RESUMEN:
El objetivo de las cimentaciones en concreto es brindar un medio para que las cargas provenientes de la superestructura, concentradas en columnas o muros, se transmitan al suelo produciendo un sistema de esfuerzos resistibles de forma segura, con asentamientos tolerables y no diferenciales. Su escogencia depende de una variedad de factores que deben considerarse con el fin de brindar la estabilidad correspondiente al proyecto que se construirá.
Las cimentaciones en concreto están conformadas, en general, por elementos de gran volumen respecto a los demás que integran la estructura y normalmente son construidos en concreto reforzado de resistencias normales, pues generalmente por costos, no resulta favorable el uso de concretos de resistencias mayores.
El concreto tremie es una opción que también se emplea en construcción de cimentaciones profundas.
Existen dos tipos de cimentaciones, según la profundidad del estrato de suelo donde se apoyarán: cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas.
Cimentaciones superficiales
Son aquellas que se apoyan en capas superficiales del suelo, soportando las cargas a través de la ampliación de base. Se presentan como solución de cimentación para estructuras de poca altura o localizadas en suelos de fundación con capacidad portante aceptable.
1. Zapatas
Las zapatas son un tipo de cimentación superficial que puede ser empleada en suelos con una homogeneidad razonable y de una capacidad portante media o alta.
Zapatas aisladas y vigas de amarre
Se componen de un ancho prisma de concreto que recibe cargas de un elemento estructural vertical (muros o columnas) y las trasmiten a suelo de manera uniforme, anclando la estructura.
Las vigas de amarre son elementos estructurales de la cimentación que, colocados entre zapatas aisladas, impiden los desplazamientos causados por las cargas de la superestructura. La NSR-10 exige vigas de amarre entre zapatas aisladas, para todas las zonas de amenaza sísmica (baja, media y alta).
Zapatas corridas
Una zapata corrida es comúnmente utilizada como elemento de cimentación de sistemas estructurales con muros portantes o sobre la que se apoyan tres o más columnas de la superestructura. Este tipo de cimentación tiene una ventaja considerable frente a las zapatas aisladas, y es que tiene una menor sensibilidad de cara a un posible defecto local en el terreno, al distribuir de mejor manera las cargas de la superestructura.
En general las zapatas pueden subdividirse en varios tipos, de acuerdo con diferentes criterios como la relación entre el canto y el vuelo o la ubicación de la carga vertical. En la siguiente figura se hace una clasificación general de estas.
2. Placas de cimentación
Las placas flotantes o de cimentación brindan una solución efectiva a los casos en los que es necesario trasmitir las cargas al suelo a través de una gran área, de manera que los esfuerzos de contacto sean relativamente bajos. Su uso es común en edificios con sótanos sobre suelos de baja capacidad portante, donde la compensación entre el suelo excavado y el peso de la estructura permite que esta última “flote”. Su efecto es similar al de un barco en el agua.
Las cimentaciones en concreto dentro del proceso de construcción de cualquier edificación exigen máximo cuidado así que debe prestarse especial atención a cada detalle para evitar problemas, por ejemplo, realizar las inspecciones previas al vaciado.
Cimentaciones profundas
Las cimentaciones profundas están conformadas por un sistema de elementos estructurales que se encargan de trasmitir adecuadamente las cargas al suelo a profundidades considerables.
1. Pilotes
Los pilotes se consideran la opción principal para una cimentación profunda. Son elementos esbeltos que se introducen en el suelo por percusión o perforación buscando llegar a un estrato de suelo competente, según los requerimientos de resistencia para la fundación de la estructura, o desarrollando su capacidad de soporte por fricción. Pueden trabajar solos o combinados con sistemas de placas de cimentación.
Tener conocimiento o acompañarse de los expertos que sepan cómo evaluar el asentamiento en estas cimentaciones es clave para el éxito en su construcción.
Pilotes preexcavados
La construcción de pilotes preexcavados se efectúa realizando una excavación previa del terreno, estabilizada con lodo bentonítico o cualquier material competente que la soporte, para después proceder a un relleno final con concreto, de preferencia autocompactante, y su correspondiente refuerzo. Las dimensiones de estos elementos se indican en los planos del proyecto y oscilan entre los 0,60 m y 1,20 m de diámetro y los 12,00 m y 60,00 m de profundidad.
