En ingeniería, una cimentación es el elemento de una estructura que la conecta al suelo y transfiere cargas de la estructura al suelo. Los cimientos generalmente se consideran superficiales o profundos . [1] La ingeniería de cimentaciones es la aplicación de la mecánica de suelos y la mecánica de rocas ( ingeniería geotécnica ) en el diseño de elementos de cimentación de estructuras.
Propósito
Los cimientos aportan estabilidad a la estructura desde el suelo:
- Distribuir el peso de la estructura en un área grande para evitar sobrecargar el suelo subyacente (posiblemente causando un asentamiento desigual).
- Anclar la estructura contra fuerzas naturales, incluidos terremotos, inundaciones, heladas, tornados y vientos.
- Proporcionar una superficie nivelada para la construcción.
- Anclar la estructura profundamente en el suelo, aumentando su estabilidad y evitando sobrecargas.
- Para evitar movimientos laterales de la estructura soportada (en algunos casos).
Requisitos de una buena base
El diseño y la construcción de una base de buen desempeño deben poseer algunos requisitos básicos:
- El diseño y la construcción de la cimentación se realiza de manera que pueda soportar y transmitir los muertos y las cargas impuestas al suelo. Esta transferencia debe llevarse a cabo sin dar lugar a ningún tipo de liquidación que pueda dar lugar a problemas de estabilidad para la estructura.
- Los asentamientos diferenciales se pueden evitar si se tiene una base rígida para la cimentación. Estos problemas son más pronunciados en áreas donde las cargas superpuestas no son de naturaleza uniforme.
- Según el suelo y el área, se recomienda tener una base más profunda para que pueda proteger cualquier forma de daño o angustia. Estos se deben principalmente al problema de contracción e hinchazón debido a los cambios de temperatura.
- La ubicación de la cimentación elegida debe ser un área que no se vea afectada o influenciada por obras o factores futuros.
Tipos de fundaciones históricas
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Earthfast o poste en la construcción del suelo
Los edificios y estructuras tienen una larga historia de construcción con madera en contacto con el suelo. [2] [3] Los postes en la construcción del suelo pueden técnicamente no tener cimientos. Los pilotes de madera se utilizaron en suelos blandos o húmedos incluso debajo de muros de piedra o mampostería. [4] En la construcción marítima y la construcción de puentes, un entrecruzamiento de vigas de acero o vigas de acero en el hormigón se llama rejilla. [5]
Padstones
Quizás la base más simple es la piedra de padstone, una sola piedra que esparce el peso sobre el suelo y levanta la madera del suelo. [6] Las piedras de paddle son un tipo específico de padstones.
Cimientos de piedra
La piedra seca y las piedras colocadas en mortero para construir cimientos son comunes en muchas partes del mundo. Los cimientos de piedra colocados en seco pueden haber sido pintados con mortero después de la construcción. A veces, la parte superior de la hilera visible de piedra son piedras de cantera talladas. [7] Además de usar mortero, también se pueden colocar piedras en un gavión . [8] Una desventaja es que si se usan barras de acero normales , el gavión duraría mucho menos que cuando se usa mortero (debido a la oxidación). El uso de varillas de acero resistente a la intemperie podría reducir un poco esta desventaja.
Cimientos de trincheras de escombros
Los cimientos de la zanja de escombros son una zanja poco profunda llena de escombros o piedras. Estos cimientos se extienden por debajo de la línea de congelación y pueden tener una tubería de drenaje que ayuda a drenar el agua subterránea. Son adecuados para suelos con una capacidad de más de 10 toneladas / m 2 (2,000 libras por pie cuadrado).
Galería de tipos de cimientos superficiales
Dibujo del poste de Poteaux-en-Terre en un tipo de construcción de muro en el suelo (este ejemplo técnicamente se llama construcción de pallisade ) en Beauvais House en Ste Genevieve, Missouri
PSM V24 D321 Una primitiva casa sobre pilotes en Suiza sobre pilotes de madera .
Un granero sobre piedras staddle , un tipo de padstone
Black Eagle Dam: sección transversal de los planos de construcción de la estructura de 1892
Ruina de cimientos de piedra colocada en seco de la casa Davis, Gardiner, NY
Un tipo básico de cimentación de zanja de escombros.
Cimentación típica de hormigón vertido residencial, excepto por la falta de pernos de anclaje . Los muros de hormigón se apoyan en zapatas continuas. También hay un piso de losa de hormigón . Tenga en cuenta el agua estancada en las zanjas de drenaje francés del perímetro .
Tipos de cimientos modernos
Cimentaciones poco profundas
Los cimientos poco profundos , a menudo llamados zapatas , generalmente están incrustados alrededor de un metro más o menos en el suelo . Un tipo común es la zapata extendida que consta de tiras o almohadillas de concreto (u otros materiales) que se extienden por debajo de la línea de congelación y transfieren el peso de las paredes y columnas al suelo o lecho de roca .
