TIPOS DE SISTEMAS DE CIMENTACIÓN

Las cimertaciones utilizar ura combinación de muros de carga, columnas y pilas para transmitir las cargas del edificio directamente al terreno. Estos elementos estructurales pueden formar diferentes tipos de subestructuras;

• Los sótanos ubicados total o parcialmente debajo de la rasante requieren un muro de cimentación continuo para contener la tierra circundante y sustentar los muros exteriores, así como las columnas de la superestructura superior. 1.

• Los espacios de gateo (ductos o vías para arrastrarse) cercados por un muro de cimentación continuo o por pilas suministran espacio bajo un primer piso para la integración y el acceso a instalaciones mecánicas, eléctricas y de plomería. 2.

• Las losas niveladas de concreto apoyadas directamente en el terreno y engrosadas para sustentar las cargas de los muros y de las columnas forman un sistema económico de cimentación y piso para estructuras de uno y dos pisos en climas donde ocurre poco o ningún congelamiento del suelo. 3.
• Una retícula de pilas o postes independientes puede elevar la superestructura por arriba de la superficie del suelo. 4.



Se pueden clasificar los sistemas áe cimentación en dos amplias categorías -cimentaciones poco profundas y cimentaciores profundas.

Cimentaciones poco profundas

Las cimentaciones ensanchadas o cimentadores poco profundas se emplear cuando existe suelo estable, con adecuada capacidad de carga, relativamente cerca de la superficie del suelo. Se colocan directamente debajo de la parte inferior de una subestructura y transfieren las cargas del edificio directamente al suelo sustentante mediante presión vertical.

Cimentaciones profundas

Las cimentaciones profundas se emplean cuando el suelo que subyace a la cimentación es inestable o de una capacidad de carga inadecuada. Se prolongan a través del suelo inapropiado para transferir las cargas del edificio a un estrato resistente más apropiado de roca o de arenas y gravas densas ciue están bastante debajo de la superestructura.

Los factores c[ue se deben considerar al seleccionar y diseñar el tipo de sistema de cimentación para un edificio incluyen:

• el patrón y la magnitud de las cargas del edificio
• las condiciones subsuperficiales y del agua subterránea
• la topografía del sitio
• el impacto en las propiedades adyacentes
• los requerimiento6 del reglamento de construcciones
• el método y el riesgo en la construcción.

El diseño de un sistema de cimentación requiere de un análisis y un diserío profesionales por un ingeniero especializado en estructuras. Cuando se disePíe una construcción que no sea una habitación unifamiliar en suelo estable, también es aconsejable hacer que un ingeniero geotécnico lleve a cabo una investigación subsuperficial con objeto de determinar el tipo y el tamatío del sistema de cimentación que se requiere para el diseño del edificio.

SISTEMAS DE CIMENTACIÓN

La cimentación es la parte más baja de un edificio —su subestructura— construida total o parcialmente por debajo del suelo. La función primaria es sustentar y anclar la superestructura superior y transmitir sus cargas confiablemente a la tierra. Debido a cjue sirve como un enlace crítico en la distribución y resolución de las cargas del edificio, el sistema de cimentación debe estar diseñado tanto para acomodar la forma y la disposición de la superestructura superior como para responder a las condiciones variables de suelo, roca y agua inferiores.

Las cargas principales sobre una cimentación son la combinación de cargas vivas y muertas cjue actúan verticalmente sobre la superestructura. Además, un sistema de cimentación debe anclar la superestructura contra el deslizamiento, el volteo y el levantado inducidos por el viento, resistir los movimientos repentinos del suelo por sismo y resistir la presión impuesta por la masa circundante de suelo y del agua subterránea sobre los muros del sótano. En algunos casos, un sistema de cimentación también tiene cjue contrarrestar el empuje de las estructuras de arco o a tensión.



El asentamiento es el hundimiento gradual de una estructura a medida «[ue el suelo debajo de la cimentación se consolida bajo la carga. A medida que se construye un edificio, se espera algún asentamiento al aumentar la carga sobre el cimiento y causar una reducción del volumen de vacíos en el suelo que contienen aire o agua. Esta consolidación generalmente es pequeña y ocurre más bien rápidamente cuando se aplican cargas sobre suelos densos y granulares, como arena y grava gruesas. Cuando el suelo del cimiento es una arcilla cohesiva húmeda, que tiene una estructura tipo de escama y un porcentaje de vacíos relativamente grande, la consolidación puede ser muy grande y ocurre lentamente en tiempo prolongado.



Un sistema de cimentación apropiadamente diseñado y construido debe distribuir sus cargas de modo o?e cualquier asentamiento que ocurra sea mínimo o esté distribuido uniformemente bajo todas las partes de la estructura. Esto se logra diseñando y dimensionando los apoyos del cimiento de modo que transmitan una carga igual por unidad de área al suelo o roca sustentantes sin sobrepasar su capacidad de carga.



