generalidades de la cimentacion

Antiguas fundaciones

La arquitectura griega es la base del arte de este periodo, dado que la mayor parte de la pintura y la escultura se realizaron como elementos arquitectónicos y decorativos.
Pese a las numerosas guerras, revoluciones y terremotos conocemos numerosos edificios antiguos en un estado que se puede calificar de aceptable, por lo menos de los cuales se puede extrapolar la información suficiente para analizar sus características y su evolución.
Hubo edificios públicos como templos, dedicados al culto, que fueron levantados en lugares amplios, rodeados por un espacio sagrado, que denominamos témenos, en los cuales no había un solo templo, a veces había varios, y contenía este espacio sagrado, no sólo sus respectivos altares sino otros edificios administrativos, como los tesoros, pórticos, monumentos votivos y propileos de entrada.
No solo los templos fueron los únicos edificios públicos conocidos existieron espacios dedicados al deporte y a los espectáculos, como estadios, salas de conciertos y teatros. La vida cotidiana de los griegos se centraba en el mercado, plaza pública (el ágora), donde se adosaron baños, patios y columnatas.
Fueron importantes las construcciones funerarias, los cementerios públicos y privados. Y no olvidemos que la sociedad griega no se caracterizó por su pacifismo, evidentemente, aparecieron las fortificaciones, cuyo desarrollo dio paso a una ciencia la poliorcética.
Junto a estos edificios públicos surgen las construcciones particulares, tanto en la ciudad como en el campo.

Métodos de construcción griegos.
Los griegos utilizaron gran variedad de materiales de construcción para realizar sus edificios, usaron adobe, madera. terracota y piedra. En los primeros momentos se utilizó el adobe y la madera, posteriores elementos en piedra recuerdan ese precedente de madera, como los triglifos, que se corresponden con los extremos de las vigas, las metopas, los espacios entre ellas y las gotas que serían los listones utilizados para realizar el montaje.
El material mas usado fue la piedra, desde calizas duras, conglomerados y el mármol. Este material abundaba en el Mediterráneo, en Asia Menor y en la propia Atenas siendo de excelente calidad en canteras como las de Paros, Nasos y Tasos. Las cornisas y tejas de los edificios se realizaron en terracota, pero con el paso del tiempo se usó el mármol.

Generalidades de la cimentación

Un cimiento es aquella parte de la estructura que recibe la carga de la construcción y la transmite al terreno por medio de un ensanchamiento de su base.
De acuerdo con la forma en que transmite la carga, las cimentaciones se clasifican en:
a) superficiales
b) profundas
Son superficiales cuando transmiten la carga al suelo por presión bajo su base sin rozamientos laterales de ningún tipo. Terzagui y peck dicen:
Un cimiento es superficial cuando su anchura es igual o mayor que su profundidad.
Son profundas aquellas que transmiten la carga al suelo por presión bajo su base, pero pueden contar, además, con rozamiento en el fuste.
Generalmente, toda construcción sufre un asentamiento en mayor o menor grado, el cual dependiendo de lo adecuado que haya sido el estudio de la mecánica del suelo y de la cimentación escogida. No obstante, un asentamiento no causara mayores problemas cuando el hundimiento sea uniforme y se hayan tomado las debidas precauciones para ello. Sin embargo, en las cimentaciones aisladas y en las corridas (aunque en las ultimas sea en menor proporción), con frecuencia aparecen hundimientos diferenciales mas pronunciados en el centro de la construcción. Esto se debe principalmente a la presencia de los bulbos de presión y a la costumbre generalizada de mandar mayores cargas en la parte central de la edificación.
Por lo anterior resulta mas conveniente cargar el edificio en los extremos que en el centro y diseñar la cimentación de tal manera que esta permanezca muy bien ligada entre si, procurando siempre que los ejes de la cimentación se encuentren suficientemente alejados, con lo cual se evitara que los bulbos de presión se encimen unos con otros y provoquen sobre fatigas en el suelo.
Cuando el peso de un edificio es muy grande; al grado que el terreno es ya incapaz de soportarlo, será entonces necesario recurrir a los pilotes, pilas o cajones, para transmitir la carga a otros estratos mas profundos y resistentes del suelo, lo cual se logra con la fricción a lo largo del pilote.

