Manual de cimentaciones

Cimentaciones

Autoconstrucción

Nuevas Tecnologías en Acero de Refuerzo

MATERIAL DESARROLLADO POR:

● ASOCIACIÓN NACIONAL DE TRANSFORMADORES DE ACERO A.C.
● COMISIÓN NACIONAL DE VIVIENDA
● COLEGIO NACIONAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL TÉCNICA
● SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA
● INSTITUTO MEXIQUENSE DE LA VIVIENDA SOCIAL

Cimentaciones

ÍNDICE

OBJETIVO.............................................................................................................2
INTRODUCCION...................................................................................................3
SUELO........................................................................................... ........................6
TIPOS DE SUELO.................................................................................................8
CIMENTACIONES PARA VIVIENDA....................................................................11
CLASIFICACION DE CIMENTACIONES..............................................................12
DIMENSIONES GENERALES DE LAS CIMENTACIONES.................................15
MATERIALES PARA USAR EN LAS CIMENTACIONES.....................................16
CONCEPTOS CONSTRUCTIVOS........................................................................18
PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS..............................................................19

1 Nuevas Tecnologías en Acero de Refuerzo

OBJETIVO

Al finalizar el módulo el participante tendrá los
conocimientos necesarios para construir
cimentaciones, aplicando las normas de Calidad y
Seguridad Estructural con el fin de tener como
resultado una vivienda económica y segura.

Nuevas Tecnologías en Acero de Refuerzo 2

Cimentaciones

INTRODUCCIÓN
Cuando se va a construir una casa, la ampliación de la recámara, el cuartito extra,
el techito de la cochera, etc. etc. inmediatamente viene a la mente, ¿Qué
materiales se van a utilizar, con qué la vamos a construir?, siempre deseando que
sean los mejores del mercado, y que estén al alcance de la economía y de los
recursos económicos disponibles.

De tal manera que se acuña una frase popular que dice: “bueno, bonito y barato”,
y uno de los materiales más importantes dentro de una construcción son las
varillas de acero de refuerzo, que son dentro del presupuesto de la obra los que se
llevan una parte importante del mismo.

La función de las varillas de acero en una construcción, es algo semejante a lo
que en el cuerpo humano son los huesos, es decir, las varillas de acero de
refuerzo representan el esqueleto de la casa o construcción. Son el sistema que
dan soporte y sustento a la casa o edificación, para poder resistir con mayor
capacidad los embates de la naturaleza como son los temblores, huracanes,
tornados, etc., así como el peso inherente a la construcción y su uso. De ahí la
preocupación de saber que tipo de varillas se van a utilizar.


En este sentido la tecnología de materiales ha hecho una aportación importante a
la economía y seguridad en la construcción de las viviendas a través de las
llamadas varillas de acero de alta resistencia.

¿Qué son las varillas con acero de alta resistencia?
Tienen exactamente la misma función que las varillas de refuerzo tradicional, con
la única diferencia que las varillas de alta resistencia son más delgadas que las
tradicionales, es decir, sus diámetros son más pequeños que los diámetros de las
varillas comunes. Y en esta diferencia está su fortaleza y beneficio para la obra.

Podemos hablar aquí de conceptos como: Resistencia a la tensión, Resistencia a
la fluencia, Alargamiento a la ruptura, Contenidos de carbono etc., pero que al
final al que va a construir su casa, su techito, su ampliación, son conceptos que no
le van a decir mucho.

Para poder explicar de una manera gráfica la diferencia sustancial entre una varilla
tradicional y una varilla de alta resistencia, es utilizando experiencias de la vida
cotidiana que nos van a dar una idea bastante aproximada del comportamiento de
una y de otra.

