cimentacion final
DESCRIPTION
Cimentacion De concreto.TRANSCRIPT
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 1
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
Ma. Catalina Becerra González
Natalia Cuellar Salinas
Luisa Fernanda Díaz Bernal
Camilo Andrés González Ayala
Asignatura: Materiales
Presentado a: Ingeniero Pedro Nel Quiroga Saavedra
ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
17 de Mayo del 2015
Bogotá D.C
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 2
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 3
1. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 4
1.1 OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 4
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................... 4
2. MARCO TEORICO ...................................................................................................................... 5
3. DISEÑO DE CIMENTACIÓN ..................................................................................................... 7
3.1 FORMA ................................................................................................................................... 7
3.2 MEZCLA DEL CONCRETO ................................................................................................ 9
4. RESULTADOS ........................................................................................................................... 12
5. ELABORACIÓN ......................................................................................................................... 13
6 INCONVENIENTES .................................................................................................................... 14
6.1 GRIETAS .............................................................................................................................. 14
6.2 PLACA .................................................................................................................................. 14
6.3 FORMA DE CONO TRUNCADO ...................................................................................... 15
6.4 FORMALETA ....................................................................................................................... 16
7. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 17
8. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 18
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 3
INTRODUCCIÓN
A lo largo de los años se han desarrollado nuevas técnicas en cuanto a la
construcción, uno de esos avances, se ha desarrollado quizá en la parte más
importante de la construcción, la cimentación. Se define como cimentación a la parte
inferior de una estructura que penetra en el suelo para transmitir las cargas
estimadas de la construcción: las permanentes, las propias de edificio y las
accidentales. En este informe se trabajara sobre una cimentación flotante, la cual
tiene como característica, debido al suelo en el que se va a trabajar, diseñar un
elemento o placa maciza o aligerada capaz de soportar las cargas y distribuirlas
uniformemente debido al estudio de suelos. Como nuestro “suelo” se trata
simplemente de agua, y se asume que el fondo está a gran profundidad, se debe
diseñar una cimentación que a partir del principio de Arquimedes, pueda flotar
debido a la fuerza de empuje, y que además pueda soportar cierta cantidad de carga
dispuesta a colocar (según su uso), sin caerse debido a fuerza de arrastre, hundirse
o agrietarse, para así proporcionar seguridad, el factor más importante quizá,
cuando se va a diseñar una estructura de cualquier tipo o para cualquier uso.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 4
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar un elemento de concreto de peso normal, sin el uso de agregados
livianos ni adiciones livianas como icopor, que sirva de cimentación flotante
en agua a 5 elementos de acero de aproximadamente 3 kg cada uno (16 kg
aprox. en total), colocados unos sobre otro.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Dimensionar un elemento que pueda flotar en el agua de acuerdo al principio
de Arquímedes.
Diseñar una mezcla de concreto que además de ser liviana, obtenga la mayor
resistencia posible para soportar los elementos a colocar.
Obtener la menor relación peso del elemento – peso aplicado para reducir
costos y material y utilizado.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 5
2. MARCO TEORICO
La cimentación es la parte estructural de un edificio, se encargan principalmente
de transmitir las cargas al terreno, la finalidad de la cimentación es sustentar
estructuras que garantizan la estabilidad y evitando daños a los materiales
estructurales y no estructurales, teniendo en cuenta diferentes factores como la
resistencia del terreno, las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden,
tales como el efecto del viento.
La cimentación debe estar proyectado contemplándose diferentes variables, para
evitar agrietarse, hundirse, inclinarse o colapsar, debe tener la suficiente
resistencia para soportar el peso del edificio teniendo en cuenta que este debe
tener pilares, vigas, paredes entre otras.
La correcta clasificación de los materiales del subsuelo es un paso importante para
cualquier trabajo de cimentación, porque proporciona los primeros datos sobre las
experiencias que puedan anticiparse durante y después de la construcción.
TIPO DE CIMENTACIONES Y MODO DE CONSTRUCCIÓN.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Zapatas
Una zapata él una ampliación de la base de una columna o muro que tiene por
objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades
del suelo. A las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o
zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama zapata
corrida o zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata
combinada. Una forma especial de zapata combinada que se usa normalmente en
el caso que una de las columnas soporte un muro exterior es la zapata en
voladizo.
