente, pero aún son capaces de destruir las obras construidas por el hombre: viviendas, puentes, caminos, etc. Ocurren generalmente en zonas bajas y medias de relieve andino que caracteriza la topografía del país [1]. El mar, igualmente, es otro efectivo agente erosivo [2]. Permanentemente su acción se manifiesta en las costas de los continentes: así como destruye, también construye grandes bancos de arena[1]. Aunque no tan contundente como el agua y el hielo, el viento es asimismo un importante agente transformador de la topografía y causante de la formación de los suelos. Erosionando rocas y transformando materiales de un lugar a otro da origen a depósitos eólicos de arena, generalmente de grano fino[1]. El intemperismo es otra poderosa fuerte escultora del paisaje. Ocasiona la desintegración inicial de las rocas, convirtiéndolas en fragmentos que son acarreados posteriormente por acción del agua y del viento. También los cambios de temperatura originan tensiones superficiales en su masa, llegando a fracturarlas y desintegrarlas. Por su parte las aguas concentradas en grietas y hendiduras de las rocas, actuando con efecto de cuña al aumentar su volumen por congelamiento, causa el agrietamiento de ellas[1]. Es importante anotar que, probablemente, hay más agua bajo tierra que en todos los lagos y ríos. El agua subterránea es agente de los procesos químico y de diversas formaciones geológicas .Desgasta las rocas formando cavernas y caprichosas estalactitas y estalagmitas, constituidas por carbonato de calcio precipitado gota a gota[1]. Asimismo, a simple vista podemos observar el efecto del intemperismo en las partículas coloraciones que adquieren en las rocas debido a la descomposición química de los materiales ,producida por el ácido carbónico y el oxígeno atmosférico que transforman los elementos metálicos en sus respectivos carbonates y oxido[1]. Ahora bien, ya informados, aunque a grandes rasgos, de cómo actúan la erosión y el intemperismo remodelando el relieve terrestre podríamos plantearnos la siguiente pregunta: ¿si incesantemente aquellos poderosos agentes están desintegrando la superficie terrestre trasladando hacia el mar gran parte de ella, no sería razonable
- 9. pensar que finalmente,los continentes habrían de convertirse en superficies planas, de altura reducida y cubiertas por las aguas? Ciertamente, ello podría ocurrir; aunque en millones de años. Lo que sucede es que felizmente, existe otra fuerza en pugna con aquello[1]. Esa fuerza, que confiere equilibrio, es el diastrofismo, denominación que se refiere al proceso por el cual la capa exterior de la corteza terrestre , por efecto de la gradual contracción que sufre producida por cambios de temperatura, constantemente es levantada, plegada, inclinada; compensado así la desintegración, producto de la erosión y el intemperismo[1]. De manera sucinta se ha descrito los mecanismos por los cuales el relieve de la tierra es modificado. Como ya ha sido señalado, los cambios son imperceptibles y se manifiestan a atraves de lapsos muy grandes, pero el hecho real es que permanentemente están ocurriendo, dando como resultado las diversas conformaciones geológicas y los múltiples tipos de suelos que superpuestos en capas constituyen la superficie terrestre [1]. I.2. ESTUDIOS DE LOS SUELOS El termino suelo abarca genéricamente los diversos tipos de materiales, tales como la grava, la arena, los limos, las arcillas, y las innumerables mezclas de ellos como son: arcilla limosa, arena limosa, grava arenosa, limo arenoso ,etc. Roca es la parte solida de la corteza terrestre[1]. Generalmente los suelos se presentan en capas superpuestas, constituyendo el subsuelo, y son producto, de acuerdo a lo ya expuesto, de la erosión y el intemperismo[2]. Cada capa de suelo posee ciertas propiedades específicas que la caracterizan para cimentaciones de estructuras[1]. A través de los cimientos son transferidos al suelo el peso de las estructuras, las fuerzas que actúan sobre ellas y las sobrecargas correspondientes. Las estructuras serán estables si las capas de suelos que las sustentan son suficientemente resistentes[2]. De lo expuesto fluye la necesidad, especialmente en obras de importancia, de explorar el subsuelo para saber cómo está constituido y conocer, mediante análisis y ensayos especializados, las características y resistencia de las diversas capas de suelo. La exploración se lleva a cabo excavando pozos (calicatas), convenientemente ubicados en las áreas destinadas a las edificaciones [1].
- 10. Durante la excavaciónde los pozos exploratorios son expuestas, en espesores variables, las diversas capas de los suelos, de las que se toman muestras representativas para someterlas, posteriormente a análisis y ensayos en laboratorios de mecánica de suelos[1]. Con los registros tomados en el campo, pruebas<<in situ>> y ensayos en laboratorios se procede a elaborar perfiles estatigraficos, en los que se puede apreciar la naturaleza, la profundidad y el espesor de las diversas capas descubiertas en la excavación de las calicata[3]. Naturalmente, de detectarse –durante la excavación-agua subterránea deberá determinarse el nivel que alcanza[1]. Los estudios de los suelos son vertidos en informes que, además de los perfiles estatigraficos correspondientes, incluyen resultados de los análisis y ensayos y8 conclusiones concernientes a la profundidad mínima de la cimentación, presiones admisibles y otras recomendaciones que se juzgue necesarias: por ejemplo, sobre eventuales perturbaciones que pudieran originarse por alteración del grado de humedecimiento del suelo[1]. Estos informes son utilizados por los ingenieros estructurales para diseñar los cimientos y las estructuras[3]. I.3. CLASIFICACION DE LOS SUELOS Los diversos tipos de suelos son identificados según el sistema unificado de clasificación (sucs).Este sistema agrupa los suelos en dos clases: suelos de partículas gruesas y suelos de partículas finas[3]. Se considera suelo de partículas gruesas cuando más de la mitad de la masa del suelo, al ser sometida a tamizado, es retenida en la malla n°200se le considera suelo de partículas finas: limos y arcillas[2]. La abertura del tamiz N°200 corresponde aproximadamente al tamaño de la menor partícula apreciable a simple vista y equivale a 0.074mm (74 micras)[3]. A su vez, a los suelos de partículas gruesas se les sub-clasifica en: Gravas: más de la mitad de la fracción gruesa es retenida en la malla N°4[3]. Arenas: más de la mitad de la fracción gruesa pasa la malla N°4[3].
- 11. Aproximadamente puede considerarseque la abertura del tamiz N°4 equivale a medio centímetro[3]. En los estudios de suelos, cada tipo de suelo es identificado mediante simbología convencional; asi , por ejemplo, la grava es identificada con la letra G (proveniente del idioma inglés, gravel);la arena con la letra S (sand);la arcilla C (clay);el limo(M);PT identifica la turba y otros suelos con alto contenido de materia orgánica[1]. Generalmente-según hemos visto –las capas del subsuelo están constituidas por diversos tipos de materiales. En estos casos, se les designa de manera compuesta; por ejemplo, GM significa grava limosa[1]. Otros símbolos también son empleados para precisar importantes propiedades de los suelos, que transcienden en su capacidad portante y comportamiento en cimentaciones. La norma de edificaciones E.0.50 <<suelos y cimentaciones>> incluye la simbología de los suelos[3]. I.4. CRITERIOS PARACALIFICAR SUELOS CON FINES CONSTRUCTIVOS j) Según la granulometría y textura Los suelos on buenos (tienen mayor capacidad de carga) cuando la mayoría de sus componentes son gruesos como las rocas, gravas, gravas arenosas, grava limosa, grava arenosa arcillosa y arena gravosa[4]. Son malos (tienen menor capacidad de carga, se deforma) cuando son finos .en esta calificación se encuentran los suelos arenosos, suelos limosos y suelos arcillosos[4]. k) Según el peso especifico El peso específico se refiere a cuánto pesa una porción de un tipo de suelo. Nos indica cuanto vacío tiene en su interior; será más pesado mientras menos vacío tenga. Entre mayor sea el peso unitario de un suelo son homogéneos, entonces, el suelo es malo, porque tienen muchos vacíos y poco peso unitario. Si el suelo tiene variedad de tamaños; o sea heterogéneo, es suelo bueno[4] l) Según el grado de consolidación o compactación
- 12. Según el pasodel tiempo y la exposición a fenómenos naturales, los suelos, cambian su grado de consolidación haciéndose más compactos (suelos firmes) o más sueltos (suelos blandos). Los suelos firmes compactos, consolidación y de buena calidad para la edificación son duros y difíciles de excavar. No son aptos para la construcción: Suelos sueltos y fáciles de excavar. Suelos arrastrados por el viento y la lluvia Suelos de relleno[4] m) Según el grado de saturación de agua La presencia de agua en el suelo influye en su estabilidad y puede cambiar su capacidad de carga y su comportamiento frente a movimientos del terreno (sismos).La calidad de este disminuye en función de la calidad de agua que contiene y del tipo de componentes que predominan. Los suelos gruesos son más estables que los suelos finos ante la presencia de agua. El grado de saturación está influenciado por el nife de capa freática. Según el nivel freático superficial. La napa freática es la capa de agua subterránea y su nivel puede variar desde lo superficial hasta lo profundo. Cuando el nivel freático es superficial, menos de 2 metros de profundidad, en relación a la superficie del suelo, este suelo es malo. Pero si es muy profundo el suelo puede ser estable y bueno[4]. n) Según la plasticidad, expansibilidad y Dispersabilidad Es la propiedad por la cual el suelo que se refieren a facilidad de cambiar su volumen con la presencia del agua. La mayoría de suelos finos como: limos, arcillas sus combinaciones, se alteran en contacto con el agua, convirtiéndose en suelos problemáticos o especiales, no aptos para la construcción[4]. *La plasticidad (suelos plásticos) Es la propiedad por lo cual el suelo al humedecerse, disminuye su cohesión se deforma fácilmente y pierde totalmente su resistencia mecánica o capacidad de carga. Se los reconoce porque al humedecerlos y ver si se forma barro que nos permite hacer trabajo cerámicos, por lo tanto es un suelo plástico[4]. o) Expansibilidad de los suelos (suelos expansivos)
- 13. Esta propiedad consisteen el aumento considerable de su volumen a consecuencia de cambios de humedad, así como por la disminución de la carga al extraer suelo por la excavación, secado del suelo por incremento de la temperatura. Este fenómeno es propio de los suelos con presencia de las arcillas expansivas. p) Dispersabilidad de suelos (suelos dispersivos) Esta propiedad caracteriza a los suelos con contenidos de sales solubles. Consiste en la separación de los componentes del suelo a consecuencia de la humedad. El agua es el agente que produce este fenómeno el disolver sales y forma escamas de suelos se dispersan lámina tras lámina. Al final el suelo se diluye originando espacios vacíos provocando el hundimiento de la superficie. q) Suelos colapsadles Se llaman así cuando los suelos pierden estructura y cohesión y sufren una disminución notoria de su volumen como consecuencia de haber recibido una cantidad de agua adicional. r) Suelos con material orgánico Son aquellos que contienen raíces, carbón, guano u otros materiales de origen orgánico. Son suelos de mala calidad para edificación que deben ser retirados en su totalidad: si se corta el terreno y se le sigue encontrando, entonces no se podrá construir[4]. I.5. LOS SUELOS Y LAS CIMENTACIONES I.5.1.Generalidades. En otras de importancia y características especiales y sobre todo, cuando es proyectada su construcción en terrenos cuyo subsuelo no es conocido, es obligatorio el estudio del suelo para cada caso en particular. No es aceptable deducir la resistencia y comportamiento de un suelo a partir de las
