Figura 1. Zapata de medianería. Imagen de J. Martinez (http://www.soloarquitectura.com/foros)
Las zapatas aisladas pueden ser centradas, medianeras o de esquina, según la columna se encuentre en el centro del cimiento, en el borde o en la esquina. De las zapatas centradas ya se habló en un artículo anterior. Ahora vamos a dar unas pinceladas a los otros dos tipos de zapatas.
La zapata de medianería transmite la carga de soportes excéntricos situados en una de las caras de la zapata (Figura 1). A veces se llama zapata perimetral o zapata excéntrica. Un caso especial, cuando se dan dos medianeras, es la zapata de esquina, tal y como se ilustra en la Figura 2, tiene situada la columna en una de las esquinas. Ambos casos son habituales cuando se disponen soportes junto a las lindes de propiedad del terreno sobre las que se va a construir la estructura.
Figura 2. Zapata de esquina
La excentricidad de la carga sobre una zapata de medianería provoca un momento de vuelco que tiende a levantarla (Figura 3). Para evitarlo, tal y como muestra la Figura 4, se puede atar la cimentación al forjado o viga superior (a,b), mediante un tirante (c,d) o mediante una viga centradora (e). La viga centradora une zapatas de medianería o de esquina redistribuyendo las cargas y presiones sobre el terreno. A esta viga también se le suele llamar viga de equilibrio. Recomiendo el libro del profesor Calavera (2015) para profundizar en los cálculos de este tipo de estructuras de cimentación.
Figura 3. La carga del pilar provoca un momento de vuelcoFigura 4. Problema de la excentricidad de la carga. Esquema basado en Calavera (2015)
Os dejo un par de vídeos de Marcelo Pardo donde se puede ver, en primer lugar, el proceso constructivo de una zapata perimetral con viga de equilibrio. Aprovecho para recomendar su blog: https://marcelopardo.com/
En este segundo vídeo, se explica la teoría de vigas de equilibrio para zapatas excéntricas de hormigón armado.
Referencias:
CALAVERA, J. (2015). Cálculo de estructuras de cimentación. 5ª edición. Intemac Ediciones, S.L. Madrid, 563 pp.
Figura 1. Detalle de zapatas arriostradas. Fuente: www.construccioneslabassa.com
Las riostras son vigas de hormigón armado encargadas de enlazar las zapatas. Su misión es evitar los corrimientos relativos entre las zapatas y absorber cargas horizontales, especialmente el sismo (Figura 1).
En la Figura 2 se muestra un ejemplo típico de armado con zapatas arriostradas. En la Figura 3 se observa cómo el hormigón de limpieza debe disponerse también en las vigas riostras. Se debe realizar un atado perimetral, y en función de la aceleración sísmica, este atado será unidireccional (0,06 g < ac < 0,16 g) o bidireccional (ac ≥ 0,16 g). En la Figura 4 se comprueba la diferencia en la densidad de vigas de atado en función de la sismicidad.
Figura 2. Armado típico de un par de zapatas arriostradas. Imagen cortesía de CYPE, Biblioteca de detalles constructivos, Regalado et al., (2004).Figura 3. Hormigón de limpieza bajo zapatas arriostradasFigura 4. Disposición de vigas de atado entre zapatas según la sismicidad
Figura 5. Detalle de armado de zapatas arriostradas. Imagen: E. Valiente
También se pueden atar zapatas a distinto nivel, tal y como vemos en la Figura 6.
Figura 6. Zapatas aisladas con desnivel de cotas de asiento
Os dejo un vídeo donde, de forma virtual, se ve la ejecución de una cimentación directa por zapatas arriostradas.
Os presento la segunda edición ampliada del libro que he publicado sobre procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. El libro trata de los aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, maquinaria y equipos auxiliares empleados en la construcción de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas, pilotes, cajones, estructuras de contención de tierras, muros, pantallas de hormigón, anclajes, entibaciones y tablestacas. Pero se ha ampliado esta edición con tres capítulos nuevos dedicados a los procedimientos de contención y control de las aguas subterráneas. Además, de incluir la bibliografía para ampliar conocimientos, se incluyen cuestiones de autoevaluación con respuestas y un tesauro para el aprendizaje de los conceptos más importantes de estos temas. Este texto tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.
El libro tiene 480 páginas, 439 figuras y fotografías, así como 430 cuestiones de autoevaluación resueltas. Los contenidos de esta publicación han sido evaluados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/891747normalc.html
Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Es director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.
La Universitat Politècnica de València, en colaboración con la empresa Ingeoexpert, ha elaborado un Curso online sobre “Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación”. El curso, totalmente en línea, se desarrollará en 6 semanas, con un contenido de 50 horas de dedicación del estudiante. Empieza el 9 de septiembre de 2019 y termina el 21 de octubre de 2019. Hay plazas limitadas.