Cimentaciones superficiales

Los cimientos superficiales son aquellos que descansan en las capas superficiales del suelo, las cuales son capaces de soportar la carga que recibe de la construcción por medio de una ampliación de base.
El material más empleado en la construcción de cimientos superficiales es la piedra (básicamente cuando se trata de construcciones ligeras, en cualquiera de sus variedades siempre y cuando esta sea resistente, maciza y sin poros. Sin embargo el concreto armado es un extraordinario material de construcción y siempre resulta más recomendable.
En ocasiones se construyen cimientos de madera y también de tabique pero ambos materiales deben considerarse únicamente para obras tipo provisional.
Los pilotes se pueden construir con muchos materiales, pero el concreto armado y los prefabricados quizás son los más utilizados. No obstante, los de madera y los metálicos también son muy empleados aunque se encuentran limitados a ciertas restricciones.

Cimientos de piedra.

Zapata aislada.

Siempre que la piedra escogida para cimentar sea dura y compacta resultara adecuado para construir un cimiento. Pero las piedras deberán colocarse de tal forma que se logre entre ellas un perfecto cuatrapeo y una adecuada superficie de apoyo entre sus caras. Un buen cimiento de piedra es aquel que presenta un mínimo espesor de mortero entre sus juntas, pocos o ningún hueco entre piedra y piedra y un Angulo ideal de 60 grados con respecto a la horizontal para transmitir la carga.
Son recomendables en construcciones ligeras y en aquellos casos donde el ancho del cimiento no sea mayor a 1,30 m; pues de lo contrario, resultan exageradamente pesados.
Si el cimiento es para una columna, es mas recomendable el cimiento de concreto armado. No obstante, cuando la carga es ligera el cimiento de piedra puede funcionar adecuadamente, pero en estos casos, es conveniente darle a la corona del cimiento un mínimo de 40 cm y anclarla como se indica en la figura.
En terrenos poco firmes es recomendable el empleo de las trabes de liga para ayudar a evitar hundimientos diferenciales.

Zapata continúa en uno o en ambos sentidos.

Cuando se trata de una cimentación para un muro de carga, el cimiento corrido de piedra da buenos resultados siempre que la carga no sea muy grande y se cruce además, con una buena resistencia en el terreno.
Como ya se ha mencionado, siempre debe haber cuatrapeo entre las piedras y debe evitarse a toda costa que se construyan cimientos como el que aparece en la figura.
En dicha figura se muestra un cimiento de piedra totalmente defectuoso que no cumple con ninguno de los requisitos estipulados en el reglamento de construcciones.
1. No hay cuatrapeo en la colocación de las piedras, por lo que el cimiento se puede partir.
2. Las caras de las piedras estan paralelas con la horizontal del cimiento, lo que puede ocasionar que se desprendan por resbalamiento.
3. La cantidad de mortero en las juntas es exagerada, y genera puntos débiles, pues el mortero es el material mas débil.
4. Las cuñas o rajuelas ocasionan un acomodo defectuoso de la piedra.
5. En la figura aparecen piedras puntiagudas en contacto directo con el suelo.
Si no se emplea plantilla, las piedras a y b se incrustaran en el terreno ocasionando concentraciones en la transmisión de las cargas al suelo.
Hay que tener presente que no todas las piedras son adecuadas para la construcción de cimientos. Deberán desecharse las que son porosas, las de tipo pizarroso que se rompen al golpe en forma de laja y a todas aquellas que absorben fácilmente el agua y la humedad.
Una piedra recomendable para la construcción de cimientos será aquella que no presenta grietas ni huecos, resista bien al interperismo y presente un superficie áspera que ofrezca una adecuada adherencia al mortero de sus juntas. Finalmente se puede reconoces si una piedra es dura cuando al golpearla con el martillo esta, emite un sonido vivo como si se golpearan dos metales entre si; en cambio, la piedra es blanda cuando el golpe se escucha fofo y deberá ser desechada para cimentar.

Zapata en colindancia.

