En ingeniería, una cimentación es el elemento de una estructura que la conecta al suelo o, más raramente, al agua (como ocurre con las estructuras flotantes ), transfiriendo cargas de la estructura al suelo. Las fundaciones generalmente se consideran superficiales o profundas . [1] La ingeniería de cimentaciones es la aplicación de la mecánica de suelos y de rocas ( ingeniería geotécnica ) en el diseño de elementos de cimentación de estructuras.
Los cimientos proporcionan la estabilidad de la estructura desde el suelo:
El diseño y la construcción de una cimentación de buen rendimiento debe poseer algunos requisitos básicos:
.jpg/1280px-Loty%C5%A1sk%C3%A9_etnografick%C3%A9_muzeum_v_p%C5%99%C3%ADrod%C4%9B_(91).jpg)
Los edificios y estructuras tienen una larga historia de construcción con madera en contacto con el suelo. [2] [3] Los postes en construcción en tierra técnicamente pueden no tener cimientos. Se utilizaron pilotes de madera en suelos blandos o húmedos, incluso debajo de muros de piedra o mampostería. [4] En la construcción marina y de puentes, un entrecruzado de vigas o vigas de acero en hormigón se llama reja. [5]
Quizás la base más simple sea la padstone, una sola piedra que distribuye el peso en el suelo y levanta la madera del suelo. [6] Las piedras staddle son un tipo específico de padstone.
La piedra seca y las piedras colocadas en mortero para construir cimientos son comunes en muchas partes del mundo. Es posible que los cimientos de piedra colocados en seco hayan sido pintados con mortero después de la construcción. A veces, la hilera de piedra superior y visible es piedra labrada y de cantera. [7] Además de usar mortero, también se pueden poner piedras en un gavión . [8] Una desventaja es que si se utilizan barras de acero normales , el gavión durará mucho menos que si se utiliza mortero (debido a la oxidación). El uso de barras de acero resistentes a la intemperie podría reducir un poco esta desventaja.
Los cimientos de zanjas 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 (2000 libras por pie cuadrado).
A menudo llamadas zapatas , generalmente están incrustadas aproximadamente a un metro en el suelo . Un tipo común es la zapata extendida que consiste en tiras o plataformas 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 sobre el nivel del suelo, donde el peso de la estructura se transfiere al suelo a través de una losa de hormigón colocada en la superficie. Los cimientos de losa sobre rasante pueden ser losas de losa reforzada, cuyo espesor oscila entre 25 cm y varios metros, según el tamaño del edificio, o losas postensadas, que suelen tener al menos 20 cm para las casas y más gruesas para las más pesadas. estructuras.
Otra forma de instalar cimentaciones listas para construir y más respetuosa con el medio ambiente es utilizar pilotes roscados . Las instalaciones de pilotes de tornillos también se han extendido a aplicaciones residenciales, y muchos propietarios eligen una base de pilotes de tornillos sobre otras opciones. Algunas aplicaciones comunes de los cimientos de pilotes helicoidales incluyen plataformas de madera, cercas, casas de jardín, pérgolas y cocheras.
Se utiliza para transferir la carga de una estructura hacia abajo a través de la capa superior débil de la capa superior del suelo hasta la capa más fuerte del subsuelo que se encuentra debajo. Hay diferentes tipos de zapatas profundas, incluidos pilotes hincados por impacto, pozos perforados, cajones , pilotes roscados , geopilares [ 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 , posteriormente de acero , de hormigón armado y de hormigón pretensado .
Un tipo de cimentación profunda que utiliza un único elemento estructural, 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 monopilares [9] para construir de forma económica parques eólicos marinos de fondo fijo en ubicaciones submarinas de aguas poco profundas . [10] Por ejemplo, en 2008 se puso en marcha un único parque eólico frente a la costa de Inglaterra con más de 100 turbinas, cada una montada sobre una base monopilar de 4,74 metros de diámetro en profundidades del océano de hasta 16 metros de agua. [11]
Una base flotante es aquella que se asienta sobre una masa de agua, en lugar de tierra firme. Este tipo de cimentación se utiliza para algunos puentes y edificios flotantes.
Los cimientos son diseñados por un ingeniero geotécnico para tener una capacidad de carga adecuada dependiendo del tipo de subsuelo/roca que soporta los cimientos , y la zapata en sí 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 fundación se asienta más que otra. Esto puede causar problemas a la estructura que soporta la base. Los suelos arcillosos expansivos también pueden causar problemas.
