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EQUIPO DE NIVELACION

Niveles
Los niveles para ingenieros pueden compararse con los niveles que utilizan los albañiles. La diferencia entre ambos niveles es que el de ingeniero se monta en un tripie (para sostenerlo firmemente) y se visa a través de un anteojo o telescopio con objeto de transferir la linea de nivel a otro punto. Mientras que con el nivel del albañil se puede determinar si dos puntos separados unas cuantas pulgadas entre si están en un plano nivelado, el nivel para ingenieros permite deducir si dos puntos separados entre si unos cientos de pies están en una linea de nivel.
En la misma forma que hay varios tipos de niveles de albañil por ejemplo, niveles de manguera y de regla también hay diversos tipos de niveles para ingenieros. Aunque algunos niveles tienen características diferentes en relación a otros, todos tienen en común ciertos componentes básicos.
La figura 5-1 indica los componentes mas importantes de un nivel para ingenieros.

  • Lente ocular. es el lente ajustable a través del que mira el observador. El ocular se rota para enfocar los hilos cruzados.
  • Telescopio o anteojo. es el tuno que sostiene a todos los lentes y mecanismos de enfocado en su posición correcta.
  • Protección para el sol. extensión de metal o plástico que puede colocarse sobre el lente del objetivo para protegerlo de cualquier daño y reducir el deslumbramiento cuando el nivel este en uso. 
  • Perilla para enfocar. es una perilla de ajuste que enfoca internamente el nivel en el objeto deseado.
  • Circulo horizontal
  • Tornillos niveladores. son tornillos ajustables para nivelar el aparato.
  • Base. se trata de una base de rosca de 3 1/2 por 8 in (89 por 203 mm), la cual asegura el aparato al tripie.
  • Plomada, gancho y cadena. el gancho y la cadena están centrados debajo del nivel y en ellos se inserta la plomada si es necesario girar ángulos. estos artefactos no se muestran en la ilustración.
  • Centro de desplazamiento. Permite ubicarse en forma exacta sobre un punto dado.
  • Placa con nombre y el numero de serie.
  • Tornillo tangencial del movimiento horizontal. es un tornillo de ajuste que permite alinear en forma exacta los hilos cruzados y el objeto visado dentro del plano horizontal.
  • Tornillo de presión del movimiento horizontal. Es un tornillo de ajuste que permite alinear en forma aproximada los hilos cruzados y el objeto visado dentro del plano horizontal.
  • Tubo de nivel. Es un tubo de vidrio graduado, lleno de un liquido, paralelo a la linea de visual del telescopio



*IMAGEN*


Tripies
El tripie sostiene la plataforma o base del nivel y la mantiene estable durante las observaciones.

