Cimentación para niños
La cimentación es el conjunto de partes de una construcción que tienen la importante tarea de transmitir el peso de todo el edificio al suelo. Imagina que el edificio es una persona y la cimentación son sus pies: necesitan ser lo suficientemente grandes y fuertes para que la persona no se hunda en el suelo. Como el suelo suele ser menos resistente que los pilares o muros del edificio, la parte de la cimentación que toca el suelo debe ser más grande para repartir bien el peso.
La cimentación es muy importante porque es la base que sostiene toda la estructura. La estabilidad de un edificio depende mucho de qué tan firme sea el terreno sobre el que se construye.
Contenido
¿Qué es una cimentación y para qué sirve?
Una cimentación es una base hecha de materiales como piedra, concreto simple o concreto con barras de acero (concreto armado). Lo ideal es que el peso del edificio caiga justo en el centro de la cimentación para que no haya desequilibrios.
Siempre se busca que el terreno donde se apoya la cimentación sea muy resistente. Si no es así, hay que buscar soluciones especiales.
Además de soportar el peso hacia abajo, las cimentaciones también pueden resistir fuerzas horizontales y de tirón, como si anclaran el edificio al suelo. También deben cumplir otras funciones:
- Ser lo suficientemente fuertes para no romperse.
- Soportar las fuerzas que el terreno ejerce sobre ellas, por eso suelen llevar barras de acero en la parte de abajo.
- Adaptarse a posibles movimientos del terreno.
- Resistir el ataque del suelo y del agua, si hay.
¿Qué tipos de cimentación existen?
La elección del tipo de cimentación depende mucho de las características del terreno, como su firmeza, si es arenoso o arcilloso, y si hay agua subterránea. También influye el tamaño y el peso del edificio. Con toda esta información, se calcula cuánto peso puede soportar el suelo.
Siempre que es posible, se usan cimentaciones superficiales, porque son las más económicas y fáciles de construir. Si el suelo no es lo suficientemente fuerte o uniforme, se deben considerar otros tipos de cimentaciones.
Existen dos tipos principales de cimentación: las directas (o superficiales) y las profundas.
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¿Cómo influye el suelo en la cimentación?
El suelo es una parte clave de la estructura. Dependiendo del tipo de suelo, se elige la cimentación adecuada. Si el suelo falla, el edificio también podría tener problemas.
Si el terreno fuera de roca, se podría construir sin problemas porque es muy resistente. Pero esto es poco común. Generalmente, hay que excavar hasta encontrar un suelo adecuado. Los expertos analizan el suelo a diferentes profundidades para encontrar el "plano de fundación", que es la profundidad ideal donde el suelo puede soportar el peso del edificio.
El plano de fundación es el nivel del suelo que es apto para recibir el peso de la estructura.
Estos datos se obtienen de un informe especial llamado geotécnico. Este informe dice a qué profundidad está el plano de fundación y cuánto peso puede soportar el terreno. Si se excede ese peso, el terreno podría romperse y la estructura podría derrumbarse.
El estudio del suelo también indica si hay "napas", que son capas de agua subterránea, a causa de las lluvias.
Cimentaciones superficiales: ¿cuáles son?
Las cimentaciones superficiales se apoyan en las capas superiores del suelo. Se usan cuando el suelo es lo suficientemente fuerte o cuando la construcción es pequeña y ligera. En este tipo de cimentación, el peso se reparte en una superficie horizontal.
En edificios importantes, como los puentes, las cimentaciones superficiales se colocan a una profundidad suficiente para asegurar que no haya daños. Las cimentaciones superficiales se dividen en:
- Cimentaciones ciclópeas.
- Zapatas.
- Zapatas aisladas.
- Zapatas corridas.
- Zapatas combinadas.
- Losas de cimentación.
Cimentaciones ciclópeas
En terrenos donde se puede hacer una zanja con paredes verticales sin que se desprendan, la cimentación de concreto ciclópeo es sencilla y económica. Para construirla, se llena la zanja con piedras de diferentes tamaños mientras se vierte una mezcla de concreto. Se busca que el concreto y las piedras se mezclen bien, evitando que las piedras queden pegadas entre sí. Se lanzan las piedras desde arriba sobre el concreto fresco.
Algunas precauciones importantes son:
- Las piedras no deben tocar las paredes de la zanja.
- Las piedras no deben quedar amontonadas.
- Se deben alternar capas de concreto y piedras.
- Cada piedra debe quedar completamente cubierta por el concreto.
Zapatas aisladas
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base para elementos específicos como los pilares (columnas). Esta zapata hace que la superficie de apoyo sea más grande para que el suelo pueda soportar sin problemas el peso que le llega. Se llama "aislada" porque se usa para un solo pilar. Es el tipo de zapata más simple. Si el pilar tiene mucha fuerza de giro, no son adecuadas y se usan zapatas combinadas o corridas.
Al calcular las fuerzas sobre la zapata, se debe considerar el peso del edificio, las cargas adicionales, el peso de la propia zapata y la tierra que está sobre ella. Es importante que las tuberías y cables del edificio estén por encima de la cimentación, sin cortar las zapatas. El apoyo de la zapata debe estar un poco enterrado en el terreno.
La profundidad de la zapata se decide con el informe geotécnico, para que el suelo no se vea afectado por cambios en el nivel del agua subterránea o por heladas. Es bueno que estén a una profundidad mínima de 50 a 80 cm en zonas con estos problemas. Si un edificio tiene una separación estructural (junta de dilatación) con dos pilares juntos, se puede hacer una sola zapata para ambos. Se usa concreto de consistencia plástica con piedras de unos 40 mm. Antes de echar el concreto, se pone una capa delgada de concreto simple (unos 10 cm) en el fondo para limpiar, antes de colocar las barras de acero.
