Función de la Fundación

Cimiento o fundación: es la obra en contacto con la tierra, destinada a la transmisión de la carga muerta del edificio y el efecto dinámico de las cargas móviles que actúan sobre él, viento incluido.

12/07/2018

La carga hace que el suelo se deforme, se hunda y es exigencia primordial que los asientos de las distintas partes de una fundación sean compatibles con la resistencia general de la construcción.

El comportamiento del suelo es decisivo en el éxito de la cimentación. La ejecución de un cimiento supone la de un movimiento de tierra, de aquí que es corriente que el examen de los trabajos de excavación, medios de entibación y achique, vaya indisolublemente ligados al estudio de los cimientos.

La elección de un tipo de cimiento depende de múltiples factores, tan íntimamente ligados que no permiten excepción, considerarlos independientemente.

El éxito de una cimentación no se relaciona solamente con el comportamiento del terreno en el plano de apoyo. Las características fisiométricas en ese lugar y en el momento de la obra pueden llegar a ser bien conocidas mediante ensayos de laboratorios, pero está siempre la incógnita de su cambio con el tiempo y la presencia de factores no previstos, capaces de introducir nuevas variantes, en ocasiones indeterminadas, erráticas o aleatorias (la presencia de una piedra grande, por ejemplo, que haya escapado a los sondeos puede romper o desviar un pilote).

Dentro de este tipo de variables, se encuentran las condiciones de las capas subyacentes en profundidad, el propio tamaño del cimiento, la distancia relativa entre basamentos próximos, la presencia de edificios existentes o la posibilidad de futuras construcciones. Los sistemas de cimentación pueden ser agrupados en seis grandes categorías:

1. Fundaciones superficiales o directas
2. Fundaciones profundas o por pozos
3. Fundaciones indirectas o por pilotes
4. Fundaciones hidráulicas
5. Fundaciones por consolidación
6. Subfundaciones o submuraciones

Una fundación se llama superficial o directa cuando el plano de asiento de los cimientos se encuentra a poca profundidad, entendiendo por poca profundidad aquella que puede ser alcanzada con la excavación corriente de bajo costo y poca dificultad, sean los medios mecánicos o brazo.

Cuando, en cambio, el plano de asiento se encuentra tan profundo que solo puede ser alcanzado mediante trabajos especiales de mucha dificultad y costo, la fundación se llama profunda o por pozos, por ser este el medio más corriente de realizarla.

A veces ni siquiera hay plano de asiento, la fundación se opera desde la superficie, hincando largas estructuras que trabajan de punta o por fricción: es el pilotaje o fundación indirecta. Sea la fundación superficial o profunda, la presencia de agua crea técnicas operativas especiales que autorizan a dar categoría propia a las fundaciones hidráulicas, en sus dos tipos: con agotamiento, es decir con extracción de agua y sin agotamiento, es decir sin extracción.

A veces es posible mejorar la capacidad de soporte del suelo mediante tratamientos especiales para apoyar sobre el un tipo cualquiera de estructura, esta es la consolidación. Finalmente cuando es necesario llevar al plano de asiento de un cimiento existente, a un nivel inferior, se tiene la subfundación o recalce, llamada comúnmente submuración.

1.- Fundaciones superficiales o directas:

Este es el tipo de cimentación obligado en las pequeñas edificaciones que solo son capaces de trasmitir al suelo cargas bajas y en las que razones de orden económico limitan a porcentajes muy estrictos la incidencia del cimiento sobre el costo total de la obra. La fundación superficial es usada también cuando el proyecto incluye la construcción de sótanos y por ese motivo el fondo queda ya preparada para recibirla.

El tipo más sencillo es la base o zapata aislada, que recibe le carga de una columna o pilar y la lleva a tierra mediante un pequeño ensanchamiento. Esta es la solución más económica. Una hilera de columnas próximas que requieran zapatas suficientemente grandes como para que lleguen a tocarse o superponerse, lleva la idea de zapata continúa, esta es la fundación natural de los muros.

Varias zapatas continuas paralelas, suficientemente próximas como para que lleguen a tocarse o superponerse, producen la platea, una zapata de grandes dimensiones. Por razones de economía y sencillez de ejecución, el material más adecuado es el hormigón, simple o armado. Como en la mayoría de las zapatas y plateas, el esfuerzo dominante es la flexión, el uso del hormigón armado es casi total.

Zapata de hormigón.

Base troncocónica, armada, para terrenos de consistencia normal. La altura hasta el nivel del solado más bajo debe ser la mínima necesaria; en la parte inferior esta dibujada la parrilla de hierros lo que, como se ve, son menores que el lado de la base y colocados en posiciones alternadas para cubrir, con mayor economía, toda la superficie de esta.

Zapata continúa.

La viga invertida es el principal elemento de soporte y para ella se ha dibujado en la parte inferior del diagrama de momentos y con trazos gruesos la ubicación de la armadura principal. Como el comportamiento de los suelos es indefinido, tanto en este caso como en otros, es prudente que la armadura de las vigas y refuerzos de cimiento sea doble, para prevenir momentos de flexión en cualquier sentido. El ancho a puede ser variable en correspondencia con la mayor o menor carga de las columnas.