- 14. características de otro,aun cuando estén próximos entre sí. Asimismo, la información de los estudios de mecánica de suelos es válida sólo para el área y el tipo de obra que corresponden al informe[1]. A continuación se ofrece con propósito ilustrativo ciertas pautas indicativas del probable comportamiento de algunos tipos de suelos. Desde luego, nos eximen de la obligatoriedad de contar, especialmente en los casos precedentemente indicados, con los correspondientes estudios de suelos[1]. Grava. Con excepción de las gravas pizarrosas, la grava es material apropiado para cimentaciones, siempre y cuando subyacentes no existan tratos frágiles o blandos, ni este expuesta a socavación la cimentación[2]. la grava tiene reducida o casi nula capilaridad; por tanto, no es probable que la presencia de agua subterránea, o su humedecimiento, sean causas de disminución de su resistencia ni origen de asentamientos[1]. Arena. No es prudente generalizar respecto al probable comportamiento y resistencia de las capas de arena, pues debido a causas ya expuestas, relacionadas con su formación, los suelos de esta naturaleza se encuentran en diverso estado de compacidad, además de tener variada granulometría[2]. Si las arenas, medias y gruesas, son compactas y su granulometría es favorable tienen apropiada resistencia para sustentar estructuras. No ocurre lo mismo con las arenas muy finas, sobre todo si son sueltas, como es el caso de arenas cuyo origen es producto del transporte del viento (arenas eólicas). Las capas de arena suelta son muy susceptibles a densificarse por efecto de la vibración por movimiento sísmicos, pudiendo expresarse, eventualmente, asentamiento de la cimentación e indeseables efectos de carácter estructural[1]. Cuando se trate de este tipo de suelo, es preciso profundizar las excavaciones para cimientos y definitivamente limitar las presiones del contacto del cimiento- suelo. La razón de esta exigencia podemos percibirla cuando caminamos por la playa la arena fluye a cada lado hundiéndose los pies; sin embargo a cierta profundidad los pies no trabajan ya más: la capacidad de carga aumentada. Lo mismo pasa con cimentaciones construidas a mayor profundidad[1]. La presencia de agua en suelos arenosos, especialmente cuando se trate de arena finas sueltas puede ser causa de marcada disminución de su resistencia en caso de ocurrencia de sismos y, eventualmente, origen del fenómeno de
- 15. licuefacción, tal comoocurriera en algunas zonas de la ciudad de Chimbote en el terremoto de 1970[2]. Limo.es un suelo de partículas muy pequeñas, relativamente no es plástico y tiene capilaridad elevada[1]. Cuando se encuentra en estado suelto su resistencia es pequeña; su presencia debe ser motivo de reserva por parte del diseñador y el constructor[2]. Arcilla.es dura cuando está seca, pero su consolidación se produce lentamente. Cuando es humedecida se torna plástica y deformable, modificando su consistencia según el grado de humedecimiento que alcance; por lo tanto, en suelos arcillosos la alteración del contenido de agua en su masa juega un importante rol en su comportamiento y resistencia. el humedecimiento, que algunos casos llega hasta la saturación se produce de diversas maneras. Causas potenciales de humedecimiento los las lluvias y el aumento del caudal de los ríos y arroyos[1]. También los suelos pueden humedecerse por efecto de la capilaridad, es decir, por succión es pequeña o casi nula en suelos granulares (arenas y gravas), pero suele ser grande en suelos arcillosos, ascendiendo el agua hasta alcanzar los cimientos de los edificios[2]. Suelos que tienen materia orgánica. Los suelos que contienen materia orgánica, la turba y el fango, definitivamente no son apropiados para cimentaciones. Estas capas deben ser eliminadas durante la excavación, la que debe profundizarse hasta encontrar capas suficientemente resistentes. Los suelos de color marrón oscuro, gris oscuro o negro, o tengan olor característico, estructura esponjosa o fibrosas, corresponden a este conveniente tipo de suelo. Desde luego, un suelo producto de relleno tampoco es apropiado para cimentaciones[1]. Homogeneidad del subsuelo. Otra característica que también debe tenerse en cuenta en cimentaciones es la uniformidad del subsuelo[2]. Cuando las capas subyacentes a la cimentación son suficientemente resistentes la condición es favorable: sin embargo una capa de comprobada resistencia para la cimentación prevista reposa sobre otra de menor resistencia la situación cambia sustancialmente. A modo ilustrativo, veamos el caso de una zapata construida sobre una capa de arena y que bajo de esta capa se encuentre una de arcilla blanda; la presión supuesta como admisible para la arena es transferida a capa de
- 16. la arcilla blanda,la que fluye hacia los lados, lo probable es que se produzca el asentamiento de la zapata. En suma, se insiste en que el aspecto de las capas superficiales no es suficiente para deducir con certeza el comportamiento de un determinado suelo: es indispensable la exploración de las capas inferiores hasta la profundidad procedente de cada caso[1]. Capacidad portante de los suelos. Presión o intensidad de carga es la fuerza ejercida sobre la unidad de superficie de contacto entre el cimiento y el suelo[2]. La unidad que expresa la presión es el kg/cm2 (kilogramo por centímetro cuadrado). Por ejemplo, si la carga que transmite al suelo una zapata es 60 toneladas y el área es de 3cm2, entonces la presión transmitida a la superficie de contacto entre la zapata y el suelo es: 60,000kg/30,000cm2=2kg/cm2[1] Como se puede observar, la acción sobre el terreno no depende exclusivamente de la carga absoluta aplicada, sino también del área de contacto entre el cimiento y el suelo[2]. Presión admisible es la máxima presión que una cimentación pueda transmitir al suelo in que se reduzca el factor de seguridad previsto, ni ocasione asentamientos que afecten las estructuras[1]. Las presiones admisibles varían sustancialmente según el suelo que se trate[2]. Es frecuente considerar 4kg/cm2 para conglomerados compactos y bien graduados. A las mezclas de canto rodado y arena (<<hormigón>>) suele asignárseles valores de 3 a 4kg/cm2[1]. La capacidad portante de las arenas gruesas y mezclas de arena y grava compactas es aproximadamente 2kg/cm2, mientras que para arenas finas la presión admisible es limitada a 1kg/cm2[2]. Las presiones admisibles de los suelos predominantemente arcillosos dependen de su grado de dureza. Sus valores fluctúan entre 1.5kg/cm2 en caso de arcillas inorgánicas duras y sin riesgo de humedecimiento, hasta valores muy bajos, 0.5kg/cm2,si se trata de arcilla inorgánicas blandas[1]. Una arcilla es dura cuando se parte con dificultad en terrones que no se pueden pulverizar o amasar fácilmente con los dedos. Una arcilla es firme o de consistencia media cuando se puede amasar, aunque con bastante esfuerzo. Las arcillas blandas se pueden amasar con relativa facilidad, pero no tienen
- 17. consistencia pastosa. Lasarcillas de consistencia pastosa deben desecharse para cimentaciones[1]. Otra manera práctica e indicativa de la consistencia o dureza de los suelos es el grado de dificultad que presenta al ser excavados. La lampa penetra con facilidad en suelos blandos, mientras que la excavación de los suelos de dureza media requiere de pico. En suelos duros el pico rebota; puede penetrar, pero con esfuerzo[1]. Los valores de las presiones admisibles aquí expuesto son simplemente referenciales e ilustrativos. Pueden variar sustancialmente en cada caso en particular; desde luego, no se ofrecen para fines de diseño[2]. I.6. RESPUESTADE ALGUNAS INCOGNITAS g) ¿Cuáles son las características del suelo limeño de cara a la posibilidad de un terremoto? Lima tiene un excelente suelo, es muy bueno en general, pero tiene algunas zonas que no son buenas; por ejemplo el Callao, donde hay zonas con suelo muy malo, en algunas zonas de La Molina también hay suelo malo. Pero una cosa es el suelo y otras las obras que se construyen encima. h) ¿De qué depende, entonces, la calidad del suelo para una construcción? Un suelo bueno se mantiene intacto durante un terremoto y resiste bastante peso. Eso pasa en Lima, por ejemplo. Pero si vas a Chimbote o en zonas de arena, cuando venga un gran terremoto esas arenas se convierten en líquido (licuación) y pierden su capacidad de soportar. Los edificios que se están construyendo son inmensos y están en lugares acostumbrados a soportar casas. ¿El suelo limeño está preparado para este cambio de estructuras? El suelo resiste mucho más que esos edificios, que son juguetitos que están encima. El suelo limeño es bastante bueno y se podrían poner edificios de cincuenta pisos sin dificultad, como existen en otros países del mundo. Comparativamente tenemos un estupendo suelo. Por ejemplo, Santiago de Chile tiene un buen suelo, pero no tan bueno como el nuestro, que resiste más. Nuestra ciudad está en una zona de buen suelo,
- 18. excepto en losconos. Estos tienen suelos muy diversos, que podrían ir hasta los suelos malos, arenales. i) ¿Cómo encuentra estas nuevas construcciones? ¿Recogen las técnicas necesarias para poder resistir terremotos? Sí. La ingeniería sísmica es una ingeniería compartida: lo que se sabe acá se sabe en Japón o en Chile. Por su misma naturaleza social es una ingeniería que se comparte en el mundo y la ingeniería sismo resistente en el Perú es muy buena, justamente porque tenemos estos problemas; es muy buena en relación con lo que sucede en otros países. ¿Pero qué es un gran terremoto? Los terremotos que hemos tenido son los del 40, 66, 70, 74; pero esos no son sismos grandes. Cuando hablamos de terremotos grandes nos referimos a un evento que viene cada 500 años y que no hemos tenido desde que hacemos edificios de concreto armado. Todavía no pasamos esa prueba… Efectivamente, como sí pueden decir nuestros vecinos de Chile. Ellos han pasado tremendos terremotos y saben bien de esto. Sin embargo, el mundo de la ingeniería sismo resistente se encarga de ver lo que pasa en todos los sitios, y en función de esa mirada puedo decir que confiamos en que le vaya bien a nuestros edificios. Estos se tienen que dañar en un gran terremoto, pero no esperamos colapsos. j) ¿Cuáles son las características que debería tener un buen edificio para resistir un terremoto? ¿Qué ha hecho Chile a raíz de sus experiencias? Los edificios que soportan bien los terremotos son los que tienen muros de concreto armado, de albañilería; los edificios que se comportan pobremente son los que están llenos de vigas y columnas, que se conocen como edificios de pórtico. Chile es famoso porque sus edificios son puro muro de concreto armado. Es una escuela de ingeniería que intuitivamente fue desarrollada por ellos. Ha funcionado en todos los terremotos que han tenido, incluido el del 60, que es el más grande de la historia (más de 9 en la escala de Richter). Ellos sí saben y es una escuela que han defendido a punta de ejemplos contra corrientes de otro lado. Han ido por su lado y el tiempo les ha dado la razón. ¿Las nuevas torres que se están construyendo en nuestra ciudad siguen esta técnica? Sí, son edificios con muros, no tanto como los de Chile, pero sí tienen muros. Y hay una combinación: muros más pórticos más vigas más columnas. k) Se dice que para que un edificio pueda resistir un terremoto tiene que tener movilidad para que no colapse. ¿Es esto cierto?
