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martes, 15 de abril de 2014

Cimentaciones superficiales.Introducción

Cimentaciones superficiales.Introducción

Clasificación de las zapatas.

Las zapatas se clasificarán en función de sus medidas o del tipo de elemento estructural que soporte.Las zapatas aisladas se utilizan para los cimientos en que cada soporte en general queda centrado con respecto al elemento que descansa sobre él.Pueden ser de planta cuadrada o de rectangular.Suelen ser de hormigón armado,y raramente de hormigón en masas.

En caso de edificios entre medianeras,las zapatas suelen recibir su carga descentrada(zapatas excéntricas).




Las zapatas aisladas.
Se utilizan como cimentación de pilares,es decir,de elementos estructurales puntuales y como todos los cimientos,lo que hacen es ampliar la superficie,en este caso del pilar,hasta que el suelo pueda soportar la carga que le transmite.
Las zapatas pueden construirse de hormigón en masa,es decir,sin armar,cuando tienen un canto considerable.
Las zapatas de menor sección deben ir armadas.En general se arma la parte inferior de la zapata con un mallazo compuesto de barras cruzadas.La separación entre barras no debe ser nunca superior a 30 cm.

Clasificación de las zapatas segun sus medidas.
  • Zapata maciza: este tipo de zapata trabaja solo a comprensión.Se trata de una zapata que no es necesario armar,aunque puede colocarse una pequeña armadura si la carga es considerable y así se evitará que el cimiento se abra(armadura de reparto)
  • Zapata flexible:es la zapata que por sus dimensiones ,debe soportar tanto esfuerzos de comprensión como de tracción.La armadura es la encargada de repartir los esfuerzos de tracción producidos en la parte baja de la zapata.
  • Zapatas excéntricas:en este caso se haces necesario que el pilar o la pared carguen sobre un extremo de la zapata.Este tipo de zapata recibe el nombre de excéntrica.Este suele ser el caso de las zapatas de las paredes medianeras de una edificación.

El hormigon




El hormigón es el producto resultante de la mezcla de un conglomerante,un árido fino (arena), y de un árido grueso (grava).

Se distinguen dos tipos de hormigones:

el hormigón en masa :los compactados y pesados y los aligerados
el hormigón armado.

Antes de que se empiece el fraguado, se habla de hormigón fresco.En esta fase,el hormigón se encuentra en un estado plástico.Por sus carcaterísticas,puede fabricarse,transportarse a la obra y colocarse.

Cuando empieza el proceso de fraguado y se encuentra en un estado endurecido,se habla de hormigón endurecido.

Propiedades que debe tener un hormigó fresco:


El hormigón debe serhomogéneo,el material debe ser totalmente uniforme,es decir,debe tener las mismas propiedades,en cualquier punto de su masa.
El hormigón debe ser trabajable,las propiedades que facilitan que un homigón sea trabajables son la docilidad,la cohesión y la consistencia.

La docilidad:Es la facilidad que tiene un hormigón para adaptarse a un molde

La cohesión:Es la resistencia que opone el hormigón a segregarse,es decir a la separación de sus componentes.La falta de cohesión,comporta la seapración de los áridos por un lado y la lechada de cemento por otro.

La consistencia:Es la propiedad,por la cual,opone resistencia a la deformación.Se distinguen los siguientes tipos de consistencia:seca,plástica,fluída,blanda y líquida.

Propiedades que debe tener un hormigón endurecido:

El hormigón debe tener unas determinadas propiedades,como son la resistencia y la durabilidad.

Propiedades generales de los hormigones:


Densidad: es la propiedad por la cual un mismo volumen de hormigón ,pesa más o menos lo mismo. 


Resistencia mecánica:es la propiedad que tiene el hormigón para soportar cargas sin romperse.La resistencia del hormigón se puede determinar a comprensión y a tracción.Por regla general,el control del hormigónse suele realizar con ensayos de rotura a comprensión.