Estadales.
Un estadal es, en esencia, una cinta que se sostiene en forma vertical y que sirve para medir una distancia vertical (diferencia en elevación o desnivel) entre una visual y un punto especifico que este abajo o arriba de ella. El punto puede ser una estación permanente, como un banco de nivel o una superficie natural o artificial.
Existen diferentes tipos de estadales. El estadal Florida, el estadal California y el estadal tipo Detroit son algunos de ellos, pero el estadal tipo Filadelfia es, con mucho, el mas utilizado. El estadal tipo Filadelfia estándar es una vara de madera graduada que consta de dos secciones. Puede extenderse de 7.1 a 13.1 ft (2.2 a 4.0 m). Las graduaciones en la regla son en pies, décimos de pie y centésimos de pie. En lugar de utilizar una linea pequeña o alguna señal para marcar los centésimos, los espacios entre pares alternos de graduaciones se pintan de negro sobre un fondo blanco. En esta forma, la marca para cada centésima es la linea entre los colores, correspondiendo valores pares a la parte superior del negro y valores impares a la inferior. Los décimos de pie y los pies están numerados en negro y rojo, respectivamente. Por lo regular el observador lee directamente el estadal mientras mira a través del telescopio. Este estadal puede usarse junto con el nivel, el tránsito, el teodolito y, ocasionalmente, con el nivel de mano, para medir la diferencia en elevaciones.
Miras para el estadal. 
Algunas condiciones que entorpecen las lecturas directas, tales como la baja visibilidad, las distancias largas o las observaciones obstruidas por arbustos u hojas hacen necesario usar miras del estadal. La mira se utiliza también cuando se desea fijar una lectura en el estadal para asignar numerosos puntos con respecto a la misma elevación desde una posición del aparato.
Las miras en el estadal tipo Filadelfia son ovales, generalmente, con el eje largo formando angulo recto con el estadal y los cuadrantes pintados de rojo y blanco en forma alterna. La mira se sujeta en su sitio por medio de un tornillo de mariposa. Tiene una abertura rectangular de ancho aproximadamente igual al del estadal y una altura de 0.15 ft (4.15 cm), a través de la que se puede observar el estadal. Se monta una escala de vernier en la orilla de la abertura, de modo que coincida el cero con la linea horizontal de la mira para lecturas de milésimas de pie.
Niveles de mano
El nivel de mano, como todos los niveles topográficos, es un instrumento que combina un tubo para nivelar y un ocular.
El nivel de mano del localizador debe su nombre a que es sostenido manualmente enfrente del ojo. para obtener mayor estabilidad, el nivel de mano puede apoyarse en un árbol, en una vara, herramienta o en cualquier objeto que este a la mano. El nivel incluye una linea horizontal de referencia. El tubo de nivel esta montado en una ranura en la que se fija un espejo a 45º. Esto permite al observador visar a través del nivel y ver al mismo tiempo el terreno o el objeto, la posición de la burbuja y la linea indice. Las distancias que se observan con nivel de mano son cortas, ya que éste no tiene capacidad de amplificación.
El nivel de mano Abney es mas especializado y contiene un arco graduado que permite la lectura del angulo vertical y los porcentajes de grado. Este nivel topográfico tiene un arco reversible montado en un extremo. El arco esta dividido en grados en un lado y en porcentajes de grado en el otro. El nivel esta unido al eje de rotacion del brazo graduado. La burbuja se centra moviendo el arco y no el tubo del nivel, como en los niveles descritos ates. Asi, la diferencia entre la linea de visual y el eje de la burbuja de nivel puede ser leída en grados o porcentajes de grado a partir de la posicion del indice del brazo de arco. El espejo a 45º y el mecanismo para efectuar observaciones (y que permite observar el terreno, la burbuja y la linea de referencia) son iguales que en los niveles de mano para localización.
Cintas
Las cintas se usan en topografía para medir distancias horizontales, verticales y en pendiente. Por lo común, se usan cintas o bandas de acero. Estas ultimas son las mas precisas entre los diversos tipos de cintas para medir y pueden usarse en trabajos en que se midan distancias con una precisión de hasta un segundo orden.

Generalidades del Transporte

Los medios de transporte son los diferentes sistemas o maneras de desplazar un determinado contenido de un lugar a otro.  
Cada uno de ellos necesitará unas infraestructuras diferentes para su funcionamiento: Vías férreas y estaciones para el tren, carreteras para los automóviles, aeropuertos para los aviones, y puertos náuticos para los barcos.
La invención de la rueda revolucionó la vida humana desde el principio de los tiempos. Cuando se inventó, se le añadió tracción animal, creándose así las carretas.
Las ruedas de este transporte eran realizadas con madera.
El sistema de transporte requiere de varios elementos, que interactúan entre sí, para la práctica del transporte y sus beneficios:
La infraestructura, que es la parte física de las condiciones que se requieren para dar aplicación al transporte, es decir se necesitan de vías y carreteras para el transporte terrestre urbano, provincial, regional e internacional. Otra parte de la infraestructura son las paradas y los semáforos en cuanto al transporte urbano.
El vehículo o móvil, es el instrumento que permite el traslado de personas, cosas u objetos, de un lugar a otro.
El operador de transporte, es la persona encargada de la conducción del vehículo ó móvil, en la cual se van a trasladar personas, cosas u objetos.
Las normas y leyes, Es la parte principal del sistema de transportes, es la que dictamina la manera de trasladarse de un lugar a otro, asimismo es la que regula y norma la operación de todos los demandantes y ofertantes del servicio de transporte.

