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Las CIMENTACIONES es la parte de la estructura que estabilizará a una construcción en su interacción con el suelo, es el soporte con el terreno. Las cimentaciones transfieren el peso y esfuerzos originados en la construcción al terreno de manera que no sobrepasen su resistencia para mantener su sustentación. También retiene las cargas del suelo hacia la estructura en bufamientos, expansiones, deslizamientos, hundimientos, compresiones y sismos.
Por ello es que está íntimamente ligado con el estudio de mecánica de suelos, la geofísica y geotecnia, estudios técnicos previos que se vuelven imprescindibles.

Podemos clasificarlas en superficiales, intermedias y profundas.
La selección de la tipología a emplear va en función de la relación entre las cargas a soportar y la resistencia del terreno. Cuanto más pesada sea la construcción y menor sea la resistencia del terreno, más favorecerá el uso de soluciones profundas. El principio básico es no sobrepasar la presión por área que soporta el terreno. Estos distintos tipos pueden combinarse en una misma estructura a fin de optimizar su uso.

SUPERFICIALES

La excavación que se requiere para su desplante no va más allá de unos metros bajo la superficie, son propias de estructuras que podríamos llamar ligeras, solo requieren una capa de refuerzo de 30 o 60 cm de espesor. Las hay de tipo asiladas, corridas y losas. La base de las columnas o muros de carga se amplifica hasta que la carga se reparta en una presión que sea menor a la presión soportada con un factor de seguridad, la resultante es una estructura que soporta y transmite dichas presiones, hecha de concreto armado en zapatas, o de piedra con argamasa. Pueden combinarse apoyando estas bases sobre micropilotes o inclusiones rígidas.

-Aisladas.
Soporta la carga puntual de la columna y no tiene enlace con ningún otro elemento. Su desplante es generalmente de base cuadrada. Su factor para soportar cargas laterales es muy pequeño.

-Corridas.
La sección de base corre a todo lo largo del elemento estructural como muros o un eje de varias columnas. Su capacidad de soportar cargas laterales y deformaciones es mayor que el de las aisladas.

-Losas de cimentación.
Se emplean cuando la relación entre el peso a soportar y la capacidad de carga es tan amplia como para prácticamente ocupar toda la superficie de desplante. Es propio de estructuras más o menos ligeras en terrenos con poca capacidad de carga además de fangosos, arcillosos, o expansivos. Se fabrica una losa de concreto armado lo suficientemente gruesa, reforzada y resistente a la compresión, para que de ella se desplante la superestructura.

INTERMEDIAS

Se auxilian de las capas intermedias del terreno para poder soportar el edificio. Generalmente son edificios medianos en terrenos intermedios o blandos.

-Sustitución.
Aquí se elabora un cajón de concreto armado que sustituya el peso del terreno original por el del edificio.
-Flotación.
Aquí se toman en cuenta los empujes positivos que realiza el manto freático intentando “levantar” la construcción.
-Inclusiones rígidas.
Es un mejoramiento del terreno en columnas incluyendo materiales ajenos al suelo natural, resultan más resistentes que este pero menos que si se usaran pilotes, su costo es más barato que la pilotación.

+Columnas de grava.
Se hace un barreno y se le va introduciendo y compactando grava o piedras por capas, al compactarse verticalmente por impacto o vibración, existe una expansión horizontal que presiona el suelo a su alrededor.

+Jet Grouting.
En este sistema se inyecta al terreno un cementante de muy baja contracción al fraguado o incluso expansivo. Se hace un barreno y luego se inyecta este mortero a gran velocidad sobre las paredes de este a manera que pueda romper y mezclarse con el terreno natural ampliando el diámetro del barreno original.

+Soil Mixing.
El sistema es parecido a la inyección de grout, pero aquí el ancho de la perforación es el mismo desde un inicio y lo que se inyecta puede ser cemento, bentonita, o cal. El material es mezclado con agua en forma de lechadas o en seco con aire comprimido desde el fondo del barreno con una pala rotativa.

