Tipos de cimentaciones más utilizadas en construcciones

En los siguientes párrafos se detallan los tipos de cimentaciones mas utilizadas en construcciones de casas y edificios, criterios generales a tomar en cuenta, y estudios de suelos antes de realizar el diseño estructural de una cimentación de una casa o edificación civil.

El diseño de cimentaciones se puede contemplar como el arte de diseñar estructuras que transmitan las cargas hacia el suelo, que al mismo tiempo sean muy económicos, sin dejar de lado su seguridad en la cimentación.

Tipos de cimentaciones

Cimentación directa o superficiales

Están cercanas a la superficie del terreno y transmiten las cargas de la estructura directamente al suelo, por un simple ensanchamiento de la estructura.

Tipos de cimentación profunda o indirecta

Los tipos de cimentación profunda, son aquellas cimentaciones que transmiten las cargas a medios soportantes profundos utilizando medios indirectos para ellos. Generalmente hay que hacer excavaciones previas; hay que diseñarla de tal manera que las cargas que se transmiten al terreno no sobrecarguen el mismo.

Detalles estructurales de zapatas y losas

Obtener detalles de zapatas y losas en archivo AutoCAD (clic aquí)

Estos detalles estructurales de zapatas y losas los puedes descargar en archivo AutoCAD, para poder utilizarlos en tus proyectos de planos estructurales y ahorrarle mucho tiempo en su dibujo, son modificables en medidas y detalles.

Este archivo en formato AutoCAD contiene:

• Detalles de zapata corrida en muro central.
• Detalla de zapata corrida muro de colindancia.
• Detalle de anclaje de dala de cerramiento con losa.
• Detalle de armado de losa maciza de 10 cm para azotea.
• Detalle de refuerzo en colindancia.
• Detalles de castillos.
• Trabe ahogada en losa maciza.
• Ficha técnica de especificaciones estructurares de los detalles.

Tipos de cimentación superficiales

Las cimentaciones superficiales se pueden catalogar de la siguiente manera:

• Zapata
• Vigas de cimentación
• Losa de cimentación

Zapata

La zapata es básicamente el ensanchamiento de una columna o de una pared soportante.

Clasificación de las zapatas

• Zapata aislada
• Zapata corrida
• Zapata combinada

Zapata aislada

La zapata aislada generalmente es el ensanchamiento de una columna que soportan cargas axiales y momentos flectores.

Clasificación de las zapatas aisladas

Zapata cuadrada

Soporta carga axial concéntrica.

Zapata rectangular

Puede soportar carga axial, se usan cuando van a llegar cargas excéntricas a la cimentación.

Zapata regular

La zapata regular se usa cuando no se sabe en qué dirección viene el momento flector.

Zapatas corridas

Es la cimentación de un muro o de una pared soportante, se hace con el ensanchamiento de toda la pared o de todo el muro.

Zapata combinada

Es cuando llega más de una columna a nivel de cimentación.

Vigas de cimentación

Se usan en suelos pocos resistentes e integran la cimentación de varias columnas en forma lineal. Si se hacen las vigas de cimentación en dos direcciones, se forma lo que se llama una red de cimentación.

Losa de cimentación

Se usan en suelos pocos resistentes, sirve para integrar toda un área de cimentación. Si el área a cimentar de una estructura nos da más del 25% del área total de la estructura se usa la losa de cimentación.

Hasta mediados del siglo XIX las zapatas eran de mampostería y las clasificaban en 2 tipos de mampostería:

Mampostería ordinaria

Estaba compuesta por fragmentos de rocas de diversos tamaños unidos por morteros.

Piedra labrada

Donde las rocas se labraban a tamaños especificados, se entrelazaban unas con otras.

Tipos de cimentación más comunes

• Cimentación de mampostería.
• Cimentación con mampostería hormigonada (concreto).
• Hormigón ciclópeo.
• Hormigón completamente en masa.
• Hormigón armado.
• Mampostería de ladrillo (poco usada).
• Mampostería de piezas prefabricadas.

No toda piedra es apta para realizar cimentaciones, por lo que debemos realizarle pruebas de laboratorio si se está construyendo un edifico, en donde se presenta mucha carga o en pequeñas viviendas realizar la prueba manual con almádana, e identificar más o menos si es apta o no (no recomendado para fines técnicos, pero se hace una idea de la calidad de la roca).