HISTORIA DE LOS CAMINOS

1. LOS PRIMEROS CAMINOS
Desde la antigüedad, la construcción de vías de comunicación ha sido uno de los primeros signos de civilización avanzada. Cuando las ciudades de las primeras civilizaciones empezaron a aumentar de tamaño y densidad de población, la comunicación con otras regiones se tornó necesaria para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores. Entre los primeros constructores de carreteras se encuentran los mesopotámicos. 
Uno de los inventos que sin duda revolucionó el mundo del transporte en la antigüedad fue la rueda, inventada probablemente por sumerios, acadios,... pueblos mesopotámicos que en los albores de la Historia, aproximadamente en el tercer milenio a.C., se vieron en la necesidad de comerciar gran cantidad de productos y de transportarlos; para llevar una contabilidad detallada de los productos comercializados surgió la escritura, y para su transporte surgió el carro con ruedas. Nacía el concepto de giro sobre un eje, muy importante también a la hora de fabricar cerámica, por ejemplo a torno. Una pintura de un primitivo vehículo rodado hallada en Iraq, demuestra que hace 5.000 años ya era conocida y utilizada, aunque no estaba generalizada, o por lo menos no constata esa generalización el registro arqueológico.
2. LAS CALZADAS ROMANAS
Es de todos conocido que los más grandes constructores de caminos del mundo antiguo fueron los Romanos, que construyeron una red de vías de comunicación muy eficiente y sin igual hasta los tiempos actuales. El desarrollo de la red de calzadas, que llegó a tener más de 80.000 km. de longitud, se produjo al mismo tiempo que su expansión territorial; su imperio se desarrolló partiendo de una ciudad-estado que fue invadiendo otros pequeños estados limítrofes, construyendo caminos que enlazaban las regiones ocupadas para ayudar consolidar sus conquistas. Así pues, es lógico deducir que la construcción de una sólida red de calzadas fue uno de los pilares de la colonización romana.
En un principio dicho sistema de vías fue diseñado con fines militares y políticos: mantener un control efectivo de las zonas incorporadas al Imperio era el principal objetivo de su construcción; posteriormente, las calzadas adquirieron una importancia económica añadida, pues al unir distintas regiones facilitaban el comercio y las comunicaciones.
La técnica de construcción de calzadas
Generalmente las calzadas se construían en línea recta, tomando la ruta más directa allá donde fuera posible. Cuando las montañas no lo permitían, los ingenieros de la época diseñaban y construían complicados sistemas de circunvalación. Los logros romanos en este campo son del todo meritorios, dado que los agrimensores –antiguos topógrafos- tenían que replantear la línea de un nuevo camino y hacerlo tan recto como fuera posible privados de los instrumentos modernos de los que hoy en día disponemos y frecuentemente en circunstancias topográficas y climáticas muy desfavorables.
Así, la sección-tipo de una calzada romana se hallaba integrada por las siguientes capas, en orden decreciente de profundidad:
-Un cimiento de piedras planas o statumen.
-Una capa formada por ripios y detritus de cantera, llamada rudus.
-Una capa intermedia de hormigón a base de piedra machacada y cal grasa, llamada nucleus.
-Una capa de terminación, formada por un enlosado de piedra sellado con mortero de cal, denominada summum dorsum
 Francia
Impulsado por el deseo de reducir el espesor de las capas que conforman el firme, su método de construcción se diferenciaba de los utilizados en Inglaterra por McAdam y Telford en que, aunque también utilizaba capas de áridos cuya granulometría iba aumentando con la profundidad, diseñó cada capa ligeramente bombeada –de sección transversal con una ligera pendiente a dos aguas, siendo el eje del camino el punto más alto- para así conseguir una mejor evacuación de las aguas hacia los flancos del camino. Estas capas eran las siguientes:
- Un cimiento a base de piedras gruesas hincadas a mano.
- Una capa de regulación constituida por fragmentos de piedras ordenadas y apisonadas a mano, que aseguraba la transmisión y el reparto de las cargas a la base.
 - Una capa de rodadura de unos 8 cm. de espesor, con áridos del tamaño de una nuez, machacados con maceta y colocados mediante una paleta. Esta capa, compuesta de piedras muy duras, aseguraba el bombeo del 3% en el origen.
Las primeras autopistas
El desarrollo de carreteras especiales en los Estados Unidos realmente proviene no del deseo de permitir la circulación de tráfico a motor sin ninguna clase de impedimentos, sino de consideraciones de tipo medioambiental. En 1.907 William White Niles, miembro destacado de la Sociedad Zoológica de Nueva York, convenció a la ciudad para que comprase las tierras existentes en ambas márgenes del Río Bronx para detener la contaminación de sus aguas; como parte de este plan y aprovechando el gran volumen de tierras extraídas, se construyó una carretera de cuatro carriles con  accesos limitados y ningún paso a nivel que interceptase su recorrido; fue el comienzo de la actual red de autopistas existente en este país.