La resistencia a la comprensión del hormigón depende de la dosificación y del tipo de cemento,pero también de otros factores:


La composición química del conglomerante.

  • El sistema de compactación 
  • La finura del árido(áridos más gruesos,proporcionan más resistencia). 

Resultado de imagen de planta de hormigon armado
Planta de elaboración de hormgón

  • La edad del hormigón,la resistencia aumenta con el tiempo. 
  • Del medio donde se conserva. 
  • Dosificación y calidad del cemento. 

Como influyen los materiales en la resistencia del hormigón:

La calidad del cemento empleado en la confección de un hormigón mejora su resistencia. 

La cantidad de agua influye en la resistencia porque incide en el fraguado y en el endurecimiento. 

Como influye la dosificación:

El valor de la resistencia a la comprensión,aumenta si disminuye la relación agua cemento.Así,la resistencia aumenta con la cantidad de cemento.Si se utilizan mezclas muy ricas en cemento podrían aparecer retracciones,debido al calor que se desprende durante el fraguado.Téngase en cuenta, que un amasado incorrecto hace disminuir,el valor de la resistencia y puede producir segregaciones. 

Adherencia: el hormigón armado se basa en la perfecta unión entre el hormigón y el acero.Así el hormigón,resiste bien los esfuerzos a comprensión,mientras que el hierro resiste la tracción.Esta combinación de hierro y hormigón es posible porque ambos materiales,tienen el mismo coeficiente de dilatación.

Variaciones de volumen:Durante el fraguado y endurecimiento se aprecia una disminución de volumen,que es mayor cuanto más alta es la dosificación del cemento en el hormigón.

La retracción: debida al fraguado es una disminución del volumen como consecuencia de la evaporación de finas películas de agua.

Acción de la temperatura:cuando el hormigón ya ha fraguado y endurecido,resiste bien las bajas temperaturas.Por el contrario,las altas temperaturas producen una destrucción de las capas superficiales y disminuye su resistencia mecánica, de una forma notable a temperaturas superiores a los 700ºC .Pese a ello,con áridos refractarios y con cementos aluminosos,puede resistir temperaturas de hasta 1400ºC.

Desgastabilidad:es una cualidad especialmente importante cuando se utiliza como pavimento,es proporcional al contenido de cemento y tipo de árido utilizado en su fabricación.

Fisuración:los conglomerados hidráulicos tiende tendencia a agrietarse, es decir ,que puede producirse en ellos una fisuración.

Causas principales de la fisuración:

  • Concepción defectuosa del proyecto. 
  • Movimientos del terreno sobre el que se apoya la cimentación. 
  • Moldes o encofrados pocos rígidos. 
  • Inestabilidad volumétrica del conglomerante. 
  • Efectos de las heladas. 
  • Mala dosificación,(en especial por exceso de agua). 
  • Acción de determinados elementos químicos. 
Los factores que pueden influir respecto a las heladas:
  • Que haya poco cemento. 
  • La abundancia de agua. 
Para contrarrestar las heladas es preciso:
  • No hormigonar por debajo de los 4 ºC. 
  • Antes de hormigonar se han de preparar: 
  • Cementos rápidos 
  • Mezclas secas 
  • Incorporarse aire. 
  • Usar aceleradores de fraguado,así como anticongelantes. 
  • Calentar los áridos o el agua hasta los 40 ºC 
  • Después de hormigonar: 
  • Retrasar el desencofrado,sobre todo si es de madera. 
  • Abrigar con arena,PVC,paja,etc. 
  • Regar con agua calentada hasta los 30 ºC,cada 30 minutos. 

La durabilidad: es un factor ,relacionado con la permeabilidad.Dos propiedades,confieren esta durabilidad al hormigón,la impermeabilidad y la porosidad.
La impermeabilidad:esta relacionada con la durabilidad, y se consigue con la compactación,con una relación agua/cemento,adecuada y con un correcto curado.Cuánto más resistentes son los hormigones,más impermeables se consideran y por tanto,mejor resisten los ataques químicos que suelen venir a través del agua.
La porosidad:es la proporción de huecos que contiene una determinada masa de hormigón.los factores que afectan a la porosidad son el exceso de agua de amasado y la granulometría.