Realicemos las siguientes comparaciones:

Mecate para colgar ropa Lazo de plástico para colgar ropa
Hilo estambre para bordar tejido grueso Hilo para tejer carpetas y manteles.
(suéteres)
Hilo cáñamo del grueso La cuerda primera de nylon de una
guitarra acústica
Caña improvisada con hilo de estambre Cuerda para caña de pescar
grueso
Riata gruesa para colgar una piñata Cable eléctrico delgado para colgar
la misma piñata
Varilla tradicional de acero Varilla de acero de alta resistencia


Cimentaciones

En el segundo caso los ejemplos utilizados representas cuerdas que comparadas
contra las del primer caso son más delgadas, pero no por eso menos resistentes,
y en algunos de ellos muchísimo más resistentes.

Las varillas de alta resistencia, son aquellas que resisten lo mismo o más que las
varillas tradicionales pero con un menor diámetro.

Esto implica en términos prácticos, menor peso, mayor facilidad de manejo por su
menor diámetro, más rapidez de construcción y por tanto ahorro en costos y
tiempos de ejecución de obra.

En la siguiente imagen se ven algunos de sus usos:


DEFINICIONES

TERRENO

Cuando se habla de cimentaciones es obligado y necesario identificar las
características del terreno y su ubicación.

El terreno o lote.- Es un espacio natural delimitado que contiene al suelo
que va a soportar la construcción. Por sus componentes se clasifican en
terrenos rocosos y terrenos suaves.

El tipo de suelo determina el tipo de cimentación más conveniente para la
obra o vivienda en cuestión.


Cimentaciones

SUELO

Es un agregado natural de partículas minerales de distintos tamaños. Está
compuesto por materiales con propiedades específicas y capacidades de
carga diferentes, lo que define el parámetro llamado “Resistencia del
suelo”.

La Resistencia del suelo, tiene valores de toneladas por metro cuadrado
(ton/m2), es decir: cuantas toneladas puede aguantar un metro cuadrado de
superficie del suelo.

Terreno rocoso Terreno suave

Se presentan dos tipos de terrenos en cuanto a los componentes que lo
integran: suaves y rocosos.

TERRENOS ROCOSOS RESISTENCIA Ton/m2
S ROCA GRANÍTICA Hasta 300
PIEDRA CALIZA, EN LECHOS COMPACTOS. Hasta 250
U
PIEDRA ARENISCA, EN LECHOS COMPACTOS. Hasta 200
E
ROCA BLANDA O ESQUISTOS 80 a 100
L GRAVAS Y ARENAS COMPACTAS. 60 a 100
O GRAVAS, SECAS GRUESAS, COMPACTA. Hasta 60


TERRENOS SUAVES RESISTENCIA Ton/m2
GRAVAS Y ARENAS MEZCLADAS CON ARCILLA SECA. 40 a 60
ARCILLA SECA EN CAPAS GRUESAS Hasta 40
S ARCILLAS MEDIANAMENTE SECA EN CAPAS GRUESAS. Hasta 30
U ARCILLAS BLANDAS. 10 a 15
E ARENA COMPACTA, CONGLUTINADA, COMPACTA Hasta 40
L ARENA LIMPIA Y SECA, EN SUS LECHOS NATURALES Y
Hasta 20
COMPACTOS
O
TIERRA FIRME SECA, EN SUS LECHOS NATURALES. Hasta 4
TERRENOS DE ALUVIÓN. 5 a 15
LOS TERRENOS DEL VALLE DE MÉXICO. 2a5

TIPOS DE SUELO

Los suelos se clasifican en tres tipos: blandos, semiblandos y duros.

Suelo blando:

El suelo blando se identifica cuando una pala se puede clavar en el suelo
sin necesidad de hacer uso de la fuerza del pie. Por lo general es de arcilla
o barro muy suave.

Para los suelos blandos, la cimentación más recomendable es la losa de
cimentación. (Ver clasificación de las cimentaciones).


Cimentaciones

Suelo semiblando:

El suelo semiblando se identifica cuando es necesario hacer uso de la
fuerza del pie para clavar la pala en el suelo por lo general es de arcilla y
barro suave.

La cimentación recomendable para este suelo son las zapatas en general,
sean corridas o aisladas, dependiendo si es carga por muros o columnas.
(Ver clasificación de las cimentaciones).