LAS CARRETERAS ACTUALES

Las variables más importantes a tener en cuenta en la ingeniería de carreteras moderna son las pendientes del terreno sobre el que se construye la carretera, la capacidad portante tanto del suelo como del firme para soportar la carga esperada, la estimación correcta de la intensidad de uso de la carretera, la naturaleza geológica y geotécnica del suelo sobre el que va a construirse, así como la composición y espesor de la estructura de pavimentación.
El pavimento puede ser rígido o flexible, utilizando este último una mezcla de grava y arena con material bituminoso obtenido del petróleo y de los productos de la hulla. Esta mezcla es compacta, pero lo bastante plástica para absorber grandes golpes y soportar un elevado volumen de tráfico pesado. Los pavimentos rígidos se construyen con una mezcla de cemento Portland, grava y agregado fino. El espesor del pavimento puede variar de 15 a 45 cm., dependiendo del volumen de tráfico que deba soportar; generalmente se utiliza un refuerzo de acero en forma de malla reticulada para evitar la formación de grietas, fisuras, o incluso el desconchamiento y rotura del firme. Bajo el pavimento se coloca un lecho de arena o grava fina.
Desde mediados de este siglo ha comenzado a ser posible en determinadas circunstancias estabilizar el suelo en lugar de construir cimientos a base de tierras compactadas o de hormigón, siempre y cuando aquél sea lo suficientemente homogéneo. El cemento, la cal y el betún asfáltico son los aglomerantes más empleados en este tipo de tratamientos. Una vez escarificado el suelo se agrega un agente ligante, y la mezcla es regada y compactada, recubriéndose de una capa impermeable una vez haya endurecido.
INFRAESTRUCTURA Y SUPERESTRUCTURA
NUDOS
Los nudos –intersecciones y enlaces- surgen como una solución de continuidad al problema que plantea el cruce y unión de dos o más carreteras; estos puntos son sin duda críticos, ya que las condiciones de movimiento y comportamiento de los vehículos cambian en su entorno.
La diferencia fundamental entre intersección y enlace radica en la coincidencia o no de los planos de circulación de las distintas vías que concurren: en la intersección el cruce se realiza a nivel, es decir, los ejes de las diversas vías se cortan en un punto; en cambio, en el enlace el cruce se realiza a distinto nivel, intersectándose en este caso las proyecciones horizontales de los ejes.

Estructuras
Las estructuras no deben producir en el conductor sensación de encajonamiento y restricción, por lo que los estribos, muros y pilas deben quedar suficientemente retranqueados del borde de la calzada. Por otra parte, deben ajustarse al trazado de la vía y no al contrario.
En cuanto a la elección entre viaducto –puente- y túnel o paso subterráneo, la primera es preferible en zonas rurales y abiertas, prestándose la segunda a ambientes exclusivamente urbanos, donde conviven ambas soluciones. El viaducto suele ser la solución más económica.
En cuanto a su longitud, rara vez interesa que sobrepasen los 500 m. Su gálibo libre oscila entre los 5,30 y 5,00 m. de altura, reducible a 4,50 m. –e incluso inferiores- en casos especiales con un motivo suficientemente justificado.  

Drenaje transversal Puentes o Alcantarillas

  Las estructuras de drenaje más espectaculares en una vía terrestre son los puentes y las alcantarillas, responsables principales del drenaje transversal; es decir, del paso de grandes volúmenes de agua, arroyos, ríos, entre otros, a través de la obra, en una dirección perpendicular a ella. Suele llamarse a los puentes obras de drenaje mayor y a las alcantarillas de drenaje menor
Cunetas
Las cunetas son canales que se adosan a los lados de la corona de la vía terrestre, en el lado del corte en secciones de esta naturaleza; en cortes en balcón hay cuneta en un solo lado y en cortes en cajón, en ambos lados.
Otros tipos de drenajes son:
- Alcantarillas
- Vegetación
- Contracunetas
- Lavaderos
- Bajadas
- Bermas
- Bordillos