Otro tipo común de cimentación poco profunda es la cimentación de losa a nivel donde el peso de la estructura se transfiere al suelo a través de una losa de concreto colocada en la superficie. Los cimientos de losa sobre rasante pueden ser losas de estera reforzada, que varían de 25 cm a varios metros de espesor, según el tamaño del edificio, o losas postesadas, que suelen tener al menos 20 cm para casas y más gruesas para las más pesadas. estructuras.
Cimientos profundos
Se utiliza una base profunda para transferir la carga de una estructura a través de la capa superior débil de la capa superior del suelo a la capa más fuerte del subsuelo que se encuentra debajo. Hay diferentes tipos de zapatas profundas que incluyen pilotes impulsados por impacto, pozos perforados, cajones , pilotes helicoidales [se necesita aclaración ] , geo-pilares [se necesita aclaración ] y columnas estabilizadas con tierra [se necesita aclaración ] . Las convenciones de nomenclatura para diferentes tipos de zapatas varían entre diferentes ingenieros. Históricamente, los pilotes eran de madera , luego acero , hormigón armado y hormigón pretensado .
Fundación monopila
Una cimentación monopilar es un tipo de cimentación profunda que utiliza un elemento estructural único, generalmente de gran diámetro, incrustado en la tierra para soportar todas las cargas (peso, viento, etc.) de una gran estructura sobre la superficie.
En los últimos años se han utilizado muchas cimentaciones monopiladas [9] para la construcción económica de parques eólicos marinos de fondo fijo en ubicaciones submarinas de aguas poco profundas . [10] Por ejemplo, un solo parque eólico frente a la costa de Inglaterra se puso en funcionamiento en 2008 con más de 100 turbinas, cada una montada sobre una base monopilote de 4,74 metros de diámetro en profundidades oceánicas de hasta 16 metros de agua. [11]
Diseño
Las cimentaciones están diseñadas para tener una capacidad de carga adecuada según el tipo de subsuelo / roca que sostiene la cimentación por un ingeniero geotécnico , y la propia base puede ser diseñada estructuralmente por un ingeniero estructural . Las principales preocupaciones de diseño son el asentamiento y la capacidad de carga . Al considerar la liquidación, normalmente se considera la liquidación total y la liquidación diferencial. El asentamiento diferencial es cuando una parte de una base se asienta más que otra parte. Esto puede causar problemas a la estructura que soporta la base. Los suelos arcillosos expansivos también pueden causar problemas.
Ver también
- Apuntalando
- Asentamiento estructural
Referencias
- ↑ Terzaghi, Karl ; Peck, Ralph Brazelton ; Mesri, Gholamreza (1996), Mecánica del suelo en la práctica de la ingeniería (3ª ed.), Nueva York: John Wiley & Sons, p. 386, ISBN 0-471-08658-4
- ^ Crabtree, Pam J .. Arqueología medieval: una enciclopedia. Nueva York: Garland Pub., 2001. 113.
- ^ Edwards, Jay Dearborn y Nicolas Verton. Un léxico criollo: arquitectura, paisaje, gente. Baton Rouge: Prensa de la Universidad Estatal de Luisiana, 2004. 92.
- ^ Nicholson, Peter. Práctica albañilería, albañilería y enlucido, tanto liso como ornamental. Thomas Kelly: Londres. 1838. 30–31.
- ^ Beohar, Rakesh Ranjan. Ingeniería Civil Básica. 2005. 90. ISBN 8170087937
- ^ Darvill, Timothy. El conciso diccionario de arqueología de Oxford. 6ª ed. [es decir, 2ª ed. Oxford, Reino Unido: Oxford University Press, 2008. Padstone. ISBN 0199534047
- ^ Garvin, James L .. Una historia de la construcción del norte de Nueva Inglaterra . Hannover: University Press of New England, 2001. 10. Impresión.
- ↑ Piedras en gavión para cimentación, realizadas en Casa Rosenda de Diez Casas Para Diez Familias (10x10); ver el libro Design Like You Give a Damn 2 de Kate Stohr
- ^ Fundaciones de turbinas eólicas marinas Archivado el 28 de febrero de 2010 en la Wayback Machine , el 9 de septiembre de 2009, consultado el 12 de abril de 2010.
- ^ Construcción de una base de turbina Archivado el21 de mayo de 2011en el proyecto Wayback Machine Horns Rev, Proceso de construcción de la base de monopile de Elsam, consultado el 12 de abril de 2010
- ^ "Lynn y parques eólicos marinos de radiestesia interior" . MT Højgaard. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2016 . Consultado el 15 de septiembre de 2016 .
enlaces externos
- Ejemplos habituales de posibles deformaciones de cimentaciones derivadas de una construcción inadecuada.