- 19. No, es alrevés. Ha quedado demostrado que no funciona hacer que las cosas se muevan, que sean flexibles para que cuando venga el sismo liberen energía. Ahora se dice que mientras más rígido se haga el edificio, tiene más probabilidades de sobrevivir a un terremoto. Hay que evitar que se deforme, que se mueva a como dé lugar, usando muros, pórticos más rígidos, etc. Mirando la estructura de la ciudad y cómo ha ido creciendo, ¿está preparada para resistir un terremoto de gran magnitud? Hay un dicho que dice que nadie está preparado. Después de cada terremoto todos los interesados van a la ciudad donde ocurrió y ven lo que pasó. La conclusión siempre es que no estamos preparados. No lo estamos ni en tecnología ni como ingenieros sabemos muy bien qué hacer, cada terremoto enseña cosas que no se pensaba y como organización social estamos terriblemente mal preparados. El problema no va a estar en las construcciones masivas de concreto armado porque, primero, están ubicados en suelo bueno; segundo, los edificios altos son construidos por empresas con buena trayectoria profesional. El problema está en los edificios diseñados por personas sin mucho oficio y construidos por personas de empresas pequeñas con poco control. Por ahí podría haber un punto de fuga, pero donde claramente el problema es serio es en la autoconstrucción. No hay intervención de ingeniería para saber cómo es el suelo, lo que es imposible de hacer porque cuesta, no hay un estudio de ingeniería para decidir cuál es el sistema estructural, cómo se debe comportar, cómo hay que construir, diseñar, ¡no hay planos! La parte vulnerable de Lima está en los conos y asentamientos humanos. l) ¿Estos edificios podrían caerse sin un terremoto? Sin un terremoto nada se cae. A lo largo del tiempo y de la experiencia se aprendió a construir para que las cosas no se caigan por gravedad. Los niveles de seguridad en ingeniería son tan altos que es imposible que se caiga algo por puro peso propio. Sin embargo, estas construcciones están absolutamente desatendidas para la eventualidad de un terremoto. Usan materiales de mala calidad, ladrillos que no se deben utilizar para resistir cargas sísmicas, no tienen ni por lejos un diseño de ingeniería, no tienen control. Se supone que un edificio se construye y en cincuenta años ha cumplido su función; en algunos países, efectivamente, se demuele y se vuelve a hacer otro, en nuestro país sigue funcionando bastante más tiempo. Pero no hay una respuesta a cuánto les queda hasta que venga el terremoto porque no sabemos cuándo va a venir. Ante el inevitable panorama de autoconstrucción, ¿qué alternativas nos quedan para evitar las tragedias?
- 20. El problema esmuy complejo. ¿Por qué empieza la autoconstrucción? Primero por las carencias económicas y segundo por la desatención del Estado. Es más, antes que eso, debe haber un plan estricto del uso de los suelos: en donde no se puede construir debe ponerse algo para que nadie construya ahí. Es igual que cuando ocurre un huaico: la gente construye en el camino por donde este pasa. Igual, hay suelos donde no se puede construir porque se sabe que son como agua y lo que se construya se va a hundir. Entonces, si se sabe que eso va a suceder durante un terremoto, cualquier zona debería estar diferenciada[5] II. CIMENTACIONES II.1. DEFINICION El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a las de la estructura, la cimentación posee un área en planta muy superior a la suma de las áreas de todos los soportes y muros de carga. [9] Lo anterior conduce a que los cimientos son en general piezas de volumen considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Los cimientos se construyen casi invariablemente en hormigón armado y, en general, se emplea en ellos hormigón de calidad relativamente baja, ya que no resulta económicamente interesante el empleo de hormigones de resistencias mayores.[9] Para poder realizar una buena cimentación es necesario un conocimiento previo del terreno en el que se va a construir la estructura. La correcta clasificación de los materiales del subsuelo es un paso importante para cualquier trabajo de cimentación, porque proporciona los primeros datos sobre las experiencias que puedan anticiparse durante y después de la construcción.[9] El detalle con el que se describen, prueban y valoran las muestras, depende del tipo de estructura que se va a construir, de consideraciones económicas de la naturaleza de los suelos, y en cierto grado del método con el que se hace el
- 21. muestreo. Las muestrasdeben describirse primero sobre la base de una inspección ocular y de ciertas pruebas sencillas que pueden ejecutarse fácilmente tanto en el campo como en el laboratorio clasificando el material en uno de los grupos principales: grava, arena, limo y arcilla. La mayor parte de los suelos naturales se componen por la mezcla de dos o más de estos elementos, y pueden contener por añadidura material orgánico parcial o completamente descompuesto.[9] II.2. PROBLEMAS GENERALES DE LACIMENTACIÓN El comportamiento del terreno frecuentemente controla el de la cimentación. Todos los suelos, exceptolos excepcionalmente duros o compactos, son compresibles, es decir, susceptibles de sufrir, bajo la acción de las cargas que se les aplican, deformaciones apreciables. [8] Estas deformaciones deben ser tales que durante la construcción de una obra, o al producirse la aplicación de las sobrecargas de servicio, los asientos o distorsiones del soporte que se produzcan no sean de magnitud nociva para la estabilidad de la obra ni puedan deteriorar su utilidad.[8] Los terrenos de cimentación se componen a veces de capas heterogéneas que pueden dar lugar a asientos diferenciales, igualmente nocivos. Estas capas están a veces inclinadas, circunstancia que puede originar deslizamientos del terreno bajo la acción de las cargas impuestas por la obra.[8] Además, el agua existente en el terreno incide de muchas maneras en el comportamiento de las cimentaciones. Por ejemplo, puede generarsubpresiones que requieren consideración en el cálculo de la estabilidad de la obra, y la acción erosiva de corrientes de agua puede desestabilizar los suelos que van a servir de soporte de las cimentaciones.[8] Para que una cimentación funcione satisfactoriamente bajo la acción desfavorable de combinaciones de las condiciones descritas, es necesario, después de determinar un tipo adecuado de cimentación, seleccionar el nivel adecuado para la base de la cimentación.No debe olvidarse, sin embargo, que la profundización de la cimentación hace más delicados los procesos constructivos y su proyecto, y pueden resultar particularmente difíciles si se encuentran capas
- 22. acuíferas subterráneas osuelos inestables bajo el nivel freático. Este hecho aumentará consecuentemente los costos y plazos de ejecución. Las obras de cimentación son aún más difíciles cuando se requiere ejecutarlas bajo un nivel de cuerpos de agua (ríos, lagos o mares).[8] El estudio de los procedimientos de construcción en cada caso requiere buscar una solución satisfactoria desde el punto de vista técnico pero de costo admisible, lo que puede llegar a ser complejo y delicado.[8] II.3. PROBLEMAS PLANTEADOS POR EL TERRENO EN LAINGENIERÍACIVIL Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio es mediante zapatas. Un sistema de zapatas se denomina cimentación superficial. Cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, un sistema habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante elementos verticales como pilotes o caissons.[6] El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de colocación y, luego, controlar su colocación en obra. Ejemplos de suelo como material de construcción son las presas en tierra, rellenos para urbanizaciones o vías.[6] Otro problema común es cuando la superficie del terreno no es horizontal y existe una componente del peso que tiende a provocar el deslizamiento del suelo. Si a lo largo de una superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos tangenciales debidos al peso o cualquier otra causa (como agua de filtración, peso de una estructura o de un terremoto) superan la resistencia al corte del suelo, se produce el deslizamiento de una parte del terreno.[6] Las otras estructuras muy ligadas a la mecánica de suelos son aquellas construidas bajo la superficie del terreno como las alcantarillas y túneles, entre otros, y que está sometida a las fuerzas que ejerce el suelo en contacto con la
- 23. misma. Las estructurasde contención son otro problema a resolver con el apoyo de la mecánica de suelo entre las más comunes están los muros de gravedad, los tablestacados, las pantallas ancladas y los muros en tierra armada. [6] II.4. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES Es costumbre, de acuerdo con la posición del terreno portante, clasificar las cimentaciones en superficiales, semiprofundas y profundas. Esta clasificación aplicada en la práctica puede resultar convencional, debido a que los criterios de diferenciación no pueden hacerse lo suficientemente precisos y generales como para que no se presenten casos ambiguos. Es natural que no sea factible definir una frontera estricta de delimitación.[8] Las cimentaciones se construyen en la actualidad normalmente de hormigón armado, aunque en la actualidad se han usado los más diversos materiales.[8] II.4.1. CIMENTACIONES DIRECTAS O SUPERFICIALES Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas.[9] En estas cimentaciones la transmisión de cargas al terreno se hace a través de superficies de apoyo considerablemente más grandes que su dimensión vertical. [8] En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en: cimentaciones ciclópeas, zapatas, emparrillados y losas de cimentación.[9] E. CIMENTACIONES CICLOPEAS
- 24. En terrenos cohesivosdonde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas. Este es un sistema que ha quedado prácticamente en desuso, se usaba en construcciones con cargas poco importantes. El hormigón ciclópeo se realizaañadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento. [9] Precauciones: Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja. Que las piedras no queden amontonadas. Alternar en capas el hormigón y las piedras. Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón. F. ZAPATAS Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama zapata corrida o zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata combinada. En la figura 1, se pueden observar los tipos de zapata, que posteriormente serán expuestas con detalle.