Las propiedades que están estrechamente relacionadas con dicha relación:
  • Incremento de la resistencia a la comprensión. 
  • Resistencia al desgaste. 
  • Disminución de la retracción. 
  • Mejor resistencia a las heladas. 
  • Mejor protección de las armaduras. 
Cómo se solicta un hormigón:
  • La resistencia caracaterística 
  • El tamaño del árido. 
  • La consistencia 
  • Las características especiales del hormigón 
  • La hora y el ritmo de llegada de los camiones a la obra. 
  • El grado de agresividad ambiental al que estará sometido. 
Precauciones especiales a tener en cuenta a la hora de hormigonar:

Evitar movimientos rápidos de fuerte aceleración. 

Verter el hormigón a una altura no superior a 1.5 m o 2 m.
Hormigonar con tubos o tolvas los elementos encofrados ,altos y estrechos.
Adoptar un tiempo de vibrado o compactación adecuado.
Procurar que el hormigón recubra por completo las armaduras y rellene todos los rincones del encofrado.

Colocar el hormigón por tongadas,es decir,por capas horizontales de altura no superior a 50 cm,para poderlo compactar adecuadamente.

Sumideros



Los sumideros son las estructuras encargadas de recoger el agua que fluye por las cunetas de la vías con el mínimo de interferencia para el tráfico vehicular y peatonal, evitando se introduzca a los colectores material de arrastre.
1. Características de los sumideros
Los sumideros pueden tener o no una capacidad establecida pata interceptar el caudal que corre por la cuneta. Todos los tipos de sumideros captan mas agua a medida que aumenta la altura de agua en la cuneta, pudiendo parte del caudal, sobrepasar el sumidero.
Un sumidero ubicado en un punto bajo de una cuneta, captará eventualmente toda el agua que alcance (siempre que no quede completamente ahogado), pero la altura de agua puede tornarse excesiva si el sumidero no tuviese una altura suficiente. En los casos mas comunes, de cuneta con pendiente uniforme en un único sentido longitudinal, las dimensiones significativas son el ancho de la reja normal y el ancho de abertura libre paralela al sentido de escurrimiento en la cuneta.

2. Ubicación de sumideros
Existe una serie de reglas y criterios para determinar la correcta ubicación de los sumideros, lo detallamos a continuación:
  • Ubicar los sumideros en puntos bajos y depresiones!
  • En lugares donde se produzca la pendiente longitudinal de las calles!
  • Ubicar justo antes de puentes y terraplenes



Preferiblemente antes de los cruces de calles (esquinas) o de pasos de peatones:
  • Ubicar en vías de longitud considerable y cuando el escurrimiento puede sobrepasar la capacidad de la cuneta se instala un sumidero intermedio.
  • También es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones que deben llevarse a la práctica durante la etapa de la construcción, las cuales son:
  • Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su sección transversal, de tal forma de decidir si se debe o no construir un sumidero a cada lado, o solo en el lado bajo.
  • En las intersecciones de calles y en especial cuando se deba impedirse el flujo transversal, pueden crearse pequeñas depresiones para garantizar la completa captación de las aguas.
  • No se deben ubicar sumideros en lugares donde no puedan interferir otros servicios públicos como electricidad y teléfonos.
3. Separación entre sumideros:
Esta determinado en función de la intensidad de la precipitación, del tipo de calzada y del área de aporte. Sin embargo, en general se mantienen distancias fijas como ser:
  • Distancia fija Zonas
  • 25 m Comerciales y centrales con pavimento de concreto
  • 30 m Para vías de anchura de 15 m.
  • 50 m En pavimento de adoquín o en zonas de baja velocidad de transito.
4. Tipos de sumideros:
La selección del tipo de sumidero apropiado es importante, ya que de ello depende la capacidad de captación del caudal y en consecuencia del caudal que ingresa al colector.
En general los sumideros se dividen en cuatro tipos:

  • Sumideros de ventana o acera.
  • Sumideros de reja o calzada.
  • Sumideros mixtos o combinado.
  • Sumideros especiales.
a) Sumidero de ventana o acera:
Consiste en una abertura a manera de ventana practicada en el bordillo o cordón de la acera, generalmente deprimida con respecto a la cuneta. El sumidero posee además de la ventana, un canal lateral de desagüe, una pequeña cámara de recolección de sedimentos y una tubería de conexión con el colector publico
La longitud de la ventana normalmente es de 1.50m con una depresión mínima de 2.5cm
El funcionamiento hidráulico de este sumidero es ineficiente, en especial cuando no existe la depresión o se encuentra en calles con pendiente pronunciada. Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el transito vehicular, la margen de ello son costosos y captan fácilmente desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento.
Para decidir la utilización de este tipo de sumideros debemos considerar las siguientes recomendaciones:
  • Razones de tipo vial en función a una prioridad de la vía.
  • Es recomendable su uso en puntos bajos.
  • No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad de acarreo cuantiosos de sedimentos y desperdicios.
b) Sumidero de reja o calzada:
Consiste en la ejecución de una cámara donde penetran las aguas pluviales, esta se cubre con una reja para impedir la precipitación de vehículos, personas u objetos de cierto tamaño. Generalmente consta de una reja propiamente dicha, la cámara de desagüe y la tubería de conexión al colector.
Existen numerosos tipos de rejas, tales como de barras paralelas a la dirección del flujo (mas común) en la calzada, de barras normales a dicha dirección. Existen diferentes formas de barras siendo las mas comunes las rectangulares y las redondas.
La mayor ventaja de este sumidero, es su capacidad hidráulica bastante superior al de ventana, en especial con pendientes pronunciadas. Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa el transito y la facilidad de captación de desperdicios que tapona el área útil de la reja, además del ruido que se produce cuando un vehículo pasa sobre ella.
Las recomendaciones para la utilización de este tipo de sumidero a continuación:
  • Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o mas).
  • Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la circulación de bicicletas.
  • No se deben utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando estos ocupen parte o la totalidad de la calzada.
  • No se deben utilizar en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana.
c) Sumidero mixto o combinado:
Es una combinación de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo mas positivo, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para el sumidero de rejas.
Las recomendaciones practicas para su utilización son las siguientes:
  • Utilizarlos en lugares donde seria en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde la eficiencia de captación de estos sea menor del 75%.
  • Es recomendable suponer un área efectiva del 67% del área total de la reja y la ventana.
d) Sumideros especiales:
Son aquellos que tienen una configuración algo diferente de los anteriores. Son utilizados en los siguientes casos:
  • Conexión de calles con canales abiertos o caudales naturales.
  • Colección de aguas superficiales de áreas extensas.
  • Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales.
Para el cálculo de los diferentes tipos de sumideros, ver el capítulo de referente al “Diseño del alcantarillado pluvial”

Alcantarillado

Un sistema público de abastecimiento de agua genera la necesidad de recojo, alejamiento y disposición final de aguas servidas, constituyendo éstos junto con el primero, servicios de infraestructura, indispensables a toda comunidad .

Con la construcción del sistema de alcantarillado en una comunidad, se buscará alcanzar los siguientes objetivos que vienen a ser los más importantes:


- Mejoría de las condiciones sanitarias locales y el consecuente aumento de la productividad.
- Conservación de recursos naturales.
- Recojo y alejamiento rápido y seguro de las aguas residuales.
- Disposición adecuada, sanitariamente hablando del afluente.
- Eliminación de focos de contaminación, así como de aspectos estéticos (olores desagradables).

La red de alcantarillado o alcantarillados es un conjunto de conductos cerrados o abiertos dispuestos en las vías públicas, está destinada a recolectar, evacuar y disponer finalmente las aguas residuales o pluviales de una población.

