Qué es el diseño de cimientos

El diseño de cimientos es la creación de un plan de construcción para los cimientos de un edificio. Es una función altamente especializada y generalmente realizada por un ingeniero estructural. La cimentación es la base estructural que se encuentra en el suelo y soporta el resto del edificio. Por lo tanto, el diseño de la cimentación debe implicar un estudio exhaustivo del suelo debajo de la cimentación, así como el diseño y los materiales utilizados en la propia cimentación.

Profundidad de cimentación

Hay muchos tipos de cimentaciones de edificios. Con la excepción de los cimientos de losa sobre rasante, que se colocan a nivel del suelo, la mayoría de los cimientos se pueden instalar a una variedad de profundidades. La profundidad requerida de cualquier base puede depender de varios factores:

• Capacidad de carga del suelo. Esto determina cuánta carga (peso o fuerza) puede soportar el suelo existente.
• Tipo de suelo. Los diferentes tipos de suelo tienen diferentes propiedades que pueden afectar su idoneidad para sostener una base.
• Profundidad de escarcha. La profundidad a la que se congela el suelo en la época más fría del año, conocida como profundidad de escarcha o línea de escarcha, a menudo se usa para determinar la profundidad mínima para muchos tipos de cimientos.
• Napa freática. Una capa freática elevada puede limitar la profundidad de la cimentación, así como el tipo de cimentación que se puede utilizar. La altura de las aguas subterráneas generalmente se incluye en un estudio del suelo.
• profundidad Mínima. Sin tener en cuenta otros factores, la profundidad mínima de una base generalmente no es inferior a 18 pulgadas para permitir la eliminación de la capa superior del suelo y las variaciones en el nivel del suelo.

Materiales de cimentación

Los cimientos generalmente se construyen con mampostería, como bloques de concreto o ladrillos, o con hormigón vertido. Los materiales de mampostería ofrecen una alta resistencia a la compresión y son mucho más resistentes a los daños causados por la humedad y el suelo que los materiales de madera y metal. Una base de mampostería normalmente se extiende por encima del suelo para proteger otros materiales de construcción de la humedad y otros efectos dañinos del contacto con el suelo. Los cimientos de mampostería generalmente están reforzados internamente con barras de refuerzo de metal u otros materiales. Los contratistas a menudo usan cemento hidráulico para sellar alrededor de tuberías o caminos de rodadura que penetran en la mampostería o los cimientos de concreto.

Algunos cimientos de edificios se construyen con postes o pilares de madera tratada. En este caso, los soportes de cimentación se clavan profundamente en la tierra y / o descansan sobre rocas u almohadillas de concreto. Postes y muelles a menudo se utilizan cuando se construye en o cerca del agua o donde la tierra es propensa a inundaciones.

Uno de los materiales de cimentación más importantes es la base, o subbase, de material inorgánico colocado directamente debajo de la cimentación. En general, el suelo sumergido y la arcilla tienen una capacidad de carga limitada y no pueden soportar las cargas impuestas por un edificio. Por lo tanto, los suelos se excavan y se reemplazan con un material denso seco y uniforme, como grava o piedra triturada, que ofrece la máxima resistencia al cizallamiento y capacidad de carga. Los materiales de base también promueven el drenaje del agua subterránea y no se expanden con altos niveles de humedad, como lo hace el suelo.

Transferencia de carga de cimentación

Las cimentaciones deben diseñarse de manera que las cargas impuestas por el edificio se transfieran uniformemente a la superficie de contacto para transmitir la suma de la carga muerta, la carga viva y la carga de viento al suelo. La capacidad de carga neta que entra en el suelo no debe exceder la capacidad de carga del suelo. El diseño de la cimentación también debe tener en cuenta el asentamiento esperado del edificio para garantizar que todo el movimiento sea controlado y uniforme para evitar daños a la estructura. Además, se debe estudiar el diseño general de la cimentación, la superestructura y las características del terreno para identificar estrategias de construcción potencialmente beneficiosas.