Os paso un vídeo explicativo y os doy algo de información tras el vídeo.
Este es un curso básico de construcción, cimentaciones y estructuras de contención en obras civiles y de edificación. Se trata de un curso que no requiere conocimientos previos especiales y está diseñado para que sea útil a un amplio abanico de profesionales con o sin experiencia, estudiantes de cualquier rama de la construcción, ya sea universitaria o de formación profesional. Además, el aprendizaje se ha escalonado de modo que el estudiante puede profundizar en aquellos aspectos que más les sea de interés mediante documentación complementaria y enlaces de internet a vídeos, catálogos, etc.
En este curso aprenderás las distintas tipologías y aplicabilidad de los cimientos y las estructuras de contención utilizados en obras de ingeniería civil y de edificación. El curso índice especialmente en la comprensión de los procedimientos constructivos y la maquinaria específica necesaria para la ejecución de los distintos tipos de cimentación (zapatas, losas de cimentación, pilotes, micropilotes, cajones, etc.) así como los distintos tipos de estructuras de contención (muros pantalla, pantallas de pilotes y micropilotes, tablestacas, entibaciones, muros, etc.). Es un curso de espectro amplio que incide especialmente en el conocimiento de la maquinaria y procesos constructivos, y por tanto, resulta de especial interés desarrollar el pensamiento crítico del estudiante en relación con la selección de las mejores soluciones constructivas para un problema determinado. El curso trata llenar el hueco que deja la bibliografía habitual donde los aspectos de proyecto, geotecnia, estructuras de hormigón, etc., oscurecen los aspectos puramente constructivos. Además, está diseñado para que el estudiante pueda ampliar por sí mismo la profundidad de los conocimientos adquiridos en función de su experiencia previa o sus objetivos personales o de empresa.
El contenido del curso está organizado en 20 unidades didácticas, que constituyen cada una de ellas una secuencia de aprendizaje completa. La dedicación aproximada para cada unidad se estima en 2-3 horas, en función del interés del estudiante para ampliar los temas con el material adicional. Además, al finalizar cada unidad didáctica, el estudiante afronta una batería de preguntas cuyo objetivo fundamental es afianzar los conceptos básicos y provocar la duda o el interés por aspectos determinados del tema abordado. Al final se han diseñado cuatro unidades didácticas adicionales cuyo objetivo fundamental consiste en afianzar los conocimientos adquiridos a través del desarrollo de casos prácticos, donde lo importante es desarrollar el espíritu crítico y la argumentación a la hora de decidir la conveniencia de un procedimiento constructivo. Por último, al finalizar el curso se realiza una batería de preguntas tipo test cuyo objetivo es conocer el aprovechamiento del curso, además de servir como herramienta de aprendizaje.
El curso está programado para una dedicación de 50 horas de dedicación por parte del estudiante. Se pretende un ritmo moderado, con una dedicación semanal de 6 a 10 horas, dependiendo de la profundidad de aprendizaje requerida por el estudiante, con una duración total de 6 semanas de aprendizaje.
Objetivos
Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:
Comprender la utilidad y las limitaciones de las cimentaciones y estructuras de contenciónempleadas en la construcción de obras civiles y de edificación
Evaluar y seleccionar el mejor tipo de cimentación y estructura de contención necesario para una construcción en unas condiciones determinadas, considerando la economía, la seguridad y los aspectos medioambientales
Programa
– Unidad 1. Concepto y clasificación de cimentaciones
– Unidad 2. Cimentaciones superficiales. Parte 1
– Unidad 3. Cimentaciones superficiales. Parte 2
– Unidad 4. Cimentaciones por pozos y cajones
– Unidad 5. Conceptos fundamentales y clasificación de pilotes
– Unidad 6. Pilotes de desplazamiento prefabricados
– Unidad 7. Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”
– Unidad 8. Pilotes perforados hormigonados “in situ”. Parte 1
– Unidad 9. Pilotes perforados hormigonados “in situ”. Parte 2
– Unidad 10. Equipos para la perforación de pilotes
– Unidad 11. Estructuras de contención de tierras. Muros
– Unidad 12. Pantallas de hormigón
– Unidad 13. Estabilidad de las excavaciones. Entibaciones.