Losas de cimentación
Consiste en soportar todo el edificio sobre una losa de hormigón armado, extendido a una
superficie tal que, tomando la carga total que transmite el edificio y dividiéndola sobre el
área de la placa no solicite al suelo bajo un esfuerzo mayor que el de su capacidad portante
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 6
admisible. Para edificios pequeños el espesor de losa puede estar comprendido entre 15 y
22.5 cm y para edificios algo mayores se usan espesores de losa, comprendidos entre 22.5
y 37.5 cm.
Placa flotante
Se utiliza cuando los terrenos son muy malos y no hay necesidad de colocar
pilotes o el terreno firme está a demasiada profundidad y no justifica el costo.
Cuando la capacidad portante del suelo es muy pequeña y el peso del edificio
bastante, puede suceder que el lote de que se dispone no tenga un área
suficiente para albergar una losa de cimentación que distribuya la carga; en tal
caso, se sugiere construir un cimiento que, a la manera de un barco, flote sobre el
suelo. Si el suelo excavado tiene un peso aproximado al del edificio que se le
dispone encima, se comprende que el incremento de presión sufrido en el plano
de cimentación sea casi nulo. Se debe recordar que cuanto mayor es la
profundidad, el suelo que allí se encuentra está más comprimido y por lo tanto
mayor es su capacidad portante.
CIMENTACIONES PROFUNDAS:
Pilotes
Son cimientos aislados que su forma es prismática, con base de polígonos, regulares y circulo, está compuesto de cabeza, cuerpo y punta. Se usan en terrenos de baja capacidad portante (mala resistencia del terreno a la comprensión) en donde el suelo firme está a gran profundidad; pueden trabajar por fricción o apoyo de punta; pueden ser en concreto o madera; y pueden ser prefabricados o elaborados en sitio.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 7
3. DISEÑO DE CIMENTACIÓN
3.1 FORMA
Después de investigar e idear varias posibles formas, recurrimos a un diseño en forma de
caja pues no solo era más práctico a la hora de realizar la formaleta, sino que viéndolo
desde el punto de vista del Principio De Arquímedes, habría una mayor área de contacto
con el agua lo que se vería reflejada en un mayor desplazamiento de la misma.
Una vez definido el diseño, se planteaba el problema de las medidas que debía tener, pues
una forma muy grande podría cumplir los requerimientos pero no sería la más óptima en la
relación peso de la estructura/peso que debe resistir, además que el costo sería mucho
mayor.
Por lo tanto las medidas finales fueron las siguientes:
El volumen total fue de: 0,018 𝑚3
De esta manera hicimos uso del Principio De Arquímedes para garantizar
Volumen caja (𝒎𝟑) 0,018
Densidad (kg/𝒎𝟑) 2200
Gravedad (m/𝒔𝟐) 9,8
Elem acero (kg) 16
Wtotal (N) 544,88
EMPUJE
Densidad (kg/m3) 1000
V sumergido (m3) 0,06
Gravedad (m/s2) 9,8
E Total (N) 588
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 8
Donde:
Para garantizar la flotabilidad de la cimentación, el empuje debe ser mayor que el peso total,
el cual incluye peso propio de la cimentación y peso que debe soportar.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 9
3.2 MEZCLA DEL CONCRETO
a. Asumimos una relación agua/cemento de 0,6 para tener una mezcla más ligera, menos densa que nos permitiera tener una reducción en la densidad final del concreto.
b. También fue necesario asumir un asentamiento de 7cm, pues de esta manera lograríamos obtener una mezcla fluida y manejable que permitiera llenar todos los espacios de la formaleta correctamente.
c. Para la densidad promedio de los agregados, decidimos tomar como parámetro la densidad utilizada en el Laboratorio de Materiales en la elaboración de los cilindros, pues los agregados que utilizamos fueron los mismos.
d. Dado que el agregado grueso tenía un TMN mucho mayor al que requeríamos, debimos hacer un tamizado para obtener el agregado que se adecuaba a nuestra necesidad.