- 25. Fig.N° 1 zapatasaisladas Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar. La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos, aunque en las estructuras sí que es normal además de aconsejable poner una junta cada 3 m aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Una variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata ajo pilar en junta de diapasón". [9] En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta además del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto desfavorable
- 26. respecto al hundimiento.Por otra parte en el cálculo de vuelco, donde el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable.[9] Construcción: Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con discontinuidades, para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables. Conviene que las instalaciones del edificio estén sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni riostras. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 1 dm en el estrato del terreno.[9] La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones[9] del nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas zonas afectadas por estas variables. En el caso en que el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos soportes. Conviene utilizar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40 mm. En la ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el fondo una capa de hormigón pobre de aproximadamente 5 cm de espesor (emplantillado), antes de colocar las armaduras.[9] Son características de edificios o estructuras sustentadas por pilares. Si recogen más de un pilar, se denominan zapatas combinadas. Si están unidas mediante vigas, constituyen zapatas arriostradas. [8]
- 27. Fig. N°2 Plantade cimentación con zapatas aisladas Fig. N°3 Esquema de una zapata aislada.
- 28. Fig. N°4 Esquemade zapatas arriostradas. zapatas corridas Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy próximas o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son varias: la proximidad de los pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en este. [10] Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas.[9] Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida.[9] Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la
- 29. resistencia a lacompresión del material y la presión admisible sobre el terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos de hormigón de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.[9] En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en hormigón apisonado, pueden hormigonarse sin necesidad de los mismos. Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda cortar en escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con el tramo siguiente. Asimismo colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión. Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación (CTE), aquellas zapatas que recogen más de tres pilares. Las considera así distintas a las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen dos pilares. Esta distinción es objeto de debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente tres pilares. [9] Fig. N°5 Zapata corrida
- 30. Fig.6 Esquema deuna zapata corrida. Fig.N°7 zapatas combinadas Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.
- 31. Fig.8 zapatas continuasbajo pilares (vigas de cimentación): se utilizan en terrenos de capacidad portante que no permiten zapatas aisladas o si se quieren homogeneizar asientos, y en otras ocasiones por razones de tipo constructivo. Fig. N°9 G. EMPARRILLADO En el emparrillado, la estructura se asienta en una única cimentación constituida por un conjunto de zapatas corridas dispuestas en forma de
- 32. retícula ortogonal. Estetipo de cimentación se emplea cuando la capacidad portante del terreno es escasa o cuando presenta una elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse asientos diferenciales importantes que constituyan un riesgo elevado para la integridad del edificio.[10] Fig. N°10 cimentación en emparrillado H. LOZAS DE CIMENTACION Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas. Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la presión admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas individuales van a cubrir más de la mitad del área del edificio, es probable que la losa corrida sea más económica que las zapatas. [9] Las losas de cimentación se proyectan como losas de concreto planas y sin nervaduras. Las cargas que obran hacia abajo sobre la losa son las de las columnas individuales o las de los muros. Si no hay una distribución uniforme de las cargas de las columnas o bien el suelo es
- 33. tal que puedenproducirse grandes asentamientos diferenciales, las losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas. La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como nervaduras de vigas T conectadas a la cimentación, o bien usando marcos rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se forman los llamados cajones de cimentación.[9] La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados pedestales si están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras).[10] Fig. N°11 Cimentación en losa
- 34. Fig. N°12 En particular,también cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño de la edificación incluye la existencia de sótanos de forma que el peso de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso total del edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la superficie y en este caso los asientos que se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta altura deberá preverse la distribución proporcional de los sótanos así como juntas estructurales.[10] Fig. N° 13 Cimentación compensada, el volumen de sótano es proporcional al volumen de edificio sobre él La cimentación por losa en terrenos compresibles, al crear un hundimiento generalizado de los estratos inferiores, requiere un
- 35. estudio adicional delos asientos inducidos en las edificaciones colindantes.[10] Fig,N° 14 Asientos inducidos por cimentación con losa Consideraciones generales Desventajas Cabe mencionar que entre más grande sea la losa más costosos resultan los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente una cimentación a base de pilas o pilotes. El costo de construcción no es la única desventaja de este tipo de cimientos, al estar en contacto con el suelo una gran área de la losa, es necesario protegerla contra la acción de la humedad, la acción de los álcalis y la lixiviación entre otros fenómenos indeseables para el buen funcionamiento de la cimentación.[9] Drenaje, impermeabilización y protección contra la humedad Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los sótanos de los edificios, ya que es precisamente esta parte de la construcción la que está en contacto directo con el suelo, más aún si consideramos los posibles defectos de la construcción. También es importante el considerar las condiciones de aguas freáticas del suelo al proyectar la profundidad de la excavación necesaria para desplantar la losa o cajón de cimentación. Si debe desplantarse por debajo del nivel freático,
- 36. deben tomarse precaucionesespeciales para evitar filtraciones importantes dentro de la estructura. En general se utilizan dos métodos: la utilización de drenajes y la impermeabilización.[9] II.4.2. CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS Pozos de cimentación o caissons La cimentación en pozo constituye una solución intermedia entre cimentaciones profundas y superficiales. Se aplica cuando la resistencia del suelo requerida se alcanza a profundidades medias pero sin que se justifique la necesidad de cimentar con pilotes. [10] Para su ejecución se excava un pozo hasta la cota resistente y, a partir de aquí, existen dos posibilidades. La primera consiste en rellenar el pozo con hormigón pobre hasta cota conveniente y, sobre esta columna, se apoya la zapata. La segunda consiste en ejecutar la zapata directamente sobre el suelo y, con objeto de no aumentar la esbeltez del pilar, apoyar este sobre un plinto de hormigón. En ambos casos es preciso considerar en el cálculo el peso adicional, sea del bloque de relleno de hormigón o de la tierra sobre la zapata.[10] La elección de pozos de cimentación aparece como consecuencia de resolver de forma económica, la cimentación de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 m. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas. [9]
- 37. Fig. 15 Tiposde pozos de cimentación Fig. N° 16 Las formas geométricas adoptadas, según la capacidad portante del terreno y su situación respecto a la edificación pueden ser:[9]
- 38. Los pozoscirculares suelen variar desde los 0.60 m (dimensión mínima para permitir el acceso de un operario) hasta los 2 m de diámetro. Generalmente, al producirse la acción lateral de las tierras sobre el pozo, impide el pandeo de este, por lo que se calcula como un soporte corto. Según las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de hormigón armado, o de hormigón en masa. De forma análoga a las zapatas, se deben disponer vigas de atado entre los pozos, para arriostramiento de los mismos, siendo criterio del proyectista cómo y cuándo deben disponerse. II.4.3. CIMENTACIONES PROFUNDAS II.4.3.2. DEFINICION Las cimentaciones profundas se emplean cuando los estratos superiores del terreno no son aptos para soportar una cimentación con zapatas.[10] La profundidad o dimensión vertical de estas es varias veces superior a las dimensiones en planta. [11], Y están basadas en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga.[10] Este tipo de cimentación se utiliza en los siguientes casos:
- 39. Fig. N° 17 Laprofundidad o dimensión vertical de estas es varias veces superior a las dimensiones en planta. [11] Y están basadas en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Este tipo de cimentación se utiliza en los siguientes casos: cuando se tienen circunstancias especiales. [11] una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningún sistema de cimentación especial. Que terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas. las estructuras con estrictas limitaciones de asiento. [11] la existencia de cargas sobre cimentación muy elevadas, como el caso de los edificios de gran altura. [11] la necesidad de recibir esfuerzos de atracción en sótanos sometidos al efecto de la subpresion. [11] La forma de trabajo o mecanismo resistente de este tipo de cimentaciones es muy diferente al de las cimentaciones directas, por lo que se requieren procedimientos especiales de cálculo. La carga transmitida a la cimentación es resistida, mediante un único elemento o un grupo de ellos, mediante tensiones tangenciales a lo largo del fuste o Superficie lateral y mediante tensiones normales en la punta o base de la cimentación. [11]
- 40. II.4.3.2 Métodos utilizadosen cimentaciones profundas Pilas y Cilindros. Pilotes Pantallas • Pantallas isostáticas. • Pantallas hiperestáticas. D. pilas y cilindros En la ingeniería de cimentaciones el termino pila tiene dos significados diferentes [12].De acuerdo con uno de sus usos la pila es un miembro estructural subterráneo que tiene la función que cumple una zapata, es decir transmitir las cargas que soporta al suelo. Sin embargo, en contraste con una zapata, la relación de la profundidad de la cimentación con respecto a la base de las pilas es por lo general mayor que cuatro, mientras que para las zapatas, esta relación es menor que la unidad. De acuerdo con su segundo uso, una pila es el apoyo, ya sea de concreto o de mampostería para la superestructura de un puente. Puede considerarse a la pila en sí misma, como una estructura que a su vez debe estar apoyada sobre una cimentación adecuada. La base de una pila puede descansar directamente sobre un estrato firme o puede estar apoyada sobre una serie de pilotes. Los cuerpos de pila situados en los extremos de un puente reciben el nombre de estribos. Las dimensiones del cuerpo de una pila están restringidas entre otras cosas por la magnitud de las reacciones de los apoyos, la distancia para la dilatación de la superestructura y la distancia entre armaduras y trabes. Hay varios tipos de pilas: las llenas de usan regularmente en puentes ferroviarios, las dobles de adaptan muy bien a puentes carreteros y las pilas T suelen usarse para librar claros sobre vías de ferrocarril o carreteras. [12] E. pilotes Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base de golpes generados por maquinaria especializada, en grupos o en filas, conteniendo cada uno el suficiente número de pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro. Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. La figura 3 representa pilotes prefabricados y la figura 4, dichas estructuras en vista espacial.[12]
- 41. Fig:18 pilotes prefabricadose in situ fig: 19 cimentaciones profunda Función de los pilotes Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más adecuado a profundidad por medio de pilotes o pilas. La diferencia entre estos elementos es algo arbitraria. Evidentemente los pilotes se utilizan cuando las condiciones del suelo no son adecuadas para el empleo de zapatas o losas de cimentación o cuando la construcción de estas en los lugares dispuestos para su emplazamiento son inadecuadas, antieconómicas o bien no viables. Por consiguiente los pilotes van generalmente asociados con problemas difíciles de cimentación y con las condiciones peligrosas del suelo. Sin embargo, esto no significa que las cimentaciones sobre pilotes sean peligrosas, es una advertencia para los inexpertos e imprudentes, particularmente para los propietarios y constructores. El planteamiento de una cimentación con pilotes –y frecuentemente la realización de ésta- requiere obtener todos los datos que puedan conseguirse de un modo razonable sobre las características del suelo sobre el que se va a cimentar, estudiar y comprobar las posibles soluciones para la cimentación, eliminar hasta donde sea posible, toda incertidumbre que pueda evitarse y respetar el sano criterio profesional de la ingeniería.[12] Tipos de pilotes En cuanto a la diversidad de materiales longitud y forma de su sección Estos se adaptan a diversas necesidades de carga, colocación y economía. Entre algunos de los más comunes tenemos: Pilotes de madera: Son el tipo de pilote más antiguo, ya desde la época del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentación segura y económica con ciertas restricciones, su longitud está limitada por la altura de los árboles disponibles. No pueden resistir esfuerzos debidos a un fuerte hincado ya que pueden romperse fácilmente, sobre todo cuando se penetran estratos muy resistentes.