Platea.

Elemento principal de sustentación, malla invertida, que da al conjunto gran rigidez. La losa de fondo puede faltar si el terreno es suficientemente consistente.

2.- Fundación por pozos:

En su forma más sencilla, el pozo de pequeño diámetro, es vaciado a manos hasta encontrar fondo resistente, se lo rellena luego con hormigón, formándose una columna que apoya en firme y, eventualmente, trabajara también a fricción contra el suelo.

La entibación avanza desde arriba hacia abajo junto con la excavación, hecho el cimiento se la retira de abajo hacia arriba, a medida que progresa el relleno.

Luego de excavado se llena de hormigón, uniéndose el coronamiento con el de los otros mediante vigas de hormigón armado o arcos de mampostería, sobre los que descansara la superestructura del edificio.

Cuando el terreno resulta muy desmoronable, el entibamiento se complica. Los pozos de gran sección están sujetos a gran empuje, que muchas veces superan la resistencia de la madera, se recurre entonces a otros materiales no recuperables. Ha nacido así el socorrido cilindro de fábrica u hormigón simple o armado, que se construye a nivel del terreno, se descalza por dentro para hundirlo y a medida que penetra el suelo se lo va sobreelevando con un nuevo material para aumentar su peso y favorecer así una nueva penetración. A este tipo de cimiento se lo suele llamar “a cajón abierto”.

Cilindro de fábrica u hormigón armado para hincar por descalce. En a,b y c se ven tres etapas de la construcción de un pozo. En a, el anillo cortante ha sido terminado y se encuentra listo para su descenso. En la parte inferior del grabado pueden verse tres modelos de borde de corte, en el tercero están marcados los tensores destinados a absorber esfuerzos de tracción que pudieran producirse para evitar la rotura de la pared.

En b, el pozo semienterrado con la pared que va creciendo hasta arriba a medida que los obreros descalzan el fondo. En c, el pozo está terminado y ha sido rellenado con hormigón. Las paredes se construyen generalmente con una ligera inclinación hacia el interior para disminuir la fricción contra la tierra.

3.- Pilotaje:

El pilote recibe la carga y la trasmite al suelo de dos maneras: de punta, como si fuese una columna apoyada sobre un plano resistente, y por frotamiento lateral contra el suelo. En algunas ocasiones este frotamiento puede resultar suficientemente intenso como para que toda la carga sea absorbida por fricción: la cimentación recibe entonces el nombre de flotante.

Se distinguen dos tipos: pilotes prefabricados y pilotes moldeados in situ.

Para los prefabricados se usan la madera, el hierro y el hormigón armado. Con una maquina se levanta cada unidad, se la apoya de punta sobre el suelo y se la fuerza a golpes hasta enterrarla en la longitud requerida.

Los de madera y hormigón llevan una protección en la punta llamada azuche. Para no dañar el extremo superior se intercala otra pieza metálica entre la cabeza y el martillo.

Los pilotes de madera y los de hierro necesitan ser protegidos en toda la zona de fluctuación de las aguas superficiales o de napa, para lo cual se los embebe en macizos de hormigón en toda la altura necesaria.

Estos inconvenientes desaparecen con el empleo de pilotes moldeados en su propio agujero.

Premoldeado o en situ, el pilote no recibe de un modo directo la carga, sino por la interposición de un elemento llamado cabezal, el cabezal correspondiente a un grupo de pilotes puede llegar a ser una estructura muy importante.

El pilotaje no está libre de inconvenientes. Los más frecuentes accidentes son: desviación o rotura por la presencia de bloques erráticos, viejas fundaciones, etc.; roturas por falla del material durante la hinca.

Pilote Franki.

Primer paso: El tubo verticalmente sobre el suelo recibe un pastón de hormigón con muy poca agua y fuertemente comprimido por el martillo para formar un tapón.

Segundo paso: Forzado por el golpe contra el tapón el tubo se va enterrando. Tercer paso: Alcanzada la cota requerida, el tubo se levanta en una cantidad H y en esa posición el tapón es expulsado con un nuevo agregado de material, formándose la base ensanchada. Cuarto paso: Se coloca la armadura y se comienza el relleno total del tubo con apisonamiento en capas de 30 cm. Quinto paso: Al extraer totalmente el tubo, el pilote queda terminado. La superficie de contacto rugosa y de mayor diámetro que el tubo.

4.- Fundaciones hidráulicas:

En los terrenos inundados, el ingeniero se ve obligado a trabajar en dos únicas alternativas o saca el agua u opera con ella.

En el primer usa de las bombas, si la capacidad de estas es suficiente para extraer toda el agua que se presenta, se tiene la cimentación con agotamiento hidráulico, si en cambio, las bombas no fuesen capaces de producir el agotamiento total, se tiene la fundación por depresión del nivel freático. En algunos casos no es posible ni el agotamiento ni la depresión, se tiene entonces la fundación hidráulica sin agotamiento.