El asentamiento diferencial - el movimiento relativo de las diferentes partes de una estructura causado por la consolidación desigual del suelo de la cimentación - puede hacer que un edificio pierda la vertical y se presenten grietas en la cimentación, la estructura o los acabados. Si es muy grande, el asentamiento diferencial puede resultar en la falla de la integridad estructural del edificio.




JUNTAS Y CONEXIONES - ESTRUCTURAS

La manera en la cual las fuerzas se transfieren de un elemento estructural al siguiente y la forma en que un sistema estructural se comporta como un todo dependen en gran medida del tipo de juntas y de conexiones que se usen. Los elementos estructurales se pueden unir de tres mareras. Las juntas a tope permiten que uno de los elementos sea continuo y generalmente requieren un tercer elemento mediador para hacer la conexión. Las juntas traslapadas permiten que todos los elementos conectados se empalmen entre ellas y sean continuos a través de la junta. Los elementos de unión también pueden moldearse o conformarse para formar una conexión estructural.

Los conectores c[ue se usan para unir los elementos estructurales pueden tener la forma de un punto, una línea o una superficie. Aun cuando los tipos de conectores lineal y de superficie resisten la rotación, los conectores puntuales no lo hacen a no ser que una serie de ellos se distribuya a través de un área superficial grande.

Las uniones con pasadores teóricamente permiten la rotación, pero resisten la traslación en cualquier dirección. 1.
Las juntas rígidas o fijas conservan la relación angular entre los elementos unidos, restringen la rotación y la traslación en cualquier dirección y suministran resistencia tanto a la fuerza como al momento. 2. Las uniones con rodillos permiten la rotación, pero resisten la traslación en una dirección perpendicular hacia sus caras o alejándose de ellas. No se emplean en la construcción de edificios con tanta frecuencia como las conexiones con pasadores o fijas, pero son útiles cuando una junta debe permitir que ocurra la expansión y la contracción de un elemento estructural. 3.

Un ancla de cable permite la rotación, pero resiste la traslación solamente en la dirección del cable. 4.



ESTRUCTURAS - MEMBRANAS

Las membranas son superficies flexibles y delgadas que sustentan cargas principalmente a través del desarrollo de esfuerzos de tensión. Pueden ser suspendidas o extendidas entre postes, o ser sustentadas por la presión del aire.

Las estructuras en forma de toldo son estructuras de membrana cjue son presforzadas por fuerzas externamente aplicadas y c[ue se mantienen tensionadas por completo en todas las condiciones anticipadas de carga. Para evitar fuerzas de tensión demasiado altas, las estructuras de membrana deben tener curvaturas relativamente pronunciadas en direcciones opuestas.

Las estructuras neumáticas son estructuras de membrana que son puestas a tensión y estabilizadas contra cargas de viento y de nieve mediante la presión de aire comprimida. La membrana generalmente es una tela de material textil tejido o de fibra de vidrio recubierta con un material sintético, como el silicón. Las membranas translúcidas suministran iluminación natural, recogen la radiación solar en el invierno y enfrían el espacio interior por la noche. Las membranas reflectoras reducen la ganancia del calor del sol. Un forro de tela puede capturar un espacio de aire para mejorar la resistencia térmica de la estructura.

Existen dos clases de estructuras neumáticas: las estructuras sustentadas con aire y las estructuras infladas con aire.

• Las estructuras sustentadas con aire consisten en una membrana sencilla sustentada por una presión interna de aire ligeramente mayor que la presión atmosférica normal. La membrana está bien anclada y sellada a lo largo del perímetro para evitar las fugas. Se requieren esclusas de aire en las entradas para conservar la
presión interna del aire.

• Las estructuras infladas con aire son sustentadas con aire pnssurizado dentro de elementos de construcción inflados. Estos elementos están conformados para sustentar cargas de una manera tradicional, mientras c?ue el volumen confinado de aire para la edificación permanece a la presión atmosférica normal. La tendencia de una estructura de doble membrana a abultarse a la mitad se restringe mediante un anillo de compresión o mediante amarres o diafragmas internos.


La membrana y los cables de acerotransmiten las cargas externas a los mástiles y a las anclas en el suelo mediante fuerzas de tensión. 1.Los cables de refuerzo en las orillas rigidizan los bordes libres de una estructura de toldo. 2.


La membrana puede estar amarrada a los apoyos del mástil mediante un lazo de cable de refuerzo o estirarse sobre un cabezal de distribución. 3.Los mástiles están diseñados para resistir el pandeo bajo cargas de compresión. 4.


Algunas estructuras sustentadas con ains usan una red de cables que trabajan a tensión por la fuerza del inflado para evitar c[ue la membrana desarrolle su perfil inflado natural.