INTRODUCCION El estudio de Mecánica de Suelos es básico para realizar el diseño de cimentaciones. Estos parámetros van a afectar directamente el diseño de cimentaciones: el tipo de suelo (cohesivo, granular, mixto, de alta o baja plasticidad), la variación de estratos, la consistencia (media, blanda, dura), las propiedades físicas y mecánicas (cohesión, ángulo de fricción interna, índice de compresión), la ubicación del nivel freático, la profundidad de cimentación, la capacidad portante por resistencia, la capacidad portante por asentamiento, el esfuerzo neto, los asentamientos diferenciales y totales, los agentes agresivos (sales, cloruros, sulfatos), la expansibilidad y fuerza expansiva del suelo, la estabilidad del talud de la excavación, las especificaciones de las Normas Internacionales de estructuras. Sólo si conocemos esto procedemos a diseñar la cimentación. Un aspecto de gran importancia a la hora de realizar y posteriormente ejecutar un proyecto de ingeniería, teniendo en cuenta que se debe partir de un cimiento, es la profundidad a la cual se debe implantar, llamado por algunos autores como profundidad de emplazamiento, profundidad de cimentación o profundidad de la fundación, hace referencia principalmente a la distancia con respecto al nivel de referencia del terreno al cual se van a colocar las bases o cimientos de una estructura. A continuación se hará un breve resumen de los “CRITERIOS BASICOS PARA DEFINIR LA PROFUNDIDAD DE EMPLAZAMIENTO DE UN A
CIMENTACION”.
CRITERIOS BASICOS PARA DEFINIR LA PROFUNDIDAD DE EMPLAZAMIENTO DE UNA CIMENTACION La cimentación, la colocación de los bases de una construcción, es el nombre que recibe el conjunto de elementos colocados en el terreno sobre los que se asienta una estructura. Su principal misión es la de soportar las cargas y asegurar que la estructura reciba iguales presiones y fuerzas en todo su despliegue, transmitiendo las cargas y fuerzas de la tierra para su mejor distribución. La cimentación debe asegurar una distribución pareja de las cargas y fuerzas, y una base nivelada a la perfección para que la estructura no se vea, luego, comprometida por pesos mal distribuidos ni exigencias en pilares o en cualquiera de las partes de la construcción. Es entonces cuando aparece la pregunta, ¿Cuál debe ser la profundidad en la que se debe instalar esta cimentación? Recorriendo diferentes textos, artículos y páginas web, nos encontramos con la siguiente información: PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN: Diferentes autores han hablado y presentado propuestas del tema, sin embargo no existe una metodología establecida como base, ni una medida para realizar la construcción de un cimiento en una construcción, por eso revisando los diferentes parámetros que afectan los principales valores del suelo y por ende la profundidad a la cual se debe colocar la cimentación podemos mencionar a los siguientes autores.
McCarthy recomienda cimentar por debajo del nivel activo o erosión potencial, si se trata de arenas compactas. En el caso de arcillas o limos firmes, recomienda cimentar por debajo del nivel activo por cambios de volumen.
Manuel Delgado Vargas, en su libro “Ingeniería de Cimentaciones”, afirma
que se requiere cierta profundidad de cimentación, para evitar la socavación del suelo por debajo del cimiento superficial, siendo ésta de 0.50 m.
Para el ATM, Army Technical Manual (Manual técnico del ejército de EEUU.) y el AFM, Air Force Manual, la profundidad de cimentación debe ser de 1.20m, para considerar el cambio de volumen del suelo, debido al efecto del hielo y deshielo.
En las Normas Peruanas de Estructuras, se especifica que debe ser de 0.80 m, y si se usa albañilería portante con losa de concreto armada en dos sentidos, y viga perimetral que sea de 0.40 m.
Carlos Crespo Villalaz da una ecuación para determinar la profundidad de cimentación Df, en función del índice plástico (IP):
=
(,−,)−
Donde: Df= Profundidad de emplazamiento (metros). IP= Índice de plasticidad (%).
γ = Peso especifico del suelo
Ton 3
Muchos factores afectan la determinación de la profundidad de la fundación. El cálculo de la profundidad de la cimentación se realiza en función del tipo de suelo, de la capa freática, de las cargas de la estructura, de la capacidad de carga del suelo y de otros factores. Los factores generales a considerar para determinar la profundidad de la fundación son: -Carga aplicada desde la estructura a la fundación. -Capacidad de carga del suelo. -Profundidad del nivel del agua debajo de la superficie del suelo. -Tipos de suelo y profundidad de capas en caso de suelo estratificado. -Profundidad de la base adyacente.