- 42. Pilotes deconcreto: Son de los más usados en la actualidad, los hay de sección circular, cuadrada y octagonal y en tamaños de 8, 10 y 12 metros. Pueden dividirse en dos categorías: colados en el lugar –in situ- y precolados. Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe. Los precolados pueden ser también preesforzados con el fin de reducir las grietas que se forman por el manejo e hincado además de que proporciona resistencia a los esfuerzos de flexión. Todos los pilotes de concreto son reforzados con acero para evitar que sufran daños durante su transportación y colocación. Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y usualmente se llena de concreto después de hincados, y si el hincado es violento es posible utilizar perfiles I o H de acero. Estos pilotes están sujetos a corrosión, aunque el deterioro no es significativo aunque si se hincan bajo el mar, la acción de las sales puede ser importante. En cuanto al Funcionamiento general de un pilote bajo carga Un pilote puede hincarse dentro de un estrato profundo de suelo granular u cohesivo, cuando se carga un pilote con una carga vertical P aplicada sobre el cabezal del mismo, éste tiende a penetrar más dentro del suelo, lo que genera un cierto comportamiento bajo carga.[12] Los pilotes se pueden clasificar como: Pilotes de punta. En aquellos terrenos en los que aparezca, a cierta profundidad, un estrato claramentemas resistente, las cargas del pilotaje se transmitirán fundamentalmente por punta.se suelen denominar pilotes “columna” [11]. Pilotes de fuste. En aquellos terrenos en los que la capacidad portante crece de una manera paulatina, sin existir un nivel claramente más resistente, el pilotaje transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del fuste se le suelen denominar pilotes “flotantes” [11]. Pilote de fricción .adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo rodea, ya que se generan fuerzas friccionantes y cohesivas que le ayudan a soportar la carga, ya que el suelo que está cerca de la punta soporta un porcentaje muy pequeño de la carga del pilote. Hay pilotes de varias formas de sección, como ya se había mencionado, así como también hay pilotes cuyo tamaño de sección cambia con la longitud del mismo y son los pilotes cónicos, éstos tienen una gran ventaja ya que al hincarse una parte de la carga es soportada por la punta del pilote mientras el resto de la carga es
- 43. soportada por lasfuerzas cohesivas y de fricción que hay entre el fuste del pilote y el suelo que lo rodea. Como se dijo anteriormente, los pilotes también pueden trabajar en conjunto, Si los pilotes son de punta cada uno trabajará como un pilar y descargará directamente sobre el suelo o roca; si los pilotes son de igual tamaño, sección, inclinación y penetración, puede suponerse hasta cierto punto que cada uno soportará la misma carga. F. Pantallas Son muros verticales profundos que soportan las presiones del terreno; por tanto, es necesario anclar el muro a dicho terreno. Tipos de pantallas Pantallas isostáticas: con una línea de anclajes Pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes. III. COLUMNAS III.1. DEFINICIÒN Es el elemento estructural lineal vertical, que tiene la ventaja de minimizar el impacto de la estructura en el espacio. La columna es un elemento sometido principalmente a fuerzas de compresión, por lo tanto el diseño está basado en la fuerza interna, conjuntamente debido a las condiciones propias de las columnas, también se diseñan para flexión ya que tienden a pandearse, de tal forma que la combinación así generada se denomina “flexocompresión”. III.2. EVOLUCION HISTÓRICA Existen tres órdenes 43rquitectónicas importantes en la evolución de las columnas: órdenes egipcias, órdenes griegas y las órdenes romanas. III.2.4. ORDENES EGIPCIAS Las columnas heredan el material de otros elementos a los que están unidos. Sus diseños varían de acuerdo a la imagen o forma de la construcción. Esto
- 44. no se aplicaen columnas estructurales. Los principales tipos de columnas del Antiguo Egipto tenemos: Columna fasciculada Columna acanalada o protodórica Columna lotiforme Columna papiriforme Columna campaniforme Columna monóstila o capitel estriado Columna palmiforme Columna hathórica Columna compleja o compuesta.[13] Fig, N° 20 III.2.5. ORDENES GRIEGAS Los edificios griegos eran concebidos para ser admirados desde el exterior, es por esto que le dan mayor importancia a los exteriores y no a los interiores. Los griegos siempre se esmeraron en los edificios públicos, ya que no daban importancia al hogar. Los edificios más construidos fueron templos, santuarios. En la arquitectura griega clásica se distinguen dos elementos: uno sustentante, (la columna) y otro sustentado, (el entablamento). [14] Ahora mostraremos los órdenes griegos: órden Dórico y órden Corintio.
- 45. III.2.2.1. ORDEN DÓRICO Esel más primitivo y simple de los órdenes arquitectónicos clásicos, Cuanto más antiguo, más sencillo dando sensación de robustez, cuanto más tardío, más esbelto y proporcionado es; logrando así la armonía y belleza clásica. Se empleó en la Grecia continental desde el siglo VII a. C. y en el sur de Italia. El Partenón, templo dedicado a Atenea Parthenos en la Acrópolis de Atenas, es sin duda el máximo exponente de este estilo arquitectónico. Simboliza fuerza, heroicidad; utilizado sobre todo con este simbolismo en el Renacimiento. [15] Se caracteriza por las siguientes peculiaridades: No utiliza basa; el fuste de la columna descansa directamente sobre el estilóbato, que es el escalón superior del estereóbato, una plataforma con escalones cuyo borde escalonado se conoce como crepidoma. [15] Figura Nº21.- Columna Dórica.
- 46. El fustees de sección circular, corta y poco esbelta. El tamaño total de la columna nunca sobrepasa los dieciséis módulos, siendo normalmente el del fuste de entre ocho y trece módulos. Está acanalado por 20 estrías cuya yuxtaposición forma aristas vivas. Su diámetro no es constante, sino que va disminuyendo con la altura más acusadamente cuanto más arriba, éntasis, que produce la sensación de un ligero abombamiento en la parte central. Las dimensiones de las columnas se refieren al módulo, que es la medida del radio en la base de la columna (donde es mayor). [15] Figura Nº24.- Forma y partes de la columna Dórica. Figura Nº23.- El Partenón de Atenas (447- 438 a. C.).
- 47. III.2.2.2. ÓRDEN CORINTIO Elorden corintio es el más elegante y ornamentado de los órdenes arquitectónicosclásicos. Se atribuye su creación al escultor griego Calímaco en el siglo IV a. C.Esencialmente es similar al orden jónico, del que difiere básicamente en la forma y tamaño del capitel. Una de las construcciones más destacables es el monumento de Lisícrates en Atenas, levantado hacia 334 a. C. [15] Figura N25º.-Columna Corintia. Se caracteriza por las siguientes peculiaridades: La columna va dotada de basa. Se trata de una pieza de apoyo compuesta por tres molduras: dos boceles circulares o medios toros y una escocia intercalada entre ambos que puede ir adornada por unos listeles. En ocasiones, esta basa apoya a su vez sobre un plinto, pieza prismática de planta cuadrada de poco espesor. El fuste es de sección circular y presenta un ligero éntasis. Está acanalado por 24 estrías separadas entre sí por finos filetes longitudinales. El tamaño total de la columna suele ser de veinte módulos y el del propio fuste de dieciséis y dos tercios. El capitel es el elemento más representativo de este orden y se reconoce por su apariencia de campana invertida o cesta de la
- 48. que rebosasen lashojas de acanto, cuyos tallos dan lugar a una especie de volutas o espirales (caulículos) en las cuatro esquinas. [17] Figura Nº26.-Forma y partes de la columna Corintio. III.2.6. ORDENES ROMANOS y añadiéndoles La arquitectura romana adaptó los tres órdenes griegos y el llamado etrusco modificándolos otra forma de capitel que se definió por los arquitectos renacentistas con el nombre de orden compuesto. [18] III.2.7. ÓRDEN TOSCANO El orden toscano no pertenece al grupo de los órdenes arquitectónicos griegos (dórico,jónico y corintio), sino que es la
- 49. aportación etrusca alos órdenes clásicos. Deriva del dórico, del que es una simplificación, y fue utilizado en Etruria en época anterior a la conquista de Grecia. Posteriormente fue adoptada y difundida por los romanos. Con el paso del tiempo, dado que los arquitectos renacentistas conocían mucho mejor el arte romanoque el griego, el orden toscano también fue muy habitual desde el siglo XV (mucho más que el orden dórico que, prácticamente era desconocido y no fue recuperado hasta el Neoclasicismo). [19] Figura Nº27.- Columna Toscana. El entablamento está compuesto por: La columna toscana, a diferencia de la dórica griega, se apoya sobre una base (y ésta, sobre un podio). El fuste es de sección circular, normalmente liso. El tamaño total de la columna suele ser de catorce módulos, siendo de doce el del fuste. Su diámetro no es constante, sino que va aumentando hasta producir un ligero abombamiento o éntasis, decreciendo luego hacia el extremo superior. [19]
- 50. Figura Nº28.- ColumnaToscana III.2.8. ÓRDEN COMPUESTO El orden compuesto no pertenece al grupo de los órdenes arquitectónicos griegos (dórico,jónico y corintio), sino que, con el toscano, es uno de las aportaciones romanas a los órdenes clásicos. En proporciones y elementos compositivos es idéntico al orden corintio, con dos salvedades: la basa es más rica en molduras y se asemeja a un capitel dórico invertido, mientras que el capitel es una mezcla o composición (de ahí el nombre del orden) del capitel jónico y del corintio. Del primero toma las volutas de la parte superior y del segundo las hojas de acanto que adornan la parte inferior. [20]
- 51. Figura Nº29.- Capitelde una Columna Compuesta COLUMNAS MEDIEVALES D. COLUMNAS ROMÁNICAS En el arte Románico, la basa de la columna románica es de tipo ática. El fuste es cilindrico y no tiene acanaladuras verticales como en la arquitectura clasica, sino que son lisos o en el caso más complejo lleva sogados oblicuos o decoracion geometrica (zigzag) o vegetal. El capitel suele ser figurado o de motivo vegetal y tiene collarino y ábaco. [21]
- 52. Figura Nº30.-Columnas Románicas. E.COLUMNAS GÓTICAS En el arte Gótico mas comun las columnas se forman a partir de la union de pilares compuestos, a los que se encontaban adosados. Pero en el estilo Gótico perfecto el pilar es cilindrico y esta rodeado de semicolumnillas que se apoya en una base poligonal o dividida. Cada vez las columnas eran más esbeltas y altas. [21] Figura Nº31.-Columnas Góticas. F. COLUMNAS ISLÁMICAS En el arte Islámico, las columnas son generalmente delgadas y estilizadas, ya que han de soportar techumbres ligeras. Los capiteles mas utilizados son el corintio (más esquemático, el cúbico y el de mocárabes). Las formas clásicas son adaptada y serán pues muy utilizadas e incluso con el aprovechamiento de materiales romanos. [21]
- 53. Figura Nº32.-Columnas Góticas. COLUMNAS EN LA EDAD MODERNA D. COLUMNAS RENACENTISTAS El arte Renacentista (s XV-XVI) buscó su inspiracion en el arte clásico, porque resurgió la utilizacion de los órdenes clásicos en arquitectura. Los tipos de columnas más utilizados fueron la dórica y la corintia. Los arquitectos del Renacimiento desecharon los modelos góticos, considerados como toscos. [21] Figura Nº33.-Columnas Renacentistas.