Hincado de pilotes

Los pilotes se usan cuando la capacidad portante del suelo para la estructura del edificio está alrededor de los 8 a 10 metros de profundidad.

Los pilotes son elementos estructurales de forma longitudinal, que son hincados con maquinaria, como se muestra en el gráfico anterior.

Se efectua su hincado luego de ser perforado el terreno en la mayoría de los casos, estos pilotes pueden ser de madera, acero, hormigón armado, premoldeados, o realizado en el sitio.

Transferencia de carga de los pilotes

• Por punta, esto es como si fuera una columna apoyada.
• Por la fricción lateral.

El hincado de los pilotes se realizan por medio de martinetes, usando una pala mecánica que está equipada para incardinar pilotes.

La maza se deja caer desde una altura hacia el pilote, y se está golpeando hasta que el pilote muestra un rechazo en la penetración en el terreno, sucede cuando ha llegado a la mayor resistencia del terreno que se puede considerar para la carga estructural.

Generalmente se considera que este rechazo en la penetración del pilote con el martinete, y se deja de hincar porque ha llegado a lo más firme, sucede cuadno no penetra más de 2 cm a 4 cm por una andada de 30 golpes con una maza de 400 a 500 Kg.

Cuando la serie de pilotes están muy separados se inicia a hincar desde el perímetro hacía el centro con la hincada de pilotes, esto hace que el terreno dentro se vaya compactando.

En caso de tener un terreno muy compactado, entonces se debe de iniciar el hincado de pilotes desde el centro hacia el afuera o hacia el perímetro, para que el terreno vaya cediendo y no cueste mucho.

Estudios necesarios para la elección de un tipo de cimentación

• El estudio de todas las cargas.
• Un análisis estructural, lo más apegado a la realidad.
• También se necesita conocer la capacidad de carga que tenga el suelo mediante las propiedades, perfil de operación, pruebas de campo hechas al suelo.

Con esto se define la localización y profundidad de la cimentación, se realiza una serie de anteproyectos con diferentes soluciones, y se selecciona la mejor solución que deberá basarse en la rapidez de construcción, adaptabilidad al proyecto y economía.

En caso de no realizar estudios geotécnicos y geológicos del tipo de suelo, se pueden presentar las siguientes grietas en edificios:

Tipos de piedras que no deberían de usarse para cimentar

• Piedras con una superficie muy lisa, como ser los cantos rodados que encontramos en los ríos.
• Piedras que estén aglomeradas con óxido de manganeso o hierro, por el simple motivo que tendrían un efecto de oxidación con el aire.
• Los esquistos pizarrosos.
• Piedras que de un solo golpe se parten en pequeños fragmentos.

Piedras recomendadas para realizar cimientos

• Piedra que no tiene grietas.
• Piedra que no tiene oquedades (agujeros de aire).
• Piedra que presenta una superficie rugosa.

Forma manual de reconocer piedras para poder usarse en la cimentación

La manera más práctica de identificar este tipo de piedra especial para la cimentación, es golpeándola con una almádana y verificar si el sonido emitido suena como si presentase huecos, es sordo, o se presenta muy blanda.

En cambio si el sonido es metálico, presentando un sonido muy agudo, entonces tendremos en nuestras manos un tipo de piedra que podría usarse.

En cuanto a la forma de sus fragmentos, al romperla podemos identificar que si la piedra presenta aristas de corte con filo será una piedra dura en la mayoría de los casos.

En una piedra blanda sus aristas se presentan sin filos, con un canto romo, y en muchas ocasiones se fractura con mucha facilidad haciéndose pequeños grumos.

Este procedimiento manual, no es una prueba confiable porque dependerá mucho de la percepción de quién realice la prueba, por lo tanto lo más confiable es llevarla al laboratorio adecuado para verificar su grado de dureza y resistencia de la misma por centímetro cuadrado.

Colocación correcta de las piedras en una cimentación de mampostería

La dosificación del concreto dependerá mucho del tipo de terreno si es húmedo o un suelo seco.

La colocación de las piedras deberá ser de tal forma que las piedras queden niveladas, de forma que la piedra colocada arriba de las dos de abajo elimine la posible junta que existiría entre las dos.

Se muestra en el siguiente esquema una forma incorrecta de colocar las piedras, ya que se identifican dos juntas proyectadas por el trazo de lineas dibujado.

