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DOCUMENTOS DEL CURSO DE CONCRETO ARMADO
Tipo: Apuntes
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Nosotros los estudiantes de la carrera profesional de ingeniería civil, presentamos este informe tipos de cimentaciones superficiales y profundos realizados en el mundo, con el fin de consolidar nuestros conocimientos teóricos en el campo de aplicación, esperando cumplir las expectativas proyectadas en el curso.
PRESENTACIÓN............................................................................................................................. 2 RESUMEN:.................................................................................................................................... 3 ABSTRACT..................................................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN:........................................................................................................................... 5 PROBLEMA En estas últimas décadas se está dando la importancia debida al estudio de mecánica de suelos, pero en la mayoría de construcciones no se realiza el estudio respectivo de mecánica de suelos sea por factores económicos o desconocimiento; convirtiéndose esté a posteriori en el principal problema en las cimentaciones superficiales y por ende en el comportamiento de la estructura................................................................................................ 6 PROBLEMA GENERAL................................................................................................................ 7 OBJETIVO...................................................................................................................................... 7 OBJETIVO GENERAL.................................................................................................................. 7 OBJETIVO ESPECIFICOS............................................................................................................. 7 ANTECEDENTES............................................................................................................................ 7 MARCO TEORICO.......................................................................................................................... 9 CONCEPTO................................................................................................................................ 9 PARTE I. CIMENTACIONES SUPERFICIALES............................................................................ 9 Los pilotes de gran diámetro: Pilotes perforados de gran diámetro que se aplican a menudo en la ejecución de cimentaciones de pilotes para puentes y viaductos en el agua. La longitud y el diámetro se pueden variar fácilmente para adaptarse a las diferentes condiciones del terreno. Se eliminan las excavaciones grandes y el relleno posterior....... 12 Zapatas: Una zapata es un tipo de cimentación superficial, que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a comprensiones medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón situado bajo los pilares de la estructura....... 31 CONCLUSIONES.......................................................................................................................... 32 RECOMENDACIONES.................................................................................................................. 32 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................... 33
Figure 1 Cimentación Superficial................................................................................................ 10 Figure 2 Cimentación superficial cumplimiento......................................................................... 10 Figure 3 Cimentación semiprofunda o por pozos....................................................................... 11 Figure 4 Cimentación profunda o mediante pilotes................................................................... 11 Figure 5 Monumento megaliticos de stonehenge...................................................................... 14 Figure 6 Gran piramide de Keops (S.30 a C) y Esfinge en Guiza (Egipto).................................... 15 Figure 7 Faro de Alejandria (Siglo III a. C), Alejamdria Egipto..................................................... 16 Figure 8 Torre de Babel ( Siglo XVIII a. C).................................................................................... 17 Figure 9 Templo de Chichen Itza (Peninsula del Yucatan Mexico).............................................. 18 Figure 10 Templo del Partenon (s. V a C), Atenas, Grecia........................................................... 19 Figure 11 Coliseo de Roma (S. iD. c), iTALIA............................................................................... 20 Figure 12 PANTEÓN DE AGRIPA (s. II d. C), ROMA, ITALIA.......................................................... 21 Figure 13 BASÍLICA DE SANTA SOFÍA (ESTANBUL, TURQUIA, año 537)....................................... 23 Figure 14 TORRE DE PISA (1173-1372), PISA, ITALIA.................................................................. 24 Figure 15 CATEDRAL DE AMIENS (1220-1269), AMIENS, FRANCIA............................................. 26 Figure 16 HOME INSURANCE BUILDING (CHICAGO, 1884), USA................................................ 27 Figure 17 PULLMANN BUILDING CHICAGO (1884), USA............................................................. 28 Figure 18 ROOKERY BUILDING. CHICAGO (1891), USA............................................................... 29 Figure 19 MASONIC BUILDING. CHICAGO (1892), USA............................................................... 29 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Elementos estructurales más usuales al que sirven de cimiento................................... 13 INTRODUCCIÓN: Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurares cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados en este suelo distribuyéndolas de forma de no superan una serie de valores máximos del terreno de apoyo, ni produzcan concentraciones de cargas diferenciales.