Cantidad de cemento
0.6 =220
𝑘𝑔𝑚2
𝑐
𝑐 =220
𝑘𝑔𝑚2
0.6
𝑐 = 367 𝑘𝑔
𝑚3
𝑎
𝑐= 0.6 𝐴 = 220
𝑘𝑔
𝑚3
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 10
Contenido de agregados
1𝑚3 = (∀𝑐 + ∀𝐴 + ∀𝐴𝑖𝑟𝑒+∀𝐴𝑔)
1𝑚3 = (𝑐
𝜌𝑐+
𝐴
𝜌𝐴+ ∀𝐴𝑖𝑟𝑒+∀𝐴𝑔)
1𝑚3 = (367
2400+
220
1000+
2.0
100+∀𝐴𝑔)
∀𝐴𝑔= 0.61𝑚3
𝜌𝑝𝑟𝑜𝑚𝐴𝑔 = 2639.03
𝜌𝐴𝑔 =𝑚𝐴𝑔
∀𝐴𝑔
𝑚𝐴𝑔 = 𝜌𝐴𝑔 ∗ ∀𝐴𝑔
𝑚𝐴𝑔 = 2639.03𝑘𝑔/𝑚3 ∗ 0.61𝑚3
𝑚𝐴𝑔 = 1609.8 𝑘𝑔
Aproximadamente
𝑚𝑎=1126.9 𝑘𝑔
𝑚𝑔 = 482.94𝑘𝑔
Volumen total para fabricar Cajón flotante
𝑉𝑐𝑎𝑗𝑎 = 0,018 𝑚3
Cantidad de cemento para 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 6.606 𝑘𝑔
Cantidad de agregado fino para 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
1𝑚3 367𝑘𝑔
0,018 𝑚3 𝑥
1𝑚3 1126.9 𝑘𝑔
0,018 𝑚3𝑥 𝑥
𝑐 = 367 𝑘𝑔/𝑚3
𝐴 = 220 𝑘𝑔/𝑚3
𝜌𝑐 = 2400 𝑘𝑔/𝑚3
𝜌𝐴 = 1000 𝑘𝑔/𝑚3
𝑚𝐴𝑔 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑚𝑔 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎𝑠
𝑚𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑠
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 11
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑔 . 𝑓𝑖𝑛𝑜 = 20.3𝑘𝑔
Cantidad de agregado grueso para 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑔. 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜 = 8.7𝑘𝑔
Cantidad de agua para 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 4 𝑘𝑔
Cantidades necesarias
Material Cantidad(Kg)
Cemento 6.606
Ag. fino 20.3
Ag. grueso 8.7
Agua 4
1𝑚3 220𝑘𝑔
0,018 𝑚3 𝑥
1𝑚3 482.94𝑘𝑔
0,018 𝑚3 𝑥 𝑥
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 12
4. RESULTADOS
El resultado final el día de la prueba fue que nuestra cimentación aunque tenía
algunas pequeñas filtraciones de agua, resistió las placas y el ladrillo requerido
durante los 10 minutos de la prueba.
Pasados los 10 minutos, la pusimos a prueba poniéndole más peso, al final a parte
de los 16kg reglamentarios, resistió 4 ladrillos más, cuyo peso unitario era de 2300
gr, para un total aproximado 25 kg.
Figura. Cimentación con peso reglamentario Figura. Cimentación con peso extra
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 13
5. ELABORACIÓN
Llenar la formaleta con la mezcla
Desencofrar y reparar la cimentación
Formaleta realizada en madera aglomerado
Realizar la mezcla
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 14
6 INCONVENIENTES
6.1 GRIETAS
Nuestra formaleta estaba diseñada en madera; cuando terminamos de fundir, lo
dejamos en la universidad un fin de semana mientras pasaban unos 3 días antes de
poder desencofrar. No tomamos la precaución de dejarlo en un lugar alto, lejos del
alcance del agua. Ese mismo fin de semana llovió tanto que se encharcó la zona en
la que habíamos dejado la formaleta, esto ocasionó que la madera absorbiera el agua
y se expandiera generando grietas en la cimentación.
En una primera instancia pensamos la posibilidad de tener que volver a realizar todo
el proceso, pero pensamos también la opción de resanar las grietas, el proceso para
repararlo fue el siguiente:
a. Sellamos por fuera con silicona. b. Hicimos una mezcla lechosa de cemento y agua y la fuimos inyectando
con jeringas. c. Sellamos de nuevo con silicona por dentro y por fuera. d. Utilizamos un alambre que sirviera de amarre y le diera mayor estabilidad
garantizando que no se abrieran más.