EL VEHÍCULO

El vehículo es el nexo entre el conductor que lo maneja y la vía que lo contiene, por lo que el estudio de sus características y comportamiento es fundamental. Los vehículos que se fabrican en la actualidad están destinados a muy distintos usos, por lo que sus características varían dentro de una amplia gama de formas, tamaños y pesos.
2.1. Tipos de vehículos
Los vehículos se clasifican en cuatro grandes grupos: biciclos, ligeros, pesados y especiales, aunque únicamente dos de ellos –ligeros y pesados- son significativos desde el punto de vista estadístico:
(a) Biciclos o motocicletas: Las motocicletas, ciclomotores y bicicletas conforman este grupo de vehículos caracterizado por sus reducidas dimensiones y gran movilidad. Su presencia en el tráfico no es excesivamente trascendente, aunque sí lo es su influencia en los accidentes.
Debido a su especial fragilidad y al hecho de estar impulsadas por tracción humana, las bicicletas precisan infraestructuras independientes (carril bici), aunque si éstas no existen circularán por las vías convencionales.
(b) Ligeros o turismos: Pertenecen a este grupo los vehículos de cuatro ruedas destinados al transporte de entre una y nueve personas o de mercancías ligeras, popularmente conocidos como coches o vehículos turismo. También pueden englobarse dentro de este grupo los vehículos destinados al transporte y reparto de mercancías no muy voluminosas, como camionetas y pequeños furgones, e incluso los autobuses.
Este grupo es el más importante desde el punto de vista cuantitativo, ya que su participación en el tráfico es normalmente muy superior a la de los demás vehículos; por esta razón, sus características condicionan en gran medida los elementos relacionados con la geometría de la vía y la regulación del tráfico.
(c) Pesados o camiones: Constituyen una parte importante, aunque no mayoritaria, del tráfico. Las principales características que hacen que este grupo adquiera especial importancia en el diseño de carreteras son su elevado peso y dimensiones, que se convierten en condiciones de borde para el cálculo de los elementos resistentes de la vía –firmes y obras de fábrica- y condicionan los gálibos.
Conforman este grupo los camiones, con remolque, semirremolque o sin él, así como los autobuses y con menor importancia, los tranvías y trolebuses.
(d) Vehículos especiales: Son aquellos vehículos que, aun no encontrándose en proporciones significativas dentro del tráfico, sí lo condicionan debido a sus grandes dimensiones o a su lentitud de movimiento.
Pertenecen a este grupo los vehículos agrícolas, maquinaria de obra, carros, carretas y vehículos de similares características. Generalmente no son tenidos en cuenta en el diseño de vías públicas, salvo en determinadas zonas donde su presencia es más importante, como pueden ser los polígonos industriales
  

SEÑALIZACIÓN VIAL

La señalización en carretera está reglamentada por las normas y leyes emitidas por la SCT y el IMT.
La señalización surge por la necesidad de mantener informado al conductor del vehículo acerca de las características de la vía por la que circula y del entorno por el que ésta discurre. En este sentido, la misión de la señalización vial se define en tres puntos:
(a) Advertir de la existencia de peligros potenciales.
(b) Informar de la vigencia de ciertas normas y reglamentaciones en un tramo determinado de vía.
(c) Orientar al usuario mediante las oportunas indicaciones para que éste sepa en todo momento dónde está, hacia dónde va y qué dirección tomar para cambiar de destino.
Para llevar a cabo estos principios, la señalización debe cumplir una serie preceptos fundamentales sin los cuales su eficacia es más que dudosa:
(a) Claridad: La información debe ser presentada de forma que llame la atención del usuario y en zonas en que no dé lugar a una mala interpretación de la misma.
(b) Sencillez: El código empleado debe ser comprensible por cualquier usuario capacitado para la conducción. Además, no conviene densificar el contenido de la información suministrada, ya que lo más seguro es que no se interprete correctamente.
(c) Precisión: Es imprescindible que la información se suministre cuando el conductor la necesite, de forma que éste disponga de un tiempo de comprensión, decisión y reacción ante la advertencia visualizada. Tampoco debe suministrarse con demasiada antelación, ya que puede confundirlo.

(d) Universalidad: La interpretación del código y la representación del mismo debe ser homogénea, de forma que todo usuario sea capaz de recibir la información independientemente de la zona, provincia, región o país donde se encuentre.

ACERO ESTRUCTURAL


El Acero estructural es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso.
Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 MegaPascales.

Propiedades

Punto de fluencia
El punto de fluencia mide la fuerza mínima que crea una deformación permanente en el acero estructural. Como esta medida es bastante fácil de determinar, el punto de fluencia es un parámetro común observado en las especificaciones del acero estructural. El punto de fluencia se prueba determinando la forma de la recta de fluencia. Cuando ocurre la deformación permanente, esto significa que la estructura atómica y cristalina del acero ha cambiado. La medida se puede arrojar sobre un diagrama de deformación-carga que muestre la intersección de la curva correspondiente con la línea de fluencia. Un valor normal para el acero estructural es del 0,2%.

Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción mide cuánto estiramiento o tracción longitudinal puede soportar una pieza de acero estructural antes de romperse o deformarse permanentemente. Esta deformación permanente se conoce como punto de fractura. El valor se determina dividiendo el área o sección transversal del acero estructural por la cantidad de carga aplicada al material. La unidad de medida se expresa en libras por pulgada cuadrada o kilogramos por centímetro cuadrado. El acero estructural tiene una alta resistencia a la tracción cuando se lo compara con otros materiales como el hormigón, de modo que resulta en un excelente material para construcción. La resistencia a la tracción del acero estructural también es una de las propiedades medidas con mayor frecuencia.