Se debe considerar la profundidad mínima de cimentación para asegurar que el suelo tenga la capacidad de carga segura requerida como se supone en el diseño. Sin embargo, se aconseja llevar a cabo la investigación del suelo antes de decidir sobre la profundidad de la fundación. El informe de la investigación del suelo sugerirá la profundidad de la base en función del tipo de estructura, las propiedades del suelo, la profundidad de la capa freática y todas las demás variables que deben considerarse. El informe de investigación del suelo
proporciona la capacidad de carga del suelo en diferentes niveles y en diferentes lugares.
Cuando el informe de investigación del suelo no está disponible, la profundidad del cimiento debe ser seleccionada de tal manera que no se vea afectada por la
hinchazón
y
la
contracción
del
suelo
debido
a
cambios
estacionales. Profundidad de la fundación también debe considerar la profundidad de la capa freática para evitar y escurrir por debajo del suelo. Para la fundación cerca de la fundación existente, se debe asegurar que los bulbos de la presión de fundaciones no coincidan si la profundidad de la nueva fundación tiene que ser tomada debajo de la profundidad de la fundación existente.
La fundación no debe ser contratada a poca profundidad considerando la acción de la helada en países fríos. La fórmula de Rankine proporciona la guía sobre la profundidad mínima de la fundación basada en la capacidad de carga del suelo.
1− 2 = 1+ Donde: Df = profundidad mínima de la fundación. p = capacidad de carga bruta
= densidad del suelo = ángulo de reposo o fricción interna del suelo. La fórmula anterior no considera los factores discutidos anteriormente y sólo proporciona la guía sobre la profundidad mínima de la fundación, suponiendo que las fundaciones no se vean afectadas por factores tales como la capa freática, la acción de las heladas, los tipos y propiedades del suelo, etc. Esta fórmula no considera las cargas de la estructura en la fundación. En la fórmula de Rankine, se puede ver que la profundidad de la cimentación depende de la capacidad de carga del suelo, por lo que si la capacidad de carga del suelo aumenta, la profundidad de la cimentación también aumenta. La profundidad a la que deben basarse los fundamentos depende de los siguientes factores principales:
-Aseguramiento de la capacidad de carga admisible adecuada. -En el caso de los suelos arcillosos, la penetración en el suelo debe estar por debajo de la zona donde la contracción y la hinchazón causadas por los cambios climáticos estacionales y debido a los árboles y arbustos pueden causar movimientos apreciables. -En las arenas finas y los sedimentos, la penetración debe estar por debajo de la zona en la que se pueden esperar problemas por heladas. -Se debe considerar también la profundidad máxima de la fuga cuando sea pertinente (por ejemplo, en los pilares de los puentes) y la base debe situarse suficientemente por debajo de esta profundidad. -Debe estar por debajo del suelo superior, relleno misceláneo, raíces de árboles, entre otros. Para tener en cuenta que existen diferentes ecuaciones y métodos para definir el valor de la profundidad de emplazamiento para la construcción de una estructura base, cabe destacar que estos valores son definidos por el geotecnista y que son de gran importancia ya que estamos hablando de la línea base de una edificación que estará soportada por este. La información encontrada fue de gran ayuda para comprender los valores tomados y los diferentes parámetros que definen estos valores. Además se debe tener en cuenta que la información del tema ayuda a despejar algunas dudas del proceso que se lleva en la clase de Geotecnia y que sirve también de formación como futuros ingenieros.
CONCLUSIONES
Las cimentaciones hacen referencia al origen de algo, en este caso nos referimos al origen o base de una estructura, de allí la gran importancia de evaluar el diseño y colocación de estas partes, para tener un valor de confiabilidad alto en el diseño y construcción de estructuras.
Existen diferentes métodos para calcular la distancia mínima de emplazamiento de una cimentación, cabe destacar que estos valores son calculados por el Ingeniero geotecnista y que de ser necesario pueden variar a su consideración.
La investigación y evaluación del tema será de gran ayuda para poder comprender la temática desarrollada en clase por el ingeniero Álvaro Orlando Pedroza.
Este tipo de estudios geotécnicos tienen una gran importancia en la transcendencia del diseño en estructuras, ya que es el punto de referencia para partir a las demás fases en la ejecución de una construcción.