Zapatas corridas
Las zapatas corridas se usan para cimentar muros que soportan peso o filas de pilares. Funcionan como una viga larga que recibe cargas a lo largo de su extensión o en puntos específicos.
Son cimentaciones muy largas en comparación con su ancho. Son ideales para muros continuos, ya que ayudan a distribuir el peso de manera uniforme en el terreno. También sirven para unir y reforzar la estructura, reducir la presión sobre el suelo y pasar por encima de zonas débiles o irregulares del terreno. Son útiles cuando se necesitarían muchas zapatas aisladas muy juntas, siendo más fácil hacer una corrida.
Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden ser rectangulares, escalonadas o con forma cónica. Sus dimensiones dependen del peso que deben soportar, la resistencia del material y la presión que el terreno puede aguantar. Por lo general, tienen una altura mínima de unos 30 cm. Si son más altas, se les da una forma escalonada.
Si el terreno tiende a desmoronarse o la cimentación debe ser escalonada, se usan moldes de madera o metal (encofrados). Si se usa concreto apisonado, no se necesitan encofrados.
Si se interrumpe el trabajo de cimentación, se recomienda hacer cortes en forma de escalones en la unión vertical para que la siguiente parte se una correctamente. Colocar algunas barras de acero también ayuda a reforzar esta unión.
Según algunas normas de construcción, las zapatas corridas son las que soportan más de tres pilares, diferenciándolas de las zapatas combinadas que soportan dos.
Zapatas combinadas
Una zapata combinada es un elemento de cimentación que soporta dos o más pilares. A veces, al combinar varios pilares en una sola cimentación, se logra una base más estable y con menos fuerzas de giro.
Losas de cimentación
Una losa de cimentación es como una gran placa que se apoya directamente sobre el terreno. Funciona principalmente soportando fuerzas de flexión (como una tabla que se dobla). El grosor de la losa dependerá de estas fuerzas.
Pilas de cimentación
Las pilas de cimentación o también conocidos como pilotes son elementos estructurales que forman parte de la cimentación. Tienen tres partes principales: el cabezal, que es donde se apoya la losa de la construcción; el cilindro o pilote, que va enterrado en el suelo y su longitud depende de cada proyecto, pero debe llegar hasta un suelo rocoso para evitar movimientos; y las contra trabes o dalas de cimentación, que conectan todos los cabezales y dan rigidez al sistema, ayudando a reducir el movimiento causado por cambios en el suelo. Este sistema se construye principalmente con concreto y acero.
Cimentaciones semiprofundas
- Pozos de cimentación o caissons: Son una mezcla entre cimentaciones superficiales y profundas. A veces se construyen bajo el agua, usando cámaras especiales con aire a presión.
- Arcos de ladrillo sobre bases de concreto o mampostería.
- Muros de contención bajo tierra: no necesitan anclarse al terreno.
- Micropilotes: son una versión más pequeña de los pilotes, y a menudo se consideran cimentaciones semiprofundas.
- Columnas/Pilas de Agregado Compactado: mejoran las propiedades del terreno, haciéndolo más denso.
Cimentaciones profundas
Estas cimentaciones se apoyan en la fricción entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas. Se colocan a mayor profundidad para distribuir el peso en un área grande. Algunos métodos usados en cimentaciones profundas son:
- Pilotes: Son elementos largos y delgados que se clavan en el suelo (pilotes prefabricados) o se construyen en un agujero hecho previamente (pilotes hechos en el lugar). Antiguamente eran de madera, pero desde los años 1940 se usa el concreto.
- Pantallas: Son muros que se construyen bajo tierra. A veces necesitan anclarse al terreno.
- Pantallas isostáticas: con una línea de anclajes.
- Pantallas hiperestáticas: con dos o más líneas de anclajes.
Cimentaciones para máquinas
A diferencia de las cimentaciones de edificios, que suelen soportar cargas estáticas (que no cambian mucho), las cimentaciones de máquinas a menudo soportan cargas que se repiten (cíclicas). Esto significa que hay que considerar las vibraciones y la resistencia a la fatiga (el desgaste por repetición de fuerzas).
Algunos tipos de cimentación para máquinas son:
- Tipo bloque
- Tipo celdas
- De muros
- Porticadas
- Con pilotes
- Sobre apoyos elásticos
¿Qué problemas pueden surgir en las cimentaciones?
La cimentación es una parte de la construcción que, una vez hecha, queda enterrada y no se puede ver. Los problemas en los edificios causados por la cimentación se manifiestan en otras partes, como la estructura o las paredes. Observando cómo son y dónde están estos daños, se puede saber si la causa es una cimentación inadecuada. Las causas más comunes de problemas pueden ser el suelo o la propia cimentación.
El suelo, en general, es un material variado y no siempre se pueden aplicar directamente las teorías de resistencia de materiales. El comportamiento de los edificios depende del tipo de suelo donde se apoyan. Los terrenos arenosos suelen asentarse menos y más rápido que los terrenos arcillosos.
La mayoría de las cimentaciones se construyen con concreto simple o concreto armado. En estos edificios, los problemas por defectos en la cimentación suelen deberse a errores en el diseño o en la construcción. No tener un estudio del suelo confiable o confiar demasiado en experiencias cercanas puede generar riesgos importantes.
Galería de imágenes de tipos de cimentaciones superficiales
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Dibujo de una cimentación de pilotes
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Una construcción primitiva con pilotes de madera en Suiza.
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Un hórreo
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Ruinas mostrando la cimentación en una vivienda (Davis House) Gardiner, Nueva York
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Clásica cimentación corrida
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Cimentación de una casa en Francia (sótano).
Véase también
En inglés: Foundation (engineering) Facts for Kids
- Capacidad portante
- Presión lateral del suelo