Suelo duro

El suelo duro se reconoce porque es necesario utilizar el zapapico para
poder excavar en el suelo. El material que se encuentra en este terreno
puede ser de arena muy compacta, tepetate, pedregoso o de roca sólida.

La cimentación recomendable para este suelo son las zapatas en general,
sean corridas o aisladas, dependiendo si es carga por muros o columnas.
(Ver clasificación de las cimentaciones).

En ocasiones la dureza del terreno es mucha y será necesario utilizar para
la excavación un martillo hidroneumático.


Cimentaciones

CIMENTACIONES PARA VIVIENDA
La cimentación es aquella parte de la misma vivienda, que esta destinada a
soportar el peso de la construcción que estará sobre ella y transmitir al
suelo las cargas o pesos correspondientes en una forma estable y segura.

Esto garantiza que la aplicación de estas cargas no provoque en el suelo,
asentamientos o hundimientos, que puedan ocasionar daños a la casa y


que el suelo no presente fallas por exceder la resistencia o capacidad de
carga.

CLASIFICACION DE LAS CIMENTACIONES

De acuerdo al tipo de suelo, el tipo de cimentación a usar es:


Cimentaciones

Losa de cimentación:

La losa de cimentación es una placa de concreto armado, con espesor de
10 cm. para casas, soportada por contratrabes con secciones tipo de 15x30
cm. a 20x50 cm., desplantada en toda la superficie de la vivienda.

Zapata aislada:


Las zapatas aisladas, están formadas por una losa plana horizontal en
contacto directo con el terreno, que recibe a una sola columna. Hay de dos
tipos:

Zapatas aislada central Zapatas aislada de lindero

Zapata corrida:

Las zapatas corridas, están formadas por una losa plana horizontal en
contacto directo con el terreno, y una contratrabe que recibe al muro de
carga en cuestión, o a una serie de columnas en línea. Hay de dos tipos:


Cimentaciones

Zapatas corridas centrales Zapatas corridas de lindero


DIMENSIONES GENERALES DE LAS CIMENTACIONES
Losa de Cimentación – Armado y Dimensiones Generales:

Para casa de uno a dos niveles – Suelo Blando

Arm ado con m alla

  
Alta Resistencia
en Lecho Superior:

6x6-6/6 (1 NIVEL)
6x6-3/3 (2 NIVELES)

L= CLAR OD
O ISTAN IA
C L= CLAR OD
O ISTAN IA
C
EN E C N ATR
TR O TR ABES EN E C N ATR
TR O TR ABES

L/4 L/4 L/4 L/4 L/4
10
30

Bastónes con var. Alta Resistencia Bastónes con var. Alta Resistencia
C ontratrabe arm ada con:
( 5") @ cm(1 N
15 IVEL) ( 5") @ cm(1 N
16 15 IVEL)
16 ( ) 3 var5" en Lecho Superior
( 5") @ cm(2 N
10 IVELES)
8 ( 5") @ cm(2 N
16 10 IVELES)
16 ( ) 2 var5" en Lecho Inferior
8
15 Plantilla de concreto pobre 15
espesor de 5 cm . Estribos con varilla 15
Alta R 1
esistencia " @15 cm
C ontratrabes 15x30 cm 4
arm adas con AR EX 15x30-4
M
para uno o dos niveles Sección de:
siem y cuando den
pre 15x40 cmpara un nivel
apoyo a m uros de carga 15x55 cmpara dos niveles

Estos armados solo rigen para
cuando la contratrabe no tiene
m de carga sobre ella.
uro


Cimentaciones

Estas losas de cimentación tienen las siguientes características:

• Profundidad de 30 a 55 cm, dependiendo de un nivel o dos. (ver fig.
anterior)
• Separación máxima de 4 metros en las contratrabes para formar los
tableros de losa. (Un tablero de losa es aquel que está delimitado por
contratrabes que soportan muros de carga o no)
• Espesor de la losa de cimentación de 10 cm.
• Las contratrabes que estén soportando muros de carga serán de
sección de 15x30 cm tanto para uno o dos niveles.
• Las contratrabes que no tengan muro sobre de ellas serán de 15x40
cm para casas de un nivel y de 15x55 cm para casas de dos niveles.