- 54. E. COLUMNAS BARROCAS Enel arte Barroco (s.XVII-XVIII) se observa un amor desenfrenado por lo curvilineo, motivo por el que triunfa la columna Salomónica. Además estas columnas eran de una altura colosal. [21] Figura Nº34.-Columnas Barroca. F. COLUMNAS NEOCLÁSICAS El arte Neoclásico (mediados s.XVIII-XIX) se inspira en los edificios clásicos. Emplea especialmente dos órdenes de la arquitectura clásica griega: dórico y el jónico, utilizando principalmente mármol blanco para su construcción. [21] Figura Nº35.-Columnas Neoclásicas.
- 55. COLUMNAS CONTEMPORÁNEAS C.COLUMNAS MODERNISTAS El arte Modernista (principios s.XIX-finales s.XX) se inspira en la naturaleza, dejando a un lado las formas clásicas. Por eso la espacialidad se hace más abiertas, más fluida, lo ingrávido triunfa sobre lo compacto, y para conseguirlo el material más utilizado es el hierro. [21] Figura Nº36.-Columnas Modernistas. D. COLUMNAS MODERNAS El arte Moderno se ha caraterizado por la simplificacion de la formas, la ausencia de ornamento y la renuncia consciente a la composición académica clásica. En las columnas se observa el uso de los nuevos materiales como el acero y el hormigón. [21]
- 56. Figura Nº37.-Columnas Modernas. III.5.RELACIÓN DE ESBELTEZEN LAS COLUMNAS La característica principal de la columna es la esbeltez; su sección transversal es mucho menor de su longitud, de esta manera si una columna es alta y delgada, se dice que su relación de esbeltez es alta y el elemento es susceptible a flectarse o pandearse ante cargas verticales, Por el contrario si no es muy alta y su sección es ancha la relación de esbeltez es baja y en este caso la columna es susceptible a fallar por aplastamiento. [22] =La esbeltez L=Longitud de la columna i= Ancho de la columna
- 57. Figura Nº38.- EsbeltezBaja (Por Aplastamiento). Figura Nº39.- Simulación de deformación (esbeltez baja).
- 58. Figura Nº40.- EsbeltezAlta (Pandeo) Figura Nº41.- Simulación de deformación (esbeltez alta). III.5. EL PANDEO EN LAS COLUMNAS El pandeo en la columna causa un alargamiento en la cara exterior de la misma, generándose momentos de tracción que fácilmente podrán quebrar su estructura, es por ello que se incluye acero de construcción al concreto, para estabilizar el sistema, y en vez de que la columna los soporte, disiparlos a tierra por medio de la armadura.
- 59. III.5. PROCESO CONSTRUCTIVODE UNACOLUMNA Para construir una buena columna, se deben seguir los siguientes pasos: 1) LECTURAE INTERPRETACIÓN DE PLANOS Primero se revisa los planos estructurales y se verifican los ejes. Figura Nº42.- Lectura del plano de la Obra. 2) ARMADO DE REFUERZO La columna es un elemento que tiene continuidad de refuerzo de acero , debido a esta continuidad existen una varillas empotradas en la losa que determina el arranque de la columna a partir de estas varilla existentes se insertan los estribos y ganchos entre las varillas. En los planos de detalle se verifica las medidas entre los estribos el ingeniero verifica el número de refuerzo de acuerdo con los planos y autoriza que los operarios empiecen a insertar los estribos en las varillas y después los ganchos. Figura Nº43.- Armado del refuerzo.
- 60. III.6 COLOCACION DELA ARMADURIA AMARRANDOLA A LA PARRILLA DE LA ZAPATA Aquí se procede a fijar o amarrar bien la armadura de la columna con la parrilla de la zapata, para luego colocarlo en la zanja. Figura Nº44.- Amarrado a la parrilla. Figura Nº45.- Colocación en la zanja.
- 61. VACIADO DECONCRETO PARA LA COLUMNA El vaciado del concreto debe hacerse de manera continua hasta terminar. Durante el proceso, el concreto debe compactarse adecuadamente con una vibradora. Si no se cuenta con este equipo, se puede hacer mediante el chuzado, usando un fierro de construcción. En cualquiera de los casos, se debe golpear el encofrado con un martillo. Recordemos que la compactación es necesaria para eliminar las burbujas de aire y los vacíos que reducen la resistencia del concreto. Una vez terminado el vaciado, usamos la plomada para verificar que el encofrado continúa vertical. Al día siguiente, después que se ha desencofrado la columna, se procederá a curarla por lo menos durante 7 días. Figura Nº46.- Vaciado del concreto. III.7. DESENCOFRADO DE COLUMNA Una vez terminadoel vaciado,se debe verificarque el encofradose hayamantenido completamentevertical.Paraestodebemosutilizar la plomada. Al día siguiente, se puede procederal desencofradode lacolumnae inspeccionarsusuperficie.Se debe verificar que no existan poros y si hubiera alguna, se deberá proceder a repararla inmediatamente.Finalmente,se iniciará el curado, el cual se debería prolongar por lo menos durante 7 días. El proceso de curado consiste en regar con agua la columna, manteniéndola húmeda. Esto evitará que se formen grietas y fisuras y ayudará a que el concreto alcance la resistencia especificada.
- 62. Figura Nº47.- Desencofradode la columna. III.8. COLUMNATERMINADA Figura Nº48.- Columna terminada.
- 63. IIII. PUENTES IIII.1. DEFINICION Obrade ingeniería diseñada y construida con el fin de cruzar un obstáculo natural o sobre uno artificial permitiendo continuar con la vía en la misma condición con que llego a este punto IIII.2. PARTES DE UN PUENTE Los puentes constan fundamentalmente de 2 partes: la superestructura y la infraestructura. La superestructura:Es la parte donde actúa la carga móvil, y está constituida por: Tablero: Soporta directamente las cargas dinámicas (tráfico) y por medio de las armaduras transmite sus tensiones a estribos y pilas, que, a su vez, las hacen llegar a los cimientos; donde se disipan en la roca o en el terreno circundante. Vigas longitudinales y transversales: Son los elementos que permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran de formas como con las vigas rectas, arcos, pórticos, reticulares, vigas Vierendeel, etc. Vano: Cada uno de los espacios de un puente un otra estructura, comprendida entre dos apoyos consecutivos. La infraestructura: Es la parte del puente que se encarga de transmitir las solicitaciones al suelo de cimentación, y esta constituida por: Estribos: Situados en los extremos del puente, sostienen los terraplenes que conducen al puente. A diferencia de las pilas los estribos reciben además de la superestructura el empuje de las tierras de los terraplenes de acceso al puente, en consecuencia trabajan como muros de contención. Pilas: Son los apoyos intermedios de los puentes de 2 o más tramos. Deben soportar la carga permanentemente y sobrecargas sin asientos, ser insensibles a la acción de los agentes naturales (viento, riadas).