6.2 PLACA
Para colocar las pesas una sobre otra necesitamos hacer una placa delgada de 2 cm
para posteriormente pegarla con mortero sobre el cajón ya antes mencionado, la
mezcla la hicimos 4 días antes del concurso, usamos como formaleta las mismas
tablas de madera que usamos para el cajón y desencoframos el día anterior del
concurso. Nuestro inconveniente fue que apenas desencoframos la placa delgada se
rompió en pedazos y no era posible repararla, esto pudo ser debido a que esta no
tenía refuerzo o la mezcla quedo mal hecha.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 15
6.3 FORMA DE CONO TRUNCADO
Como una segunda opción en cuestión de forma, escogimos un cono truncado de 20
cm de alto con un diámetro de 30 cm que haciendo los cálculos de empuje este era
mayor con relación al peso de la estructura, nuestros inconvenientes fueron:
a. como formaleta usamos un balde mostrado en la figura y para llenarlo debíamos
pañetar dentro del balde, la mezcla no nos quedó muy manejable y fue muy
complicado darle el espesor que habíamos diseñado por lo que al desencofrar
teníamos espesores de 5 cm y una altura menor a 20 cm por lo que se fue al fondo
apenas lo probamos en la piscina.
b. La malla que utilizamos fue demasiado delgada y el concreto no se adhería a ella,
en vez de ayudarnos a que el concreto mantuviese su forma fue un obstáculo a la
hora de fundir.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 16
6.4 FORMALETA
En principio nosotros teníamos la idea de pañetar una madera delgada y no removerla
entonces compramos una madera muy delgada de 3mm de espesor e hicimos
nuestra formaleta pegándole palos de balso, luego al analizar que pañetar era un
poco complicado y no tan óptimo para tener un espesor homogéneo para todo el
cajón, decidimos hacer un cajón más pequeño para acomodarlo dentro del cajón mas
grande para que de esta manera pudiéramos llenarla y obtener el espesor requerido,
el inconveniente fue la madera demasiado delgado pues cuando estábamos
fundiendo se pandeaba e incluso la formaleta se despegó por la fuerza que ejercía
el concreto sobre la pared delgada de madera.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 17
7. CONCLUSIONES
Para hacer una formaleta es necesario tener en cuenta el material, la manera en la
que se va a fundir y la manera en cómo se retirara la formaleta , el material por que
el concreto no es liviano y puede deformar la formaleta y no obtener lo que realmente
necesitamos , debemos prever como se va a fundir el concreto y si nuestra formaleta
es eficaz para lo que queremos hacer y por último la manera en que se retirara ,
nosotros tuvimos inconvenientes para desencofrar pues la formaleta tenía muchos
tornillos y la madera muy gruesa para salir fácilmente entonces tuvimos que romper
la madera y eso nos llevó a tener varios inconvenientes.
La manejabilidad del concreto es un factor muy importante, aunque nosotros
queríamos una relación agua cemento baja para tener una mayor resistencia lo que
nosotros debimos mirar primero era la manejabilidad de este por ejemplo para
pañetar, esta fue una de las casusas por las que el cono truncado no funciono.
El curado es un factor muy importante y el desencofrar en el tiempo indicado también
lo es, nuestra placa delgada tubo esos dos problemas, no la hicimos a tiempo para
curarla y la desencoframos demasiado pronto, por esta razón su resistencia fue nula.
Para diseñar una cimentación flotante lo que se debe tener en cuenta es la geometría
de esta y para esto se debe aplicar muy bien el principio de Arquímedes para saber
si el empuje que genera el agua sobre la cimentación es mayor a su peso.
La elaboración de la mezcla puede traer complicaciones si no se realiza de manera
correcta, las condiciones climáticas , la inexactitud del peso del material, el no calcular
el desperdicio y no haber diseñado previamente la mezcla son factores que afectan
la calidad del concreto.
La estabilidad fue un problema bastante común cuando veíamos las cimentaciones
en el concurso, estas probadas fuera del agua resistían perfectamente el peso
requerido pero en el agua se comportaban de manera muy diferente.
Existen varias estructuras en el mundo que luego de ser reparadas funcionan muy
bien, este es uno de los trabajos de un ingeniero, idearse la manera de preservar la
vida de una estructura y que esta siga su funcionamiento eficazmente, y esto fue lo
que hicimos con nuestra cimentación, la reparamos , no la desechamos y al final
resistió aún más de lo que habíamos calculado.
CIMENTACIÓN ACUÁTICA DE CONCRETO
. 18
8. BIBLIOGRAFIA
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMICO/l
eccin_7_cimentacin.html