En este esquema se detalla la forma correcta de colocación de las piedras como se explicaba anteriormente, evitando así la formación de dichas juntas.

¿Deseas aprender más, sobre cómo se realiza un cimiento ciclópeo?, lee el siguiente artículo:

Cómo hacer un cimiento ciclópeo

Cadena de liga en construcción

La cadena de liga, también conocida como cadena de cerramiento o cadena de amarre, es un elemento estructural horizontal que se coloca en la parte superior de un muro o pared con el propósito de unir y consolidar la estructura, distribuyendo las cargas y evitando posibles deformaciones o desplazamientos laterales.

Funciones principales:

• Unir la estructura: Une y consolida las columnas y muros, creando una estructura monolítica.
• Distribución de cargas: Ayuda a distribuir las cargas verticales y horizontales de manera uniforme a lo largo de la estructura.
• Prevención de deformaciones: Evita que los muros se desplacen o se inclinen debido a cargas no uniformes o movimientos sísmicos.

Construcción:

• Está compuesta generalmente de concreto armado, lo que significa que lleva acero de refuerzo en su interior.
• El acero de refuerzo suele ser en forma de varillas o mallas, y se coloca en función del diseño estructural y las cargas que la estructura soportará.

Datos curiosos y consejos:

• Origen del nombre: El término “liga” proviene de la idea de que este elemento “liga” o une diferentes partes de la estructura, asegurando su estabilidad.
• Importancia en zonas sísmicas: En regiones propensas a terremotos, la cadena de liga es esencial para garantizar que la estructura se comporte como una unidad monolítica durante un sismo.
• No es solo para muros: Aunque comúnmente se asocia con muros, también puede encontrarse en losas o techos, actuando como un elemento de unión entre columnas.
• Diseño personalizado: La dimensión y el refuerzo de la cadena de liga deben diseñarse específicamente para cada proyecto, considerando factores como la altura del muro, las cargas que soportará y las condiciones del suelo.
• Inspección regular: Como cualquier otro elemento estructural, es vital inspeccionar regularmente las cadenas de liga para detectar signos de deterioro o daño, especialmente después de eventos sísmicos.

La cadena de liga es un componente crucial en la construcción, especialmente en zonas sísmicas. Asegura la estabilidad y durabilidad de la estructura y protege contra posibles daños o colapsos. Es esencial que tanto ingenieros experimentados como principiantes comprendan su importancia y aseguren su correcta implementación en cualquier proyecto de construcción.

Condiciones generales que debemos cumplir para las cimentaciones

• Estabilidad en toda la estructura.
• Debe ser estable ante todo tipo de asentamiento.
• No debe ser frágil ante deslizamientos.
• Mucha estabilidad frente a un vuelco por presiones laterales.
• Soportar de manera óptima toda la estructura.

Recomendaciones al construir una cimentación

Existen muchas formas para realizar la construcción de la cimentación de una casa, pero nos centraremos en las más conocidas y en las cuales se cometen muchos errores por desconocimiento.

Los materiales con que se construye un cimiento va a depender en gran medida del grado higrométrico del terreno en estudio, y la forma en que este puede impermeabilizar o en todo caso absorber mucha agua.

• Se debe lavar la piedra usada en su colocación para evitar que le quede tierra o gran cantidad de polvo, ya que esto proporciona que el concreto no se adhiera adecuadamente.
• No colocar piedra suelta sin concreto en el fondo como base, muchos usan esta forma pero al final no es la más adecuada, quedarán muchos vacíos o huecos que tienden a recibir tierra de los laterales, ocasionando pequeños asentamientos en un futuro.
• No colocar una capa de mortero de cemento como base, ya que al ser extendida con la cuchara de albañilería o algún otro instrumento, esta se empieza a revolver con la tierra, lo que hará que el mortero pierda mucha resistencia mecánica y queda un trabajo poco agradable.
• La mejor forma de iniciar el cimiento, es colocando una pequeña capa de arena seca, de la misma que se estará utilizando en el mortero para la liga.
• Al finalizar el cimiento dejar una pequeña liga de concreto para poder continuar con el pegado de ladrillos, bloques concreto según lo que se desea realizar en el proyecto.

¿Y tú, qué otra recomendación nos podrías indicar, sobre los tipos de cimentaciones utilizadas en tu zona?, deja tu aporte o comentario al respecto…

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