- 64. IIII.3. TIPOLOGÍADE PUENTES Paracomenzar el estudio aplicado primeramente es necesario realizar una primera introducción sobre las tipologías más habituales de construcción de puentes. De este modo se hace una pequeña reseña sobre las tipologías empleadas, su evolución histórica y los métodos constructivos de uso más recomendado para cada tipo. [24] V.3.1. PUENTES ARCO El arco es una estructura que resiste gracias a la forma que se le da. Mediante la forma del arco se reparten las tensiones de manera que se producen compresiones en todas las partes del arco. Del mismo modo es una estructura que salva una luz determinada como se muestra en la figura 1,sometida a esfuerzos de compresión donde las tracciones y flexiones se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que materiales que no resistan tracciones puedan ser utilizables para la construcción de esta tipología de estructuras. [25] Figura 49.Puente Mythe, Tew kesbury, Inglaterra Se transmiten unas reacciones horizontales a los apoyos y, en consecuencia, el terreno de cimentación ha de ser capaz de resistir tales esfuerzos. [24] Dado que generalmente la forma del arco no permite que ésta misma sea la plataforma donde discurra el tráfico existen tres formas de colocar el tablero: [24] • Puentes de Tablero Superior • Puentes de Tablero Intermedio
- 65. • Puentes deTablero Inferior Evolución histórica Existen discusiones en torno a la fijación del momento histórico a partir del cual puede hablarse de la utilización con carácter general y de forma sistemática de este tipo de construcción. Tratando de fijar una etapa histórica determinada y aún a riesgo de que surjan problemas fronterizos de muy ardua solución podemos decir que éste tipo de puentes apareció en las culturas mesopotámicas y se ha utilizado en distintas civilizaciones a lo largo de la historia aunque su conocimiento teórico data de la Edad Moderna con lo que puede inferirse que se construyeron infinidad de puentes arco sin una base teórica ni científica lo suficientemente precisa para entender su comportamiento resistente con una cierta exactitud. [25] Los arcos de madera se introdujeron con posterioridad y se empezaron a simultanear con los de piedra. Éste tipo de construcciones presentan la ventaja de las diferentes disposiciones que se pueden alcanzar con éste material ya que pueden unirse tablas y troncos de muy distintas maneras. El de mayores magnitudes data de principios del Siglo XIX con una luz de 110 metros pero dada la poca duración de éste material su uso prácticamente se limitó a pasos provisionales. En el Siglo XVII y a consecuencia de la introducción del hierro en los procesos constructivos empezaron a construirse los puentes de arco metálicos concretamente el primero fue el de Coalbrookdale, un puente de 30 metros de luz, que aún se conserva. Muchos de estos puentes de hierro acabaron por derrumbarse, dado que en esta primera época, lo mismo que en la Edad Antigua, aún no se disponía de los conocimientos necesarios, aunque fue a partir del Siglo XIX se consigue cierta claridad en la materia y a finales de dicha centuria se sustituye el hierro por el acero. [24] Figura 50 .Arco de Tablero superior. Suiza 1925 // Arco de Tablero intermedio sobre el Ródano 1950
- 66. A partir dela aparición del método de Voladizos Sucesivos se llega a la construcción de puentes de doscientos a trescientos metros de longitud pudiéndose incluso llegar a luces de hasta quinientos metros. [24] Otro material utilizado para estas construcciones, a parte del acero, es el hormigón ya que resiste adecuadamente las compresiones. Armando el hormigón se pueden conseguir, así mismo, resistir flexiones con lo que el rango de flexibilidad se eleva considerablemente. El primer puente arco de hormigón es de 1875 y se trató de una pasarela peatonal de dieciséis metros de luz y a partir de ésta construcción hubo un gran crecimiento de ésta tipología de puentes. [24] Una figura relevante cuanto a la construcción de puentes arco fue RoberMaillart, ingeniero de finales de siglo XIX especializado en esta tipología de puentes. Construyó gran cantidad de puentes arco, muchos de ellos innovadores para la época. [24] Figura 51. Puente Palma del Río de 130 m de luz, con secciones tubulares de 0.9 m y 50mm de espesor. procesos constructivos
- 67. • Construcción porvoladizos sucesivos: Éste es el método más frecuente donde se avanza desde las pilas o estribos. Presenta numerosas variantes. [24] • Construcción sobre cimbra: Se trata del sistema clásico donde las dovelas se apoyan en una estructura auxiliar hasta cerrar el arco. [24] • Construcción por autocimbra: En éste método el arco metálico hace de autocimbra y armadura para el definitivo. [24] • Abatimiento de los semiarcos: Consiste en construir los dos semiarcos en la vertical de los estribos y una vez concluidos abatirlos mediante un giro hasta cerrarlos en clave. [24] • Construcción mediante cable colgado: Se construyen torres provisionales en los estribos y se cuelgan cables de los cuales penden las dovelas que se empalman hasta cerrar el arco. [24] • Traslación horizontal o vertical: Se utiliza para arcos de tablero inferior habitualmente. [24] Figura 52 Puente “Arcos de Alconètar” V.3.2. PUENTES DE HORMIGÓN En 1875 Joseph Monier Construye la pasarela de Chazelet, de 16,5 m de luz, el Primer Puentede Hormigón Armado. [25].
- 68. El empleo dela prefabricación en Hormigón, resulta una alternativa constructiva inmejorable para lograr los requerimientos antes mencionados. La eliminación de costosos encofrados, la mayor calidad de terminación de las superficies, la posibilidad de utilización de soluciones industrializadas, los menores tiempos de obra en el sitio, la menor dependencia de factores climáticos, o la imposibilidad de ejecutar hormigones en sitio en determinados emplazamientos, son algunas de las tantas razones que justifican el empleo de elementos prefabricados de hormigón [26] V.3.3. PUENTES VIGA Los puentes viga están constituidos por vigas como su propia denominación indica, es decir, piezas rectas horizontales o cuasi-horizontales apoyadas en dos o más puntos que soportan las cargas que actúan sobre ellas mediante su capacidad para resistir flexiones. En efecto esta resistencia de las vigas viene determinada por su canto y el momento de inercia de sus secciones. [24] Figura 53. Puente sobre la Ría de Pontevedra en doble viga // Parque de dovelas de vigas de cajón. 1968 Si el puente de vigas está construido conhormigón armadoo acero ladistancia entre las mismas suele ser de entre 20 y 25 metros. Si la distanciaentre viga y viga es mayor habitualmente se utilizar acero u hormigónpretensado. Cuando la distancia entre vigas es considerable las vigas suelenser compuestas. [28]. Se trata del puente más elemental de todos y entre las tipologías de puentes viga se puede distinguir: [24] • Losa maciza de hormigón armado o pretensazo [24]
- 69. • Losa aligerada:Presenta la ventaja de reducir considerablemente el peso. • Tablero de Vigas de Alma Llena. Por lo que respecta a las luces las máximas son del orden de 500 metros y por lo que se refiere a su estructura cabe la posibilidad de vigas simplemente apoyadas, viga continua apoyada en diversos puntos y viga Gerber. [24] Evolución histórica Los primeros puentes viga se construyeron con madera y posteriormente con la introducción del acero y del hormigón estos primeros puentes viga de madera desaparecieron de manera que en la actualidad solamente se utilizan para pasarelas peatonales u obras singulares. A mediados del Siglo XIX empezó a combinarse la madera con el hierro y posteriormente con la introducción del acero desaparecieron. [24] Figura 54.Viaducto de Cubzac. 1833. // Interior del viaducto. Más tarde, alrededor de los años veinte, se generalizaron los puentes de hormigón armado y posteriormente, hacia los años cincuenta, los de hormigón pretensado. Actualmente la mayoría de puentes que se construyen son de ésta tipología en los cuales el procedimiento constructivo los condiciona enormemente, tanto por espacio disponible, como por aspectos económicos y locales de cada puente. [24]
- 70. Figura 55. Viaductode Alcántara. 1966 // Viaducto de Sabines. 1959 procedimientos constructivos Los métodos más habituales empleados para la construcción de puentes viga son los siguientes: [24] • Construcción sobre cimbra in situ: Muy conveniente para luces pequeñas y medias. [24] • Construcción sobre cimbra autoportante: Consiste en una viga metálica que se apoya en las propias vigas del puente. [24] • Puente de dovelas prefabricadas construidas sobre cimbra: Se monta la cimbra, se disponen las dovelas encima de ella y posteriormente se unen con juntas. [24] Figura 56. Construcción del viaducto Eltzal con cimbra autoportante. • Voladizos sucesivos: Presenta numerosas variantes tales como las dovelas prefabricadas o la viga auxiliar. [24]
- 71. • Puente empujado:Consiste en montar el tablero en un parque fijo alineado con el puente y trasladarlo longitudinalmente deslizando sobre el estribo y las pilas hasta llegar al extremo opuesto. [24] Figura 57. Puente empujado sobre el Danubio. // Puente Empujado sobre el Duero. • Puentes girados: El puente se construye a uno de los lados y más tarde se gira sobre las pilas hasta su posición definitiva. V.3.4. PUENTES PÓRTICO El puente pórtico más que un tipo de estructura de puente con carácter propio es una estructura intermedia entre el arco y la viga por lo que presenta características propias de ambos. Tienen pilas y tablero igual que los puentes viga pero éstos son solidarios, lo que da lugar a un mecanismo resistente complejo porque en él interviene la resistencia a flexión de sus elementos. Al mismo tiempo se produce un efecto pórtico debido a las reacciones horizontales que aparecen en sus apoyos. Figura 58. Puente pórtico sobre el río Ter en la presa de Susqueda.
- 72. Evolución histórica Taly como sucede en los tipos anteriores de puentes en el presente el material que primero se utilizó fue la madera. Los pórticos metálicos aparecieron a inicios del Siglo XX y por lo que se refiere a la introducción del hormigón en este tipo de puentes fue paralela a la de los metálicos. [24] Procesos Constructivos En los puentes pórtico se presentan procedimientos de construcción análogos a los de las vigas y los arcos y es que en la práctica se han utilizado procedimientos de ambos. Se pueden destacar los siguientes: [24] • Construcción in situ sobre cimbra • Voladizos sucesivos atirantados • Construcción mediante giro de la pila • Construcción mixta sobre cimbra y voladizos sucesivos • Construcción mediante tirantes y apoyos provisionales V.3.5. PUENTES COLGANTES Este tipo de puentes, así como los atirantados, presenta como característica principal que sus estructuras se basan en el cable. Por ello los puentes de grandes luces que se construyen en la actualidad son colgantes o atirantados. La utilización del cable en este tipo de puentes se debe a tres razones fundamentales: En primer lugar el cable es un elemento que trabaja exclusivamente a tracción, se aprovecha al máximo su capacidad resistente puesto que con los tratamientos actuales se logran elevadas resistencia y por su gran flexibilidad puede deformarse transversalmente sin que aparezcan flexiones y permite utilizar en toda la sección toda su capacidad de resistencia y en tercer lugar el cable está formado por muchos hilos y cordones lo que permite hacer cables de gran diámetro en puentes de grandes luces. [24] Por lo que se refiere a los puentes colgantes en concreto su estructura está formada por los cables principales que se fijan en los extremos del vano a salvar y tienen la flecha
- 73. necesaria para soportara través de un mecanismo de tracción pura las cargas que actúan sobre él. [24] Para evitar su gran deformabilidad se da rigidez a flexión al tablero de manera que las cargas se reparten en una longitud grande del cable. Por lo que se refiere a la tipología de puentes colgantes en cuestión podemos destacar: [24] • Puentes catenaria: Se trata de los primeros puentes colgantes primitivos que se construyeron en China e Himalaya si bien en la actualidad únicamente se construyen pasarelas peatonales con esta tipología. [24] • Puentes Auto anclados: Nacen de la necesidad de anclar los cables al terreno mediante contrapesos. Si bien en numerosas ocasiones el elevado coste de los contrapesos o la defectuosa calidad del terreno de cimentación determinan que no sea posible esta solución con lo que se anclan los cables principales al tablero en los extremos de los vanos de compensación. • Puentes Colgantes de Tablero: Pueden ser de Tablero Inferior, Intermedio o Superior. • Puentes colgantes de varios vanos: Ésta tipología actualmente puede considerarse que ha caído en el desuso. Evolución histórica Podemos distinguir cuatro fases. La primera fase son puentes de catenaria hechos de cuerda y elementos naturales o de hierro. La segunda fase se inicia a finales del siglo XVIII cuando se colocó el tablero independiente del cable principal mediante péndolas, método impulsado por el ingeniero James Fin Ley, que utilizaba eslabones de cadena para los cables principales. [24]