Límite elástico
El límite elástico mide la máxima deformación del material estructural antes de ser destruido o incapacitado de usar de forma práctica, sin recobrar su posición funcional. Este límite se mide en el punto de deformación. Para que un material estructural pase la prueba elástica, cualquier deformación permanente que resulte de la aplicación de una carga, debe hacer que el material sea aún funcional para el uso al que está destinado. Si una pieza de acero estructural es dañada más allá de su límite elástico, incluso si no muestra signos de destrucción, puede aún tener un daño permanente oculto que comprometa la integridad del material. La unidad de medida de esta propiedad mecánica se conoce como módulo de elasticidad de Young, en honor a Thomas Young.

Módulo de cortante
Cuando el acero es sometido a fuerzas cortantes donde las fuerzas actuantes son paralelas al área del material, se tiende a producir un dislocamiento lateral de la estructura atómica del material.
El módulo de corte (G) se obtiene con la expresión

 Donde t  es el esfuerzo cortante, y  Y es la deformación cortante. El módulo de corte  se correlaciona con el módulo de elasticidad  mediante la siguiente expresión: 

Donde v es el módulo de Poisson con valor de 0.29 tanto para el hierro como para el acero.


Resistencia al impacto
La resistencia al impacto es una medida para determinar la capacidad que tiene un acero de absorber una cantidad de energía, al hacerle aplicaciones de cargas rápidas.
Una mediada confiable de la resistencia al impacto puede obtenerse a través de la tenacidad.
La tenacidad es la habilidad del acero para soportar cargas que produzcan fractura. Un material tenaz es definido es función a la resistencia a la propagación inestable de una fractura en presencia de una muesca.
Para tensión uniaxial, la tenacidad puede ser expresada como el área total bajo la curva de diagrama esfuerzo-deformación fuera del punto de fractura donde termina el diagrama. Pero, en general, es muy difícil encontrar un elemento en una estructura con solo esfuerzos uniaxiales de tensión requiriéndose un método numérico más complejo para determinar la tenacidad de un material

CIMENTACIÓN

Se entiende por cimentación a la estructura o parte de la misma destinada a soportar el peso de la construcción que gravitará sobre ella, y a transmitir sobre el terreno en que se encuentra desplantada las cargas correspondientes en una forma estable y segura para garantizar que la aplicación de las cargas unitarias serán compatibles con las propiedades mecánicas del terreno natural (o de preparación del terreno) en que se va a desplantar.
Toda construcción o estructura deberá ser soportada por una cimentación apropiada y que satisfaga todas las medidas de seguridad. Ninguna edificación se podrá erigir sobre un terreno lleno (cubierto, impregnado o mezclado) con algún desecho animal o vegetal (lodo, basura, materia orgánica) ni sobre restos de otras construcciones, y por lo regular será necesario una preparación del terreno, que consiste en limpiado, nivelado y, si es necesario, drenado y consolidado.

Es recomendable hacer un análisis del terreno y calcular el peso de la construcción antes de decidir el tipo de cimentación a emplear; también será necesario saber si la obra es de tipo provisional o permanente para saber qué tipo de material debe emplearse específicamente.

Considerando también la topografía del terreno se elegirá el tipo de cimentación más adecuada y más económica, dependiendo las características y propiedades físicas y químicas del material (textura, color, tamaño, calidad y resistencia a la humedad, agua y salitre y a los desgastes propios).

Las cimentaciones se dividen en:

 - Superficiales
 - Profundas

Todos los materiales de las cimentaciones y las propias cimentaciones ya efectuadas deben resistir el desgaste y descomposición que pueda provocar el terreno y agentes extraños, así como a la compresión a que sean sometidos.
Deben resistir a tres tipos de desgaste:

 - Desgaste propio: Dependiendo de la calidad del material y a la forma de que fue efectuado dicho cimiento (mala ejecución en el sistema constructivo), falta de impermeabilización o protección apropiada.
 - Desgaste por elementos naturales: Humedad, sol, viento, agua, etc.
 - Desgaste por peso excesivo



      Curva Esfuerzo-Deformación del Acero

      Curva esfuerzo deformación del acero

      La figura 2.2 representa en una gráfica, una curva típica esfuerzo-deformación (σ-ε) de ingeniería para un acero de bajo carbono (1020). Se observa la región elástica en la cual se cumple la Ley de Hooke denotada por la ecuación la deformación es proporcional al esfuerzo, hasta un valor de σE llamado “límite elástico”, a partir del cual empieza una deformación no recuperable, es decir, se entra a la región de deformación plástica, en la que ya no existe unarelación directa entre esfuerzo y deformación.