Los pilotes de tornillo son otro tipo de pilote preexcavado, donde la diferencia radica en el proceso de construcción, donde mientras las hélices de tornillo de la piloteadora penetran y extraen el suelo, su núcleo de forma tubular, inyecta el concreto.
Pilotes hincados
Los pilotes hincados son elementos prefabricados de secciones rectangulares normalmente que pueden ser pretensados o postensados. Su instalación se realiza mediante golpes con martillo hidráulico directamente en el terreno sin necesidad de realizar una excavación previa. Dependiendo de la profundidad requerida por el diseño, pueden ser necesarios varios elementos, que se unan por medio de juntas metálicas, garantizando la continuidad del pilote final. Normalmente generan un mejoramiento en el terreno, pues al ser pilotes de desplazamiento, donde no hay excavación, se produce una densificación de este.
Micropilotes
Son elementos de sección circular y pequeño diámetro (hasta 35 cm), con una alta capacidad portante a compresión y que trabaja de igual forma que un pilote regular. Son perforados en terreno, reforzados, por lo general, con tubería de acero de alta resistencia, perfiles o barras e inyectados con lechada o mortero. Surgen como una técnica útil en espacios reducidos o con restricciones de altura, en casos donde no pueda utilizarse maquinaria pesada, o cuando sea necesario minimizar los efectos negativos sobre estructuras existentes.
2. Dados
Para complementar las estructuras de cimentación con pilotes, se construyen unos elementos de gran rigidez, capaces de distribuir las cargas de la superestructura que trasmiten a la columna entre los pilotes que agrupan. Son conocidos como dados y, en búsqueda de esta gran rigidez, poseen un espesor y contenido de acero considerables.
3. Pantallas
Las pantallas son estructuras de contención que facilitan los procesos de excavación y dan garantía al proceso constructivo, además de generar un aporte importante al manejo del agua. El estudio geotécnico determina su uso y entrega los parámetros con los que deben ser diseñadas.
4. Caissons
Los caissons son una solución intermedia entre cimentaciones superficiales y cimentaciones con pilotes. Su origen se remonta al intento de resolver económicamente el problema presentado cuando el nivel de cimentación es considerable por ser el estrato superior incompetente para una cimentación superficial, más no al punto de requerir pilotes.
El proceso constructivo comienza con la construcción del cabezal, provisto de una cuchilla vertical o lámina de acero sólidamente anclada a este, para continuar con los primeros metros del cuerpo del pozo. Al comenzar la excavación de la tierra al interior del pozo, el peso de este comenzará a hundirlo progresivamente, aumentando la pared que aún sobresale fuera del terreno, hasta llegar a la profundidad deseada.
Posee ventajas como la facilidad en la perforación, ausencia de vibraciones, no exigencia de equipo costoso y el permitir la inspección directa del estrato sobre el que se está cimentando, sin embargo, debe tenerse en cuenta que su uso exige diámetros no menores a 0.8 m y una calidad en el suelo con las características geotécnicas suficientes para proveer seguridad a la excavación de cada anillo, ya que el proceso de excavación es manual.
Referencias
- Muñoz, H. (2015). Construcción, Interventoría y Supervisión Técnica de las Edificaciones de Concreto Estructural. Colombia: Asocreto
Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.
Las cimentaciones en concreto dentro del proceso de construcción de cualquier edificación exigen máximo cuidado así que debe prestarse especial atención a cada detalle para evitar problemas, por ejemplo, realizar las inspecciones previas al vaciado.
CONCLUSIÓN
No existe una única solución de cimentación para una estructura; la elección del tipo más adecuado dependerá de la calidad y capacidad portante del suelo, así como la magnitud de las cargas provenientes de la superestructura. Solo el trabajo profesional y conjunto entre el ingeniero de suelos y el diseñador estructural aseguran una cimentación de calidad, durable y eficiente y, por consiguiente, una estructura estable y permanente.