Zapatas Corridas – Armado y Dimensiones Generales:

Para casa de uno a dos niveles – Suelo Semiblando

15 15

Contratrabe
de 15x30 cm
Muro armada con Muro
AR EX 15x30-4
M

Var Alta R esistencia Var Alta Resistencia
Contratrabe de 15x30 cm
1
(4") @15 cm 1
armada con AR EX 15x30-4
M (4") @15 cm
60

60
4 var Alta Resistencia 2 var Alta R esistencia
1 1
( 4") corridas
( 4") corridas
30

30

15
15

15
5

5
PLANTILLA PLANTILLA

75 50

ZAPATA C R ID C TR
O R A EN AL ZAPATA C R ID D LIN ER
O R A E D O
PAR U N
A N IVEL PAR U N
A N IVEL
SUELOSEM IBLAN O
D SUELOSEM IBLAN O
D

15 15

Contratrabe
de 15x30 cm
AR EX 15x30-4
M

Var Alta R esistencia
1
(4") @15 cm armada con AR EX 15x30-4
M Var Alta Resistencia
60

60

4 var Alta R esistencia ( 5 ") @15 cm
16
3 var Alta R esistencia
1 1
( 4") corridas
( 4") corridas
30

30

15
15

15
5

5

PLANTILLA PLANTILLA
110 80

ZAPATA C R ID C TR
O R A E D O
PAR D S N
A O IVELES PAR D S N
A O IVELES
SUELOSEM IBLAN O
D SUELOSEM IBLAN O
D


Cimentaciones

Para casa de uno a dos niveles – Suelo Duro

15 15

Contratrabe
de 15x30 cm
AR EX 15x30-4
M

Var Alta Resistencia Var Alta Resistencia
1
(4") @15 cm 1
armada con AR EX 15x30-4
M (4") @15 cm
60

60
1 1
( 4") corridas
( 4") corridas
30

30

15
15

15
5

5
PLANTILLA PLANTILLA
60 50

ZAPATA C R ID C TR
O R A E D O
PAR U N
A N IVEL PAR U N
A N IVEL
SU ELOD R
U O SU ELOD R
U O

15 15

Contratrabe
de 15x30 cm
AR EX 15x30-4
M

Var Alta R esistencia
Contratrabe de 15x30 cm Var Alta Resistencia
1
(4") @15 cm armada con AR EX 15x30-4
M 5
"
(16 ) @20 cm
60

60

1
( 4") corridas (14") corridas
30

30

15
15

15
5

5

PLANTILLA PLANTILLA
80 60

ZAPATA C R ID C TR
O R A E D O
PAR D S N
A O IVELES PAR D S N
A O IVELES
SU ELOD R
U O SU ELOD R
U O


Para casa de uno a dos niveles – Sobre Roca

15
MURO
PROYECCIO N
DE CASTILLOS

Nivel de Piso Terminado 30
ARM EX
15-30-4

RELLENO CO PACTADO
M
CON TEPETATE PARA DAR
NIVEL DE DESPLANTE Nivel de Terreno Natural
DE PISO TERMINADO
20

PENETRAR CASTILLO S
EN ROCA M INIM 20 CM
O PLANTILLA
Y RELLENAR CO N
CONCRETO
ROCA

ZAPATA CORRIDA DE LINDERO
PARA UNO O DO NIVELES
S
SO BRE ROCA

15

PROYECCIO N MURO
DE CASTILLOS

Nivel de Piso Terminado ARM EX
30
15-30-4

RELLENO CO PACTADO
M
CON TEPETATE PARA DAR
NIVEL DE DESPLANTE Nivel de Terreno Natural
DE PISO TERMINADO
20

PENETRAR CASTILLO S
EN ROCA M INIM 20 CM
O PLANTILLA
Y RELLENAR CO N
CONCRETO
ROCA

ZAPATA CORRIDA CENTRAL
PARA UNO O DO NIVELES
S
SO BRE ROCA


Cimentaciones

En todos los casos anteriores las cimentaciones, van sobre una plantilla de
concreto pobre de 5 cm de espesor, y un piso o firme de concreto de 7 cm
de espesor mínimo.

