Magdalena Friedrichs Lagos - Ficha 04/17072014

Casos Constructivos y Estructurales: clase nº 4.

Materia de la clase.

Emplazamiento de una obra

Dimensión arquitectónica.

El emplazamiento de una obra se refiere al sitio destinado a levantar en él la obra, o también a la ubicación del edificio. Ambas definiciones hacen referencia al terreno en el cual será ubicada la obra, la cual puede levantarse en él de diferentes maneras (en relación con el movimiento de tierras):

1. Suspenderse: en este caso el aire que quede bajo la obra puede ser rellenado, o bien sostener la obra a través de pilotes.
2. Colocarse por sobre el nivel: en este caso se efectúa un corte y relleno compensado en el terreno.
3. Situarse bajo el nivel del terreno (bajo la cota elegida para emplazar): en esta situación se realiza un corte en el terreno.

El emplazamiento de una obra es una dimensión arquitectónica que debe tomar en consideración el lugar que rodea al edificio, sus accesos, lo cual debiera estar pensado en función del terreno.

Un ejemplo histórico de la adaptación en el emplazamiento de la obra fue la llegada de los europeos a América –a Valparaíso específicamente-, y con ella la necesidad de construir viviendas y otros edificios en el lugar de asentamiento. Los españoles venían con un modelo de construcción en terrenos mayormente planos, por lo que la situación de terreno de la obra a la cual estaban acostumbrados no presentaba mayores inconvenientes. Sin embargo en la costa chilena se enfrentaron con una situación de marcada pendiente, ante lo cual debieron adaptar su modelo constructivo.

Dimensión ingenieril.

Emplazar una obra tiene directa relación con las fundaciones de la misma. Son estas la parte del sistema estructural que se encuentra en contacto con la tierra, destinada a transmitir a ésta la totalidad de las cargas. Los dos aspectos fundamentales que se deben tomar en cuenta son el ‘’’tipo de suelo’’’ y la ‘’’tipología de fundación’’’.

Tipos de suelo según su comportamiento:

1. SUELOS ROCOSOS: Se presentan como macizos consolidados. Se debe tener precaución con los vacíos, depósitos de arcillas, material que esté suelto y en pendiente, grietas por congelamiento, vertientes, entre otros. Estas situaciones pueden generar reacciones posteriores a la edificación. La problemática que este tipo de suelos presenta es la dificultad del anclaje del edificio a este.
2. SUELOS CEMENTADOS: Son sueños firmes que varían según la forma en que la naturaleza misma haya vinculado el suelo. Cuando la cementación del suelo es muy fuerte se debe recurrir a procesos que involucran maquinaria pesada cuya acción puede afectar a edificios colindantes.
3. SUELOS COLAPSIBLE: Están producidos por el depósito sucesivo de partículas finas, acumuladas por la acción del viento, lo que los hace de fácil colapso ante esfuerzos menores.
4. SUELOS REACTIVOS: Son aquellas arcillas que se hinchan considerablemente ante la presencia de agua, y se retraen de la misma manera cuando esta se drena o evapora.
5. ALUVIONALES DE ARENA GRAVA: son originados por el depósito sucesivo de material por crecidas de ríos, deshielos y grandes lluvias. A menos que tengas depósitos más profundos de limo, lo que genera ‘’’lentes de barro’’’, son buenos suelos de fundación.

Profundidad a la cual se encuentra terreno apto para situar las fundaciones de una obra (achurado) en Viña del Mar.

Sistemas de fundaciones.

Son cinco las categorías de fundaciones:

FUNDACIONES SUPERFICIALES O DIRECTAS.

Cuando el nivel de sello de excavación se encuentra entre los 80 cm y los 1.50 m, y la excavación no presenta dificultades, se usan fundaciones superficiales. Se usan también cuando las cargas son poco importantes. La altura de la fundación debe ser aproximadamente 2 veces el ancho del muro y cuatro veces la longitud de la saliente.

FUNDACIONES PROFUNDAS O POR POZOS.

Se llamas así cuando el terreno apto para fundar se encuentra tan profundo que sólo es posible acceder a él por medio de trabajos especiales.

FUNDACIONES INDIRECTAS O POR PILOTES.

Se utilizan cuando el terreno apto para fundar se encuentra tan abajo que no resulta económicamente factible usar otro tipo de fundación. En este caso se recurre al uso de pilotines, pilotes o micropilotes.

1. PILOTINES: Se usan para fundar desde 3 a 5 metro de profundidad, así como pare reforzar edificios que han comenzado a sufrir asentamientos por estar construidos sobre terrenos blandos y compresibles. Son columnas de entre 25 a 35 cm de diámetro, con armadura longitudinal. Se unen mediante una viga de encadenado que los vincula, distribuyendo la carga de las paredes o tabiques que llegan a ellos. Su diámetro y profundidad dependen de la carga que deberán soportar y del tipo de suelo. La separación debe ser mínimo de 60 cm, deben situarse siempre en los encuentros entre tabiques.

2. PILOTES: Se recurre a ellos cuando el suelo apto para fundar se encuentra a más de 10 y 8 metros de profundidad. Son elementos longitudinales, situados en el terreno a través de la perforación del mismo. Pueden ser de madera, acero u hormigón. Los pilotes reciben la carga de la estructura tanto por fricción lateral como de punta, como si fueran columnas.

Siempre los pilotes usan un cabezal, elemento de forma de prisma, rígido, que se encuentra sobre los pilotes y sobre el cual, a su vez, se apoyan las columnas y tabiques. Debe haber por lo menos dos pilotes por cada cabezal, y si es que este recibo la carga de más de una columna, la corrida de pilotes debe ser doble. Los más comunes son los pilotes de hormigón, debido a que son económicos, no corrosibles y resistentes.