1. Fundaciones con agotamiento: Cuando las venas de agua son débiles y el terreno tiene la necesaria consistencia para zanjearlo, es suficiente el drenaje hacia puntos más bajos que el nivel general de la excavación. Si esto es posible, se prefiere dar a estos drenajes de carácter de permanentes con lo cual se asegura al cimiento una vida totalmente libre de aguas, con todas las ventajas que esto significa.

Cuando esto no es posible, los drenes mueren en pozos y de estos el agua se extraen con bombas, cuando estas se retiran el agua invade nuevamente el cimiento, cosa que en el proyecto habrá sido prevista para dotarlo de una correcta protección.

2. Fundaciones con depresión a nivel freático: La excavación futura queda encerrada dentro de un cinturón de pozos filtrantes previamente perforados, tan profundos como sea necesario y separados a distancias convenientes según sean la calidad del terreno y la potencia de la napa.

El bombeo provoca el descendimiento del nivel freático y de esa manera puede hacerse la excavación sin ningún riesgo. En este sistema el bombeo debe ser permanente hasta que el desarrollo de la obra permita suspenderlo.

3. Fundación sin agotamiento: Son tres los tipos, esencialmente distintos: las escolleras, los cajones con y sin fondo y los cajones neumáticos.

• La escollera, consiste en un relleno del fondo subacueo con un pedraplen, arrojado desde la superficie, previa preparación del lecho por dragado. Suele usarse también grandes bloques prismáticos y tetrápodos de hormigón.
• El cajón con fondo es una importante estructura hueca de hormigón que se construye en obrador, se lleva por flotación hasta el sitio de su emplazamiento y allí se lo hunde lastrándolo.
• El cajón sin fondo, suele tener uno provisorio para emplazarlo por flotación, allí se rompe el fondo, el cajón se hunde y desde la superficie se excava su interior con una cuchara para obligarlo a hundirse, en un proceso similar al de la fundación por pozos.
• El cajón neumático tiene el fondo abierto, pero herméticamente cerrada la boca superior, se inyecta el aire comprimido en la cámara interior y de esa manera el agua no solo es expulsada sino también impedida de volver a entrar.

En este ambiente se instalan los obreros y van descalzando interiormente el cajón que comienza a hundirse, simultáneamente sobre él se sigue sobreelevando la obra. Este es un trabajo sumamente delicado y de bajo rendimiento: el operario necesita un periodo de adaptación a la presión antes de comenzar cada jornada y otro de descompresión al terminarla.

5.- Consolidación:

La idea básica de este tipo de fundación es la de mejorar por medios artificiales las condiciones del terreno para asentar sobre el algunas de las fundaciones. Se trata de aumentar su capacidad de soporte mediante su compactación puramente mecánica o su endurecimiento por medios químicos. Son tres los tipos de compactación:

1. Congelamiento: Esta es una consolidación temporaria. El terreno es llevado a temperaturas bajas, solidificándose en macizos de alta capacidad de soporte que lo convierten en auto portante y le permiten servir de muro de contención de los suelos adyacentes.

Hecha la obra se retira el sistema refrigerante y el terreno vuelve a su situación anterior.

2. Compactación: En este caso la consolidación es permanente y se la tiene en cuenta como un elemento de la obra definitiva.

La compactación se realiza de dos maneras:

1. Vibrando la masa, con lo que se consigue que disminuya de volumen con el consiguiente aumento de la densidad.
2. Introduciendo pilotes en cantidad suficiente para producir la requerida diminución de volumen y el correlativo aumento de densidad. Los pilotes son por supuesto parte de la obra definitiva.

Inyecciones petrificantes: También es un tipo de consolidación permanente, intensamente usado para el cegado de las grietas en rocas fisuradas. Para estas, el cemento a presión es la materia indicada.

6.- Subfundación o recalce:

Hemos indicado ya el objeto del recalce, llevar el plano de apoyo de un cimiento a un nivel diferente. El caso se presenta en la ejecución de sótanos en edificios existentes, sótanos nuevos en la vecindad de obras viejas, también puede ser necesario apuntarla debidamente, como un trabajo previo al descalce.

Recalzar es una operación delicada, costosa y lenta, en ocasiones hecha en condiciones verdaderamente difíciles, complicadas aún más por la necesidad de proteger la estructura por subfundar durante todo el periodo de construcción, vigilar la seguridad la seguridad de terceros y la del propio personal.

El trabajo se desarrollara siguiendo las siguientes etapas:

1. Apeo del edificio existente
2. Descalce, es decir excavación hasta el nivel deseado.
3. Ejecución del cimiento nuevo
4. Recalce
5. Retiro de andamiaje provisorio

Los asientos deben ser constantemente controlados en los lugares críticos. La vigilancia deberá ser llevada hasta algún tiempo después de terminado el recalce, en previsión de que las sobrecargas y la merma de los morteros pueden motivar nuevos movimientos verticales.

Fuente: Introduccion a la construccion de edificios – M. Chandias

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Fuente : www.arquba.com