– Unidad 14. Tablestacas y anclajes
– Unidad 15. Hinca de pilotes y tablestacas
– Unidad 16. Descabezado de pilotes y muros pantalla
– Unidad 17. Caso práctico 1
– Unidad 18. Caso práctico 2
– Unidad 19. Caso práctico 3 d
– Unidad 20. Cuestionario final del curso
Profesorado
Víctor Yepes Piqueras
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València y profesor, entre otras, de las asignaturas de Procedimientos de Construcción en los grados de ingeniería civil y de obras públicas. Su experiencia profesional se ha desarrollado fundamentalmente en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) como jefe de obra y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado más de un centenar de artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 8 libros, 22 apuntes docentes y más de 250 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 14 tesis doctorales, con 4 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos. Tiene experiencia contrastada en cursos a distancia, destacando el curso MOOC denominado “Introducción a los encofrados y las cimbras en obra civil y edificación”, curso que ya ha tenido cuatro ediciones con más de 17000 estudiantes inscritos.
Figura 1. Protección de pilotes en contacto con agua marina. Fuente: http://www.dsimarineconstruction.com/piling-repair/
Los pilotes de madera son pilotes de desplazamiento. Este tipo de cimentación profunda empezó a utilizarse en la antigüedad. Hoy día son útiles en países con abundancia en este material, con la ventaja de ser baratos, ligeros y de fácil manejo. En España, si bien se utilizaron hasta los años 60, su uso actual es muy limitado, empleando troncos de entre 20 y 30 cm de diámetro de encina o eucalipto, si bien los de pino, abeto y roble mejoran la durabilidad por contener mucha resina.
Los pilotes de madera son útiles en cimentaciones provisionales de pequeñas estructuras, como base de terraplenes o para mejorar grandes extensiones de terreno. Trabajan mejor por fricción que por punta. Se usan maderas densas, que absorben flexiones y admiten ligeras desviaciones durante la hinca. Sin embargo, son elementos de pequeña capacidad portante, entre 150 y 250 kN, no debiéndose usar para cargas mayores. Además, para atravesar estratos duros es precisa una perforación previa.
Tampoco admiten variaciones de humedad salvo que se traten para evitar la pudrición y los ataques biológicos (ver Figura 1). Para proteger la madera se usaba el “creosotado”, un derivado del fraccionamiento de los alquitranes de la hulla con cualidades biocidas; sin embargo hoy está prohibido en la Unión Europea por su potencial cancerígeno. Los pilotes duran más tiempo si están permanentemente sumergidos, de 25 a 50 años en ambiente marino. Si se encuentran por encima del nivel freático y enterrados, pueden durar hasta 100 años.
Los pilotes de madera se hincan con equipos de percusión ligeros. Para evitar el astillamiento por la maza, la cabeza del pilote se refuerza con un zuncho o anillo metálico ajustado en caliente y a presión para que al enfriarse aprisione la madera por contracción. También la punta se disgrega con los golpes, por lo que se protege con una pieza metálica, “azuche”, bien centrada para evitar desviaciones durante la hinca (ver Figura 2). El azuchamiento debe realizarse con cuidado, de modo que la punta del azuche quede alineada con el eje, de forma que evite desviaciones en la hinca. Además se pueden unir tramos de pilotes con manguitos tubulares metálicos, pues sus longitudes máximas habituales son entre 10 y 20 m.
Figura 2. Protección metálica de punta de pilote de madera. Fuente: http://listado.mercadolibre.com.ar/antiguedades/pilotes-y-armaduras-de-hierro
Os dejo un vídeo de la empresa Maquinarias JACANO donde se puede ver la hinca de maderos de eucalipto con una vibro.
A continuación os dejo un vídeo donde se observa cómo se coloca este tipo de pilote en zonas con muy pocos medios auxiliares.
Para aquellos que queráis mayor información sobre los pilotes de madera, os dejo información de AITIM (Asociación de Investigación Técnica de las Industrias de la Madera).
Figura 1. Tipos de losa de cimentación, según CTE DB SE-C. Fuente: http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd314-2006.nor7.html
Las losas o placas de cimentación se caracterizan porque la dimensión en planta es mucho mayor que el canto. Se utiliza cuando la superficie de las zapatas supera el 50% de la superficie de la planta. Se aconsejan con sótanos estancos cuya cota inferior se sitúe por debajo del nivel freático, así como para reducir los asientos diferenciales. También son útiles cuando la capacidad portante del terreno es escasa y en construcciones donde la superficie es pequeña en relación al volumen, tales como rascacielos, depósitos o silos. En la Figura 1 se pueden ver distintos tipos de losas de cimentación. En la Figura 2 se comprueba cómo se integra la losa de cimentación con el soporte de la grúa que va a trabajar en la construcción del edificio.
Figura 2. Detalle del armado de una losa de cimentación. Imagen: E. Valiente
En la Figura 3 se ve cómo son necesarias varias bombas de hormigón cuando se quiere hormigonar una losa de grandes dimensiones. A este respecto, se debe prever una adecuada logística y equipos de reposición para garantizar el vertido continuo al efecto de minimizar el número de juntas de trabajo.