       El límite elástico de los materiales es un dato de suma importancia para el diseño, ya que el rebasar este valor conduciría a una deformación plástica, con pérdida de tolerancia y otros problemas. Uno de los principales objetivos de los tratamientos térmicos es precisamente la elevación del límite elástico, lo que implica un aumento de la resistencia del material a la deformación plástica; esto es lo que se entiende por “aumentar la dureza” de un material. También, a partir de dicho diagrama se pueden obtener las siguientes propiedades:
      • Límite proporcional: Es el mayor esfuerzo para el cual puede aplicarse la ley de Hooke. En otras palabras, es el esfuerzo en el extremo de la porción recta de la curva esfuerzo deformación
      • Resistencia Máxima: Es el mayor esfuerzo, basado en la sección original, que puedesoportar un material. También conocida como resistencia última.
      • Resistencia a la ruptura: Es el esfuerzo en un material, basado en la sección
      transversal original en el instante en que se rompe. También conocido como resistencia a la fractura.
      Elasticidad: Se refiere a la habilidad de un material para deformarse bajo una carga o esfuerzo y recuperar sus dimensiones originales cuando el esfuerzo se retira.
      Plasticidad: Es la cualidad de un material para deformarse bajo un esfuerzo o carga y retener esta deformación después de retirar la carga o esfuerzo.
      Resistencia a la cedencia o a la fluencia: Es aquel esfuerzo que causará en el material una cierta cantidad específica de deformación plástica. Usualmente se determina por el método de la mínima deformación permanente. La resistencia a la cadencia es el esfuerzo en donde se intersectan la línea curva y la línea recta en el diagrama de esfuerzo deformación.
      Porcentaje de alargamiento: Se obtiene comparando el alargamiento total en la
      fractura, con la longitud calibrada de la probeta. Las dos partes de la fractura se acoplan adecuadamente, y se mide la distancia entre las marcas de comparaciones; el alargamiento total es esta distancia menos la longitud inicial.





      TIPOS DE ZAPATA

      Entre las diversas zapatas de concreto reforzado de uso común se cuentan: las zapatas corridas para muros, las zapatas aisladas, las zapatas combinadas, las losas de cimentación y las cabezas de pilotes. En esta sección se presentan brevemente estos tipos de zapatas; el resto del capítulo se usa para proveer información más detallada acerca de los tipos más simples de este grupo.
       - Una zapata corrida [figura 12.1(a)] es simplemente una ampliación de la parte inferior de un muro, cuya finalidad es distribuir adecuadamente la carga sobre el suelo de la cimentación. Las zapatas corridas normalmente se usan en el perímetro de un edificio y a veces bajo los muros interiores.
       - Una zapata aislada o zapata para una sola columna [figura 12.1(b)] se usa para soportar la carga de una sola columna. Éstas son las zapatas más comúnmente usadas, en particular cuando las cargas son relativamente ligeras y las columnas no están muy cercanas entre sí.
       - Las zapatas combinadas se usan para soportar las cargas de dos o más columnas [Figura 12.1(c)]. Una zapata combinada puede ser económica cuando dos o más columnas fuertemente cargadas están separadas entre sí a una distancia tal que sus zapatas individuales quedarían traslapadas. Generalmente, las zapatas individuales son cuadradas o rectangulares y si se emplearan para columnas localizadas en los linderos del terreno, se extenderían más allá de éstos. Una zapata para tal columna, combinada con otra para una columna interior, puede diseñarse de manera que no sobrepase los linderos de la propiedad.
       - Una plancha de cimentación o losa de cimentación o cimentación flotante [figura 12.1(d)] es una losa continua de concreto reforzado sobre un área grande que se usa para soportar muchas columnas y muros. Este tipo de cimentación sirve cuando la resistencia del suelo es baja o las cargas de las columnas son grandes, pero no se usan pilotes o cajones de cimentación. Para tales casos, las zapatas aisladas resultarían tan grandes que sería más económico usar una losa continua sobre toda el área. El costo de la cimbra para una losa de cimentación es mucho menor que el costo de la cimbra para un gran número de zapatas aisladas. Si se diseñan zapatas individuales para cada columna y su área combinada es mayor que la mitad del área contenida dentro del perímetro del edificio, usualmente es más económico usar una sola losa continua. Este tipo de cimentación es particularmente útil para reducir los asentamientos diferenciales entre columnas; esta reducción puede ser de 50% o mayor. Para este tipo de cimentación las excavaciones suelen ser bastante profundas. La meta es retirar una cantidad de tierra aproximadamente igual al peso del edificio. Si esto se hace así, la presión neta del suelo después de construir el edificio será teóricamente igual a la que existía antes de efectuar la excavación. Así el edificio flotará sobre la losa.
       - Las cabezas de pilotes [figura 12.1(e)] son losas de concreto reforzado que se usan para distribuir las cargas de las columnas a grupos de pilotes.