- 74. Figura 59. Puentescatenaria en China. La tercera fase en la evolución se inicia a mediados del Siglo XIX a raíz del impulso de grandes ingenieros americanos. En un inicio se construyeron puentes con una elevada rigidez en el tablero y aumentando la rigidez en los cables principales mediante un sistema de tirante. Pero con la evolución del cálculo estático surgieron tableros cada vez más delgados pero todo el auge americano por este tipo de puentes se vio frustrado por el hundimiento del puente Tacoma en 1940. La cuarta generación se inicia a partir de los estudios derivados de la caída del mencionado puente donde se llega a dos conclusiones. La primera de ellas consisten en seguir haciéndolos con vigas trianguladas pero dándoles la suficiente rigidez a flexión y torsión para que soporten los efectos del viento. La segunda consiste en la adopción de una sección en forma de cajón cerrado aerodinámica, lo que reduce los problemas de estabilidad. [24] Figura 60. Puente en el Bósforo de la cuarta generación. 1090 metros de luz. Proceso constructivo Las principales fases del proceso constructivo son:
- 75. • Construcción delas torres y contrapesos: Por lo que se refiere a la construcción de las torres se montan generalmente mediante grúas trepadoras ancladas en ellas que se van elevando a la vez que van subiendo las torres. En cuanto a los contrapesos tampoco plantean especiales problemas. Su dificultad radica simplemente en la precisión que requiere la colocación de las piezas metálicas que sirven de anclaje a las piezas que forman el cable. [24] Figura 61. Construcción de torres metálicas con grúas Trepadoras . • Montaje de los cables principales: Es la fase de mayor complejidad pues es la tarea básica. Para montar los cables principales generalmente se lanzan primero unos cables auxiliares que sustenten los cables principales durante la fase de construcción. [24] Figura 62. Pasarelas para el montaje de cables principales
- 76. • Montaje delTablero: Generalmente se realiza por voladizos sucesivos avanzando la ménsula desde una péndola a la siguiente, de la que se cuelga. El avance se hace simétricamente desde la torre hacia el centro del vano principal y hacia los extremos. Desde el tablero una vez construido se van montando piezas elevándolas mediante grúas situadas sobre él hasta cerrar el tablero en el centro del vano. Otros métodos para el montaje del tablero son la división del tablero en dovelas de sección completa que se llevan por flotación bajo su posición definitiva y se elevan a ella desde los cables principales mediante cabrestantes, una vez situadas en su situación definitiva se cuelgan de las péndolas. [24] V.3.6. PUENTES ATIRANTADOS Sus elementos fundamentales son los tirantes que son cables rectos que atirantan el tablero proporcionándole una serie de apoyos intermedios más o menos rígidos. [1] Además de los tirantes son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo de los tirantes de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear pseudo-apoyos. También el tablero interviene en el esquema de éste tipo de puentes puesto que los tirantes al ser inclinados introducen fuerzas horizontales que se deben equilibrar a través de él. [24] Actualmente son los más frecuentes debido a numerosas razones tales como la trascendencia de su estructura por encima del tablero, lo que los hace presentes al viajero que pasa por ellos, permite hacer puentes ligeros con tableros de canto reducido, pueden tener muchos tirantes muy próximos o pocos muy separados, las torres se pueden iniciar en los cimientos o a partir del tablero de forma que el conjunto formado por el tablero, las torres y los tirantes se apoye sobre pilas convencionales. Desde el punto de vista estético es una tipología muy apreciada. [24] En cuanto a la tipología de puentes atirantados podemos distinguir los de doble plano de atirantamiento en que los tirantes se disponen en planos verticales o inclinados que contienen los bordes del tablero donde se anclan. Generalmente parten de una torre desdoblada en dos pilas situadas a los lados del tablero y por otra parte existen los de plano único de atirantamiento en que los tirantes se disponen en un plano vertical que contiene el eje longitudinal de tablero donde se anclan. Ésta solución solamente se puede adoptar cuando se trata de autopistas o carreteras desdobladas. Normalmente el plano único parte de una torre situada en el eje de la vía desdoblada aunque también caben
- 77. otras posibilidades. [24] Figura63. Puente de Tingkau en Hong-Kong El tablero es el segundo elemento resistente básico e interviene en el esquema resistiendo las componentes horizontales que transmiten los tirantes. Estas componentes generalmente se equilibran en el propio tablero por que su resultante, igual que en la torre, debe ser nula. Su sección transversal depende en gran medida de la disposición de los tirantes. [24] El tercer elemento resistente son las torres que pueden adoptar formas muy diversas. Así en caso de grandes puentes atirantados a ambos bordes del tablero las torres pueden ser análogas a los de los puentes colgantes (dos pilares verticales unidos entre sí por vigas horizontales o cruces de San Andrés). Si los tirantes están contenidos en planos inclinados la solución clásica es la torre en forma de A de la cual caben diversas variantes. [24] Evolución histórica La primera etapa de su evolución surgió en Alemania donde surgen puentes con pocos tirantes y con distancias grandes entre los anclajes del tablero. [24]
- 78. En la segundaetapa aparecen puentes con muchos tirantes y, por lo tanto, las distancias entre los anclajes son pequeñas. Esta segunda generación se extendió por todo el mundo y se puede considerar que se inició con el puente de Saint Nazaire. [24] Algunos científicos consideran que existe una tercera fase en evolución actualmente con los puentes de Normandía y Tatara de 856 y 890 metros de luz. [24] Procesos constructivos Los procesos constructivos más habituales son los siguientes: • Voladizos sucesivos: Es el más conocido y en éste sistema las estructuras parciales que se van generando durante el proceso están atirantadas de la misma forma que el puente completo. [24] Figura 64. Construcción de puente por voladizos sucesivos // Montaje de las losas prefabricadas // Hormigonado de las juntas • Construcción sobre apoyos provisionales: Consiste en construir el tablero completo del puente sobre un sistema de apoyos provisionales antes de atirantarlo. Terminado el tablero se montan los tirantes y se les va dando carga sucesivamente hasta dejar el puente en el aire. • Traslación del puente mediante movimientos horizontales: Consiste en construir el puente en un lugar diferente al de su posición definitiva. En este lugar se construye sobre apoyos provisionales y una vez finalizado el puente se lleva a su lugar definitivo. • Traslación longitudinal por el sistema de empuje: Sistema semejante al de los Puentes Viga.
- 79. • Giro sobrerótulas situadas debajo de las torres. • Traslación universal. *Otros tipos de puentes Dentro de este grupo se expone una serie de puentes con una peculiar característica que es su movilidad. [24] a) Puentes flotantes Se apoyan sobre flotadores que pueden tener diversos tamaños. Consisten fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una serie de elementos flotantes que sirven para mantenerlo en una situación más o menos fija. Estos elementos flotantes son muy variados tales como barcas, pontones cerrados, etc. Los primeros puentes flotantes fueron de odres o barcas y datan del Siglo V antes de Cristo. Ya desde esta fecha a nuestros días se vienen utilizando este tipo de puentes flotantes en ríos profundos o donde resulta difícil cimentar. [24] b) Puentes móviles Los puentes móviles son aquellos en que el tablero o parte de él es móvil con tal de permitir el paso alternativo a dos tipos de tráfico muy diferente, generalmente el terrestre y el marítimo. De este modo cuando están cerrados permiten el paso de los vehículos rodados o ferrocarriles y cuando están abiertos permiten el paso de los barcos. Los primeros puentes móviles aparecen en la Edad Media con una función defensiva si bien actualmente se utilizan para la alternancia de tráficos. [24]
- 80. Figura 65. Puentesmóviles en San Petesburgo. Podemos establecer dos tipos de clasificaciones. Respecto a las que atienden a su traslación distinguimos: • Traslación mediante desplazamiento libre: Consiste en el desplazamiento mediante remolcadores u otro mecanismo las partes del puente apoyadas sobre barcas o pontones. [24] • Traslación mediante desplazamiento vertical: Puentes elevables mediante una traslación paralela. [24] • Traslación mediante desplazamiento horizontal: Son puentes rodantes en que el tablero se desplaza según el eje longitudinal del puente. [1] • Rotación alrededor de un eje horizontal: Son puentes levadizos. [1] • Basculantes [24] • Rotación a lo largo de un eje vertical: En ellos el tablero gira sobre el eje vertical del apoyo y pasa de la posición de puente cerrado que es transversal a la del canal de navegación a la de puente abierto que es paralela a él. [24]
- 81. Otra clasificación esla que distingue entre: • Puentes Basculantes: Giran alrededor de un eje horizontal situado en una línea de apoyos de manera que podemos incluir en ellos los levadizos y los basculantes. Son los puentes más clásicos y de mayor uso en la actualidad. [24] • Puentes Giratorios: Los puentes giratorios de eje vertical tienen dos posibilidades de apertura que son el giro de dos vanos simétricos respecto a una pila situada en el centro del canal de navegación o bien girar dos semivanos con sus compensaciones sobre dos pilas situadas en los bordes del canal. [24] • Puentes de desplazamiento vertical: Son tableros simplemente apoyados cuyos apoyos se pueden mover verticalmente cuyos apoyos se pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el gálibo del canal de navegación. Normalmente se elevan tirando de sus cuatro esquinas. Este sistema es apto para luces grandes. [24] • Puentes de desplazamiento horizontal: La mayoría son flotantes. El puente se desplaza longitudinalmente sobre rodillos avanzando o retrocediendo en voladizo libre hasta llegar al apoyo de la otra orilla. [24] También se han desarrollado otros sistemas que combinan el desplazamiento horizontal con el vertical y otros en los que el movimiento es por desplazamiento en horizontal de un tramo flotante situado entre dos líneas de pontones que forman una U y le sirven de guía. [24] c) Puentes trasbordadores Al igual que en el caso anterior participa de la característica de la movilidad contraria a la idea de puente. Su precursor fue el ingeniero Ferdinand Arnodin. Se utilizan para luces grandes o muy grandes. [24] El trasbordador consiste en una viga fija situada a la altura requerida por el gálibo de la cual se cuelga una plataforma móvil generalmente mediante cables que transporta los vehículos de una orilla a la opuesta. [24]
- 82. Esta tipología enseguida pasó de moda y desde 1916 no se ha vuelto a construir ninguno con la sola excepción del SkyRide de Chicago para la exposición universal de 1933. [24] Figura 66. 1er puente transbordador fue diseñado por el arquitecto e ingeniero español Alberto palacios. La construcción lo llevo a cabo junto con Ferdinand Arnodin, ambos se les considera inventores de este puente. Figura 67. El Puente Vizcaya
- 83. Figura 16. ElPuente Vizcaya fue concebido, diseñado y construido por la iniciativa privada entre 1887 y 1893, que une las dos márgenes de la ría del Nervión en Vizcaya (España). Fue inaugurado en 1893, siendo el primero de su tipología en el mundo.
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