Figura 3. Hormigonado de una losa de cimentación. Fuente: edificio7000.obrasonline.com
Un caso interesante es la losa de cimentación postesada. La rigidez de este tipo de losas permite una construcción rápida y segura, recomendándose su uso en superficies planas sin suelo expansivo. Como ventajas destacan la rapidez en la ejecución de los cimientos, el menor volumen de excavación, la mayor capacidad de carga, y una durabilidad mayor que la losa solida convencional. Los cables postensados colocados en ambas direcciones de la losa crean una cimentación extremadamente rígida y la habilitan para resistir las fuerzas de flexión.
Os paso a continuación un vídeo del blog de Enrique Alario donde se describe en detalle y se comenta un hormigonado masivo de una losa de cimentación.
Por su interés, os recomiendo el decálogo que Juan José Rosas, ingeniero de caminos consultor en geotecnia aplicada, nos ofrece en relación con la rehabilitación y refuerzo de cimentaciones. Este decálogo lo hizo público en un curso sobre reparación y refuerzo de cimentaciones en rehabilitación de edificios, del cual os dejo el vídeo.
DECÁLOGO:
Antes de actuar, se ha de estabilizar.
No confundas la enfermedad con los síntomas.
Un minuto o un euro en fase de diagnóstico (establecer el o los escenarios que explican los hechos así como los riesgos e incertidumbres soportadas) son horas y cientos de euros en fase de proyecto (determinación de protocolos de actuación y dimensionado de elementos) así como días y miles de euros en fase de construcción.
Enfoca tus prospecciones a descartar escenarios no a buscarlos. Contempla como posibles todos los escenarios que no hayas descartado.
Establece protocolos de actuación que analicen y gestionen los riesgos en todas las fases constructivas siendo éstos suficientemente flexibles para adaptarse a cambios de escenarios.
Si no has acertado en el diagnóstico, al menos, que tu actuación no empeore la situación (anclaje pasivo y activo).
Lo que ha funcionado suele tener tendencia a seguir funcionando, por ende, lo que no ha funcionado difícilmente pasará a funcionar.
La conexión de los elementos nuevos y los antiguos es el punto más crítico de la actuación, trátalo como tal.
Todo lo que puedas medir, mídelo. De las pocas cosas que puedes fiarte es de los datos de pruebas de carga y de la auscultación, luego ausculta.
A veces únicamente puedes optar por soluciones paliativas.
El control de ejecución de una obra es un aspecto fundamental que garantiza la durabilidad y el funcionamiento según el proyecto previsto. Un aspecto especialmente importante es el control de ejecución de las cimentaciones. En este post os dejo información al respecto.
Os presento en este post un nuevo libro que he publicado sobre procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. El libro trata de los aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, maquinaria y equipos auxiliares empleados en la construcción de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas, pilotes, cajones, estructuras de contención de tierras, muros, pantallas de hormigón, anclajes, entibaciones y tablestacas. Además, de incluir la bibliografía para ampliar conocimientos, se incluyen cuestiones de autoevaluación con respuestas y un tesauro para el aprendizaje de los conceptos más importantes de estos temas. Este texto tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.
El libro tiene 202 páginas, 242 figuras y fotografías, así como 140 cuestiones de autoevaluación resueltas. Los contenidos de esta publicación han sido evaluados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/891747normalc.html
Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de Valéncia. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Es director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.
Referencia:
YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.
A continuación os paso las primeras páginas del libro, con el índice, para hacerse una idea del contenido desarrollado.
El conocimiento de las características del terreno es un requisito previo ante cualquier proyecto u obra de ingeniería civil o edificación. Para ello es necesario acometer la redacción de un estudio geotécnico, cuyos objetivos serán definir la tipología y las dimensiones de los cimientos y obras de contención, así como determinar los problemas constructivos relacionados con los materiales o con el agua presente. La extensión y el nivel de información necesario en un reconocimiento geotécnico dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las características del terreno donde se sitúa. En el estudio geotécnico se plasman los resultados de la campaña realizada, su interpretación y las conclusiones que se derivan de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto y construcción de la obra.
En el siguiente enlace os dejo un artículo donde se explica qué es y en qué consiste un estudio geotécnico. En este otro podréis ver cómo se ha realizado.
Para entender mejor cómo se realiza este estudio, os dejo un objeto de aprendizaje, cuyo autor es el profesor José Ramón Ruíz Checa, de la Universitat Politècnica de València. El vídeo se refiere a los conceptos básicos de estudio geotécnico, en particular sobre la programación en la redacción y contenido de dicho estudio. Espero que os sea de interés.