resistente como para soportar el peso de la edificación, lo cual hace necesario el aumento en dimensiones de la cimentación proyectada y con esto, incrementando también los costes del proyecto. PROBLEMA GENERAL ¿De qué manera se puede determinar las condiciones de las Cimentaciones Superficiales y Profundas realizadas en el mundo? OBJETIVO OBJETIVO GENERAL Obtener conocimientos sobres las Cimentaciones Superficiales y Profundas realizadas en el mundo. OBJETIVO ESPECIFICOS Conocer los alcances básicos de la norma E.050. Describir los principales problemas en la construcción de las Cimentaciones Superficiales y Profundas. Identificar las patologías más conocidas en cimentaciones las Cimentaciones Superficiales y Profundas en las Edificaciones. ANTECEDENTES Según Roa y Vidal nos dice: “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. 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” (BACH. ROA ALVARADO & BACH. VIDAL SAENZ, 2019). Según Staire nos dice: 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. Con el objeto de conocer la evolución de las técnicas de cimentación a lo largo de la Historia de la Arquitectura. (Estaire, 2004) Según Bravo Huapaya nos dice que: desde la Prehistoria hasta la Primera Revolución Industrial, hemos hecho una agrupación ordenada y crítica de todas aquellas referencias arqueológicas, históricas y bibliográficas que se han podido encontrar y que se refieren a la ejecución de las cimentaciones y a los criterios que han regido para el dimensionado de las mismas. También hemos considerado oportuno analizar el origen y la evolución de las técnicas de investigación del terreno así como el desarrollo de los métodos para el aprendizaje de las propiedades geotécnicas, por cuanto el estado de los conocimientos en estos dos campos es uno de los principales factores de influencia sobre las soluciones de cimentación que han sido adoptadas en cada una de las zonas geográficas y para cada uno de los períodos de tiempo. (Farina Bravo & Huapaya Farfán, 2019)
concepto no queda del todo bien definido pues las losas que son un tipo de cimentación superficial pueden estar en el fondo de la excavación de un edificio con varios sótanos, por ejemplo y en consecuencia lejos de la superficie del terreno. Fuente: Zigurat Otra consideración a tener en cuenta para señalar a una cimentación como superficial, mejor que hablar sobre su cota de implantación es, como su nombre también indica, referirse más a su extensión en planta que a su cota de apoyo. Al contrario de lo que sucede con las cimentaciones profundas o pilotes, que penetran en el terreno; las cimentaciones superficiales apoyan. Existen clasificaciones que permiten distinguir las cimentaciones según su posición en el terreno y se basan en la relación que existe entre la anchura B (dimensión menor de la superficie de apoyo) y la profundidad D a la que se sitúa la cota de excavación. Así, a modo orientativo, pueden señalarse los siguientes tipos: Cimentación superficial , si se cumple que:^
Figure 1 Cimentación Superficial Figure 2 Cimentación superficial cumplimiento
Fuente: Zigurat Dentro de las cimentaciones superficiales cabe incluir: las zapatas, las zanjas de cimentación, los emparrillados de cimentación y las losas de cimentación. Cimentaciones semiprofundas o por pozos , si se cumple que^ :^^4
Fuente: Zigurat Cimentación profunda , si cumple:
Fuente: Zigurat Dentro de las cimentaciones profundas, además de los pilotes tradicionales, caben incluir también: Figure 3 Cimentación semiprofunda o por pozos Figure 4 Cimentación profunda o mediante pilotes
o con protección adicional o sin ella; tales como forjados, muros, vigas y pilares realizados en cualquier material. El tipo de elementos estructurales utilizados para transmitir las cargas en cada caso, se tiene: Tabla 1 Elementos estructurales más usuales al que sirven de cimiento Fuente: Zigurat EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES Desde el momento en que el hombre se hace sedentario necesita elegir su hogar, establecerse y para ello ha de ir colonizando el suelo. Las primeras estructuras de tierra de las que tenemos constancia tenían un motivo religioso y datan del Neolítico o del Paleolítico Superior, muy anteriores a la Edad del Hierro. El complejo megalítico de Stonehenge siglo XX antes de Cristo), situado cerca de Amesbury, en el condado de Wiltshire, en el sur de Inglaterra, fue construido en tres fases que abarcan desde el 2500 hasta el 1700 a.C. Su tamaño, complejidad e importancia hacen de este monumento circular de la edad del bronce, una obra de características únicas. El círculo exterior de piedras verticales soportó en un principio un dintel arqueado que, a su vez, rodeaba a cinco trilitos (dolmen de dos piedras que sostienen a una tercera en posición horizontal) dispuestos en forma de U invertida.