Las zapatas en colindancia se caracterizan por tener un parámetro vertical para no invadir la propiedad vecina. Su calculo es similar a los ya presentados, solo que en estos cimientos se produce una excentricidad que será necesario calcular para evitar que el cimiento falle por volteo.
Cuando un cimiento colindante es muy largo, este puede fallar por volteo. Esta falla se evita colocando a cierta distancia cimientos perpendiculares al colindante.
Cimiento cíclope
En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo es sencillo y económico.
El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños ( entre 5 y 20cm) 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, como ya hemos mencionado, la continuidad en sus juntas.

Zapata aislada cuadrada

Los cimientos de concreto armado se utilizan en todos los terrenos pues aunque el concreto es un material pesado, presenta la ventaja de que en su calculo se obtienen, proporcionalmente,secciones relativamente pequeñas si les compara con las obtenidas en los cimientos de piedra.
La zapata aislada comúnmente se utiliza para soportar la carga concentrada de una columna cuya función principal consiste en aumentar el área de apoyo en ambas direcciones.
En general, su construcción se aconseja cuando la carga de la columna es aproximadamente 75 % mas baja que la capacidad de carga admisible del suelo. La practica recomienda que la zapata aislada deberá emplearse cuando el suelo tenga una capacidad de carga admisible no menor de 10000 kg/m3 ,con el fin de que sus lados no resulten exageradamente grandes.
El calculo de estas zapatas se basa en los esfuerzos críticos a que se encuentran sometidas, pero su diseño lo determina el esfuerzo cortante de penetración, la compresion de la columna sobre la zapata, el esfuerzo de flexión producido por la presión ascendente del suelo contra la propia zapata, los esfuerzos del concreto en el interior de la zapata, así como el deslizamiento o falta de adherencia del acero con el concreto.

Zapata aislada rectangular.

Las zapatas aisladas rectangulares son prácticamente iguales a las cuadradas, ambas trabajan y se calculan en forma similar y se recomiendan en aquellos casos donde los ejes entre columnas se encuentran limitados o demasiado juntos.
En el caso de las zapatas aisladas rectangulares, el reglamento de construcciones nos dice:
Por su forma rectangular presenta dos secciones críticas distintas para calcular por flexión. En zapatas que soporten elementos de concreto, será el plomo vertical tangente a la cara de la columna o pedestal en ambos lados de la zapata.

Zapata corrida de concreto armado para apoyos aislados:

Cuando la cimentación esta diseñada para una estructura formada por apoyos aislados (columnas) y la resistencia del terreno no tiene gran capacidad de soporte, será más adecuada la zapata corrida para unir dos o más columnas. Dichas columnas podrán mandar a la zapata cargas simétricas, lo que dará como resultado una zapata de ancho uniforme.
Cuando las cargas son asimétricas, la zapata tendrá anchos distintos para transmitir al terreno una fatiga uniforme. La zapata se soluciona dándole una forma trapezoidal, pero presenta dificultad en sus armados lo que hace que no resulte práctica desde el punto de vista constructivo.
El cimiento se puede construir más fácilmente calculando la zapata como aislada, con su área correspondiente para cada apoyo, uniendo ambas zapatas con la de contrabe. Esta solución presenta la ventaja de tener únicamente dos medidas en su armado principal.
La contrabe juega un papel muy importante en la zapatas corridas, pues de no emplearla seria necesario recurrir a un espesor muy grande en la placa o losa de la zapata para evitar la falla por inflexión o por cortante producida por la reacción del terreno.

Pilotes:

Toda construcción debe descansar sobre terreno firme. Algunas veces el terreno mas superficial pareciera ser firme, pero sucede que debajo de el puede haber una mesa de agua, que lo hace peligrosamente firme. Hay que vencer la mesa e agua, atravesándola hasta llegar al verdadero terreno firme, y estos se hacen con pilotes.
Los pilotes pueden ser de dos tipos:
-hincados: son fabricados en planta y traídos al sitio
-vaciados en sitio: se construyen a través de la perforación del suelo y un encamisado a través del cual baja la armadura de acero y se vacía el concreto.