El diseño se lo realiza siempre con una pendiente positiva que debe partir de las extremidades superiores hacia las inferiores, considerando escurrimiento por gravedad o escurrimiento libre.

Tipos de sistemas de alcantarillado.
Existen tres tipos de sistemas de alcantarillado:

Sistema combinado.Este sistema es llamado en nuestro país SISTEMA UNITARIO. Es la red de alcantarillado la que recibe las aguas negras o residuales y las aguas pluviales al mismo tiempo.
Sistema separado (Unitario)Recolecta en un solo conducto las aguas servidas y en otro conducto las aguas pluviales. Están dispuestos según el eje de la calzada, a un metro de distancia entre colectores y van paralelamente.


Sistema semicombinado.Es el que recibe las aguas negras y aguas pluviales provenientes de los patios o áreas edificadas.Para el presente proyecto se calculará o diseñará un sistema de alcantarillado separado.Diámetros Máximos y Mínimos para Sistemas de Alcantarillados.

El diámetro mínimo que se adopta en un sistema de alcantarillado sanitario es de 6".
El diámetro mínimo para las alcantarillas de un sistema pluvial, seria de 8" ( 200 mm. ) para casos especiales previamente justificados podrá emplearse un diámetro mínimo de 6" ( 150 mm ).

Diseño de Alcantarillas de Hormigón y Concreto.
En el diseño convencional se evalúan los controles de flujo de entrada y de salida. El tirante de agua a la entrada (tirante del estanque corriente arriba sobre la parte mas baja de la entrada) se calcula para el gasto de descarga para el proyecto suponiendo que:

rige el control de entrada y
que rige el control de salida.

Cunetas


Las cunetas son zanjas que se hacen a ambos lados del camino con el propósito de recibir y conducir el agua pluvial de la mitad del camino (o de todo el camino en las curvas), el agua que escurre por los cortes y a veces la que escurre de pequeñas áreas adyacentes. Cuando las cunetas pasan del corte al terraplén, se prolongan a lo largo del pie del terraplén dejando una berma convencional entre dicho pie y el borde de la cuneta para evitar que se remoje el terraplén lo cual es causa de asentamientos.

Debido a que el área a drenar por las cunetas es relativamente pequeña, generalmente se proyectan éstas para que den capacidad a fuertes aguaceros de 10 a 20 minutos de duración. Se puede decir que se considera suficientemente seguro proyectar cada cuneta para que tomen el 80 % de la precipitación pluvial que cae en la mitad del ancho total del derecho de vía. Las dimensiones, la pendiente y otras características de las cunetas, se determinan mediante el flujo que va a escurrir por las mismas. Las cunetas generalmente se construyen de sección transversal triangular o trapecial y su diseño se basa en los principios del flujo en los canales abiertos.

Las cunetas de sección trapecial tienen mayor capacidad de transporte para la misma sección transversal, pero a menos que se hagan de plantilla relativamente ancha, se erosionan más fácilmente que las cunetas en V. Generalmente el tirante se hace de30 cm a 45 cm, y el talud del lado del camino que sea de 2:1 y del lado opuesto 1.5:1.Las desventajas de las cunetas en V es que deben hacerse muy anchas en pendientes suaves y si el camino va en cortes muy fuertes puede resultar muy costoso dar el ancho necesario. Hay una cuneta que se le ha llamado cuneta tipo que tiene talud interior de 3:1 (del lado del camino) y 1.5:1 del lado exterior con un tirante de agua de30 cm.Lo anterior equivale a que en términos generales, para mayor economía, una cuneta deberá protegerse en pendientes fuertes cuando su longitud sea de más de 60 metrosa partir de una cresta o una alcantarilla de alivio, debido a que mientras más larga sea la cuneta más agua llevará, erosionará más, y resultará antieconómica la conservación.Cuando haya duda acerca de si debe o no zampearse una cuneta, es preferible no hacerlo enseguida sino esperar a que el tiempo demuestre si la sección y la pendiente de la misma son o no adecuadas.