MATERIALES PARA USAR EN LAS CIMENTACIONES

El material con el cual se construye todas las cimentaciones superficiales,
es el concreto reforzado, con una resistencia a la compresión de 200
kg/cm2.
TABLA DE PROPORCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO

BULTO DE ARENA GRAVA AGUA
USOS
CEMENTO BOTES BOTES BOTES

Losas, Castillos y
1 4¼ 5½ 1¾
Zapatas

Losas y Columnas
1 3½ 4½ 1½
Especiales


En el caso de las zapatas corridas se utiliza también piedra braza, que es la
manera tradicional de construirlas, pero mas cara y mas pesada, que la de
concreto reforzado.

Aceros de refuerzo

CONCEPTOS CONSTRUCTIVOS

Excavaciones:

Las excavaciones son de tres tipos: superficiales medianas y profundas.
Las superficiales se hacen hasta un metro de profundidad, en cualquier


Cimentaciones

terreno, pudiendo servir para construcciones de poca carga como son las
casa de uno a dos niveles.

Las medianas son aquellas que van de 1 a 3 mts de profundidad y las
profundas son mayores a los 3 mts.

La Plantilla:

Es un concreto pobre o de baja resistencia (f´c=100 Kg. /cm2) que se
extiende sobre el área requerida para recibir a la cimentación; tiene la
finalidad de lograr una mayor uniformidad en la repartición de cargas y una
superficie pareja para el desplante de la cimentación, además de dar mayor
protección a la cimentación contra suelos corrosivos.

Rellenos:

Son trabajos de extensión, compactación y nivelación de suelos, que
consiste en regresar normalmente el material producto de la excavación a
la zanja o cepa, apisonándolo en capas de 20 cm, después de colocado el
cimiento.

También se utiliza para el relleno material de banco de buena calidad, por
ejemplo el tepetate. Sobre todo cuando se trata de rellenos que sirven para
dar el nivel de piso del proyecto, o formar plataformas de desplante en
terracerías. Para los rellenos se emplean materiales seleccionados limpios,
naturales, adecuados para este fin (grava, arena, arcilla o concreto).


PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

Limpieza y desbroce del terreno:

Primero hay que limpiar el terreno de basura, hierbas desde sus raíces, piedras,
escombros etc. y de todo lo que estorbe las maniobras para la construcción.

Esta limpieza del terreno es con el objetivo de poder realizar el trazo y el
nivelado del terreno, y detectar huecos u hoyos en el terreno.


Cimentaciones

Trazo y nivelación de la excavación:

El trazo del terreno consiste en medir perfectamente el terreno o predio y
marcar sus límites y cruces con hilos (hilada). En este trazo se señala en
dónde se colocan los cimientos y muros de la construcción. En esta etapa
es importante medir con precisión, porque se evitarán muchos problemas a
futuro. Todas las casas deberán tener una misma alineación y ninguna de
ellas puede estar fuera del límite, en relación a las otras casas de la misma
calle.


Nivelación de la Obra:

Es importante tomar en cuenta que el nivel de piso terminado de la casa
debe quedar 18 cm más alto que el nivel de banqueta, que es por lo menos
la altura de un escalón. Así de esta manera no entrara agua cuando llueva.

De la misma manera el nivel de banqueta debe quedar 15 cm más alto que
el nivel de la calle. Si hablamos de un piso de mosaico, se debe considerar
un firme de concreto de 7 cm de grueso y 3 cm para el mosaico, por lo que
el terreno bien apisonado después de humedecerlo, queda 8 cm arriba del
nivel de la banqueta.


Cimentaciones

Excavaciones de zanjas:

Una vez realizados el trazo y la nivelación de la obra, e identificado el tipo de
suelo, se procede a la excavación de las zanjas donde se construirán los
cimientos, también deben contener las líneas hidrosanitarias y eléctricas.


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