Fuente: Construmatica Las primeras viviendas construidas por el hombre eran ligeras, generalmente realizadas con raíces y ramas de los árboles, para ir evolucionando progresivamente hasta emplear ladrillos de barro cocidos al sol, dispuestos en hiladas sucesivas. En Mesopotamia hay restos del zigurat de Aqar Quf, donde se aprecia cómo se intercalaban entre las hiladas de ladrillos o bloques de barro, unas capas de arena con unas mallas tejidas con hojas y ramas que actuaban como elemento drenante, para eliminar la humedad y rigidizar las fábricas (Kerisel, 1987). El empleo de pilotes de madera, por ejemplo, se presenta en los palafitos, o viviendas lacustres neolíticas construidas hace más de 5.000 años, ejemplares de las cuales se han encontrado en el lago de Lucerna, en Italia y en Irlanda. Precisamente la palabra "palafitta" quiere decir en italiano “pilotes hincados en tierra”. Mediante estos pilotes se independizaban las viviendas de la acción de las mareas y los ataques por vía terrestre. Desde los primeros tiempos el hombre se va adaptando al medio y aprovechando los recursos de que dispone. Figure 5 Monumento megaliticos de stonehenge
Los problemas de Tolomeo II para construir el faro de Alejandría (200 a.C.) de 160 m de altura en la isla de Pharos, tuvieron que ser mayores, por los posibles efectos sísmicos. Fuente: Kerisel Desde sus primeros días el hombre va a necesitar pronto del conocimiento del terreno, aunque en un principio se trataba de un conocimiento eminentemente empírico, no sólo para cimentar sus edificios sino también para construir las vías de comunicación. Los primeros asentamientos humanos solían ser próximos a valles de ríos y en terrenos no excesivamente buenos como material portante, lo que producía verdaderos problemas de cimentación de las estructuras. Figure 7 Faro de Alejandria (Siglo III a. C), Alejamdria Egipto
Existen muchas teorías acerca del derrumbe de la Torre de Babel, señalando alguna de ellas que pudo hundirse al alcanzar cierta altura, como consecuencia de las condiciones del suelo sobre el que se apoyaba. Fuente: Kerisel Los mayas del Yucatán (200 a.C.) empleaban con frecuencia las cimentaciones sobre placas formadas por una capa de piedras rugosas de 30 a 60 cm de lado a la que se añadía encima otra capa de piedras pequeñas y mortero de cal, todo ello situado sobre un terreno bien nivelado. Los muros del edificio se cimentaban sobre esta plataforma. Figure 8 Torre de Babel ( Siglo XVIII a. C)
Los griegos pudieron desarrollar una arquitectura muy esbelta, combinada con materiales muy pesados, gracias a la buena calidad del terreno sobre el que se asentaban sus estructuras, que permitía soportar cargas importantes, como es el caso del Partenón situado sobre un promontorio rocoso en la Acrópolis de Atenas. Fuente: Kerisel No existen referencias de que utilizasen pilotajes los griegos, que recurrían, como hemos dicho, generalmente, a cimentaciones de tipo superficial. Debido a la orografía de Grecia, los templos solían colocarse en las cimas de las colinas. Los romanos elegían el método de cimentación más adecuado según las características de cada suelo y las cargas que tuvieran que transmitir: pilotes de madera en suelos muy blandos, planchas de madera colocadas sobre la superficie en suelos más resistentes, o bien cimentaciones elevadas formadas por piedras planas unidas por cemento romano o mortero de cal, (los griegos empleaban un método parecido, pero uniendo los bloques con cintos metálicos, y formando con ellos plataformas). Figure 10 Templo del Partenon (s. V a C), Atenas, Grecia
La cimentación de los templos romanos estaba formada por muros continuos de mampostería bajo cada hilera de columnas. La anchura del muro era vez y media el diámetro de la columna, a menos que a juicio del constructor se impusiera una cimentación sobre pilotes. La más importante innovación romana en el campo de las cimentaciones de los edificios parece haber sido sus plataformas de hormigón en masa; la capacidad hidráulica del cemento puzolánico permitió la colocación de las plataformas de cimentación incluso bajo agua. En algunos casos, la utilización de estas cimentaciones continuas de gran espesor (losa de cimentación), supuso una solución eficaz en suelos pobres, con riesgo de asientos diferenciales. El Coliseo romano se levanta en el antiguo lago del palacio de Nerón, sobre un anillo macizo de 12 m de profundidad y 170 metros de diámetro, compuesto de hormigón y de grandes bloques de piedra. Figure 11 Coliseo de Roma (S. iD. c), iTALIA Fuente: Kerisel De forma similar el Panteón descansa sobre un anillo sólido de 4,5 m de profundidad y más de 7 m de anchura.