      Suma y resta de vectores

      Hay métodos para sumar cantidades vectoriales. No se suma como las cantidades escalares, que se rigen por lo rigen por los principios del álgebra, sino que para sumar vectores se debe considerar su magnitud, dirección y sentido, es decir, la orientación que tengan. Algo importante que se debe tomar en cuenta es que la magnitud de un vector siempre se toma como positiva. Un signo negativo indica que el vector cambia de sentido.

      Los vectores se suman mediante los siguientes métodos analíticos: 
      • Teorema de Pitágoras
      • Ley de senos y los cosenos
      • Método de componentes rectangulares
      El resultado de una suma o adición de vectores es un nuevo vector llamado resultante, que representaremos con la letra R y su correspondiente dirección θ. 

      Teorema de Pitágoras

      El método del teorema de Pitágoras se utiliza cuando dos vectores A y B son perpendiculares entre sí, esto es, forman un triángulo rectángulo. El teorema de Pitágoras establece que para cualquier triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos. Por lo tanto, para el caso de los vectores, la resultante R corresponderá a la hipotenusa; de esta manera, la magnitud de la resultante se determina aplicando el teorema de Pitágoras. La representación algebraica de este teorema es:
      En la siguiente figura se muestran tres vectores que forman un triángulo rectángulo, con  la aplicación del teorema de Pitágoras.


      Sistema Vectorial

      Un sistema vectorial es un conjunto de vectores. Los sistemas de vectores se clasifican en dos grupos:
      • No coplanares: son vectores que están localizados en distintos planos.
      • Coplanares: son vectores que se encuentran localizados en un mismo plano.
      Los sistemas coplanares y no coplanares se dividen en:
      1. Colineales: Son vectores que actúan sobre una misma línea de acción, tal como se muestra en la figura.

      1. Paralelos: Son vectores que tienen líneas de acción paralelas. Observa los vectores siguientes: 
        

      1. Concurrentes: Las líneas de acción de todos los vectores del sistema coinciden en un mismo punto (llegan o salen de él), tal como se muestra en la figura:

        Además de las fuerzas, existen otras cantidades vectoriales como son: la velocidad, el desplazamiento y la aceleración.

        Sistema de coordenadas cartesianas

        Al estudiar el movimiento de un cuerpo, se requiere un método matemático para describir su posición en el espacio en diferentes tiempos, y esta descripción puede hacerse por medio de coordenadas. El sistema de coordenadas que emplearemos es el "sistema de coordenadas cartesianas" llamado también sistema de "coordenadas rectangulares". En este sistema, un punto se designa con las coordenadas (x, y). En ocasiones es conveniente representar un punto en el plano por medio de sus coordenadas polares planas (r, θ). 

        Cantidades físicas

        En la física hay dos cantidades: escalares y vectoriales.
        Las cantidades escalares se definen como "aquellas que únicamente poseen magnitud, que se indica con un número y una unidad". (Giancoli, Douglas | 1997)
        Las cantidades vectoriales se definen como "aquellas que además de la magnitud y unidad, poseen una dirección y sentido, es decir, están orientadas". (Giancoli, Douglas | 1997)
        Gráficamente un vector es un segmento de recta dirigido, como se observa en la siguiente figura:
        Representación gráfica de un vector
        Un vector tiene las siguientes características:
        - Punto de aplicación u origen: Es el lugar en el que actúa la fuerza. Está representado por el origen del vector.
        - Magnitud o módulo del vector: Indica su valor, consta de un número y su unidad. Se representa por la longitud del segmento de acuerdo con una escala convencional.
        - Dirección: Es el ángulo que determina la línea de acción del vector.
        - Sentido: Señala hacia donde se dirige el vector. Se indica con una punta de flecha.

        Para dibujar un vector debes tomar como marco de referencia un sistema de coordenadas cartesianas en las que un punto arbitrario del sistema de identifica con las coordenadas (x, y).
        - La x es positiva a la derecha del origen y la y es positiva hacia arriba del origen de coordenadas.
        La x es negativa a la izquierda del origen y la es negativa hacia abajo del origen de coordenadas.
        - La dirección del vector se expresa en ángulos medidos en sentido contrario al movimiento de las manecillas del reloj, a partir del eje de las x positivo.
        - La dirección de un vector puede darse con referencia a las direcciones de los puntos cardinales: norte, sur, este, oeste.



        Notación científica