FUNDACIONES PARA COLUMNAS Y PILARES.

Las fundaciones de pilares y columnas deben ser especialmente cuidadas ya que se limitan a una superficie reducida y soportan cargas considerables. Tienen base cuadrada o rectangular y forma tronco-piramidal. El área del apoyo se fija de acuerdo a la capacidad portante del terreno. Para que las presiones sobre el terreno sean uniformes, el eje de la columna debe coincidir con el centro de gravedad de la base.

ZAPATAS DE HORMIGÓN ARMADO.

BASE PARA COLUMNA CENTRADA. Base tronco-cónica, apta para terrenos de consistencia normal. El recubrimiento mínimo es de 5 cm y la armadura de la parrilla se pone en ambos sentidos.

BASE DE COLUMNA ESCÉNTRICA. Se usa en caso de que no se pueda centrar el eje de la columna con la base por motivos especiales (por ejemplo, cuando la zapata se encuentra en el deslinde y legalmente no se puede invadir el terreno vecino).

BASE DE CANTILEVER DE HORMIGÓN ARMADO. Zapata conectada a otra para equilibrar una carga estructural que no se encuentra localizada simétricamente respecto a ésta.

BASE COMPUESTA PARA DOS O MÁS COLUMNAS. La carga es transmitida al terreno formando un bulbo de presiones. Consiste en adoptar bases unificadas para dos o más columnas

PLATEAS DE FUNDACIÓN. Es una manera de soportar las cargas cuando el terreno es húmedo o presenta filtraciones de agua. Este procedimiento es análogo a las losas de hormigón, generando una presión unitaria mínima sobre el terreno.

FUNDACIONES POR CONSOLIDACIÓN.

Las fundaciones por consolidación consisten en mejorar artificialmente las condiciones del terreno para para luego asentar alguno de los tipos de fundación previamente nombrados.

1. CONGELAMIENTO: consolidación temporal que sirve de muro de contención de suelos adyacentes.
2. COMPACTACIÓN: es permanente. Pude realizarse vibrando la masa del suelo para disminuir el volumen y aumentar la densidad, esto puede producir asentamientos diferenciales que deben ser rellenados. También puede llevarse a cabo introduciendo pilotes en cantidades suficientes para generar un aumento de la capacidad resistente por la compactación del suelo. También se puede compactar el terreno introduciendo cemento a presión entre las fisuras o grietas que puedan presentarse.

Casos de emplazamiento.

1. LA OBRA SE SUSPENDE: el suelo no empuja la estructura. La única condición, lógicamente, es que de alguna manera se debe descender hasta el suelo para poder descargar las fuerzas.

2. SITUAR LA OBRA SOBRE UN CIERTO NIVEL: se debe generar un muro de contención. La tierra empuja la espalda de la construcción; en este caso, el empuje de la tierra puede ser una solicitación mucho mayor que un terremoto. Los muros de contención son la solución más cara a la hora de construir.

3. SITUAR LA OBRA BAJO EL NIVEL DEL SUELO (NPT): es la solución de menor costo en caso de que el terreno sea malo, caso en el cual habría que escavar lo suficiente hasta encontrar terreno apto para poder realizar las fundaciones. Por ejemplo, en caso de que el suelo sea arcilloso, se excava hasta encontrar maicillo (en el suelo se encuentra primero la arcilla, luego el maicillo y luego roca).

El nivel de suelo apto para construir, hasta el cual se excava, se denomina nivel de sello de excavación. A su vez, la altura a la cual termina la zapata, donde se posa su base, se llama nivel de sello de fundación. La zapata tiene la función de aumentar el área de contacto para reducir así la presión (Presión (P) = Fuerza (F) / Área (A)).

Soluciones alternativas a los muros de contención de hormigón.

1. Shotcrete.

Un muro de contención fabricado de hormigón deja de ser una opción económicamente viable en caso de que este tenga más de 7 metros de altura. En estos casos se utiliza el sistema de hormigón proyectado o shotcrete (‘’shot’’: disparar/ ‘’crete’’: del inglés con-crete, concrete). Este proceso consiste en disparar un hormigón a presión a la profundidad deseada con un ángulo determinado con respecto a la vertical a sostener, el cual forma un bulbo desde el cual se proyecta un tensor hasta la superficie, el cual se aperna y trabaja de esta forma. Luego se sigue excavando y se repite el proceso cuantas veces sea necesario.

1. Pared Moldeada.

La idea de este sistema de construcción es que la contención del terreno se realiza sin haber sacado tierra. Se lleva a cabo con lodo bentonítico. Se hacen agujeros en la tierra con una maquina cuyas tenazas tienen 60 cm de ancho y 270 cm de largo. A medida que se va escavando se vacía lodo bentonítico, luego se entierra la enfierradura y se inyecta el hormigón, el cual, al ser más denso que el lodo, expulsa a este último, el cual se vuelves a almacenar. La moldura del hormigón es constituida por la misma tierra.

Conceptos.

Bulbo de tensión.

La presión sobre el terreno no se limita a la transmisión vertical de la misma, si no que sigue las líneas imaginarias que constituyen al llamado bulbo de tensión.

El motivo por el cual no se debe fundar en el relleno de un muro de fundación tiene que ver con los bulbos de tensiones de las zapatas de la obra:

Fuentes.

• Gloria Diez, Diseño Estructural en Arquitectura. Editorial Nobuko, primera edición, 2005.
• J.E. Gordon, Estructuras o Por Qué las Cosas No Se Caen. Calamar Ediciones, segunda edición, noviembre 2004.