PROFUNDAS

Se desplantan por debajo de la superficie hasta decenas de metros. Se emplean para poder trasladar las cargas del edificio a capas inferiores más resistentes que permitan soportar grandes pesos y alturas como en es el caso de los rascacielos, puentes, presas, sin importar si el terreno superficial es muy blando o está sobre una zona sísmica como es el caso de la Ciudad de México.

-Pilas.
Las pilas se fabrican excavando un pozo del diámetro de la pila que llega a ser de varios metros, que luego se rellena con concreto armado.

-Pilotes.
Su principal diferencia con las pilas es el diámetro de su sección generalmente menor a un metro. Los pilotes pueden trabajar a fricción o por apoyo directo. Por fricción aprovechan la resistencia al avance que existe en entre el terreno y sus costados para la sustentación del edificio. Pueden ser prefabricados debido a su facilidad para el traslado, o colados en sitio.

+En sitio.
Se hace el barreno, se protege contra derrumbes si es necesario con lodos de perforación o ademes, se introduce un armado de acero de refuerzo, y finalmente se vacía el concreto.

+Prefabricados.
Se hace el barreno protegido igualmente, para luego introducir o hincar con poco esfuerzo los tramos prefabricados uniéndolos entre sí conforme avanza la cabeza en profundidad. También pueden hincarse sin barreno previo, esto aumenta la capacidad de carga del terreno adyacente al comprimirse en su derredor. El pilote debe de ser lo suficientemente resistente como para soportar los esfuerzos generados por el golpeteo del martillo y la resistencia del terreno.

+De control.
Este tipo de pilotes tienen en su cabezal al unirse con de base del edificio, un sistema que permite ir controlando los hundimientos diferenciales que pudieran ocurrir, nivelando y manteniendo así la verticalidad de la estructura.

+Micropilotes.
Son el mismo principio de los pilotes, pero su diámetro es menor, pocas veces rebasa los 30 cm. Su principal ventaja es el tamaño menor de la maquinaria a emplear, ideales para terrenos de difícil acceso o para re-cimentaciones.

RE-CIMENTACIONES
Cuando existe una patología en la estructura de sustentación, es necesario hacer reparaciones o en su caso reforzarlas para poder soportar las nuevas solicitaciones de carga y re-estabilizar el edificio. Pueden emplearse micropilotes o pilotes si las condiciones lo permiten, mejoramientos de terreno o reforzamiento de lo ya existente, aumentando su sección, creando nuevas áreas de desplante, o sustituyendo en etapas la existente por una nueva.

MEJORAMIENTO DE TERRENO
-Mezcla de suelos.
De algún banco de materiales cercano se extraen, combinan y mezclan distintos tipos de suelos que entre sí mejoren las condiciones de resistencia del terreno natural. Un ejemplo puede ser el mezclar arenas con arcillas, agua, y compactarlo; otro puede ser el empleo de tepetate compactado.

- Mezcla de químicos.
En este tipo de mejoramiento de terreno se esparcen sobre el terreno químicos que modifiquen sus propiedades como cambio de iones propios de metales o la constitución del terreno. Puede ser cal, cemento portland, productos asfálticos que logran estabilizar químicamente el suelo.

-Compactación.
Aquí se aplican cargas al terreno con la finalidad de reducir los espacios entre este, aumentando su densidad y por ende su capacidad de carga. Puede ser por apisonamiento directo con masas de varias toneladas en caída desde 40m, por vibración provocada por explosivos, o por vibración provocada por maquinaria.

CONSIDERACIONES A TOMAR EN CUENTA DURANTE LA CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES.
En cualquier tipo de cimentación es necesario hacer cortes al terreno. Los problemas se agrandan cuando la excavación necesaria es para tipologías intermedias y profundas. De igual forma, pueden combinarse dos o más tipos de estabilización de taludes.

-Nivel de manto freático.
El primer inconveniente es el nivel del manto freático, que al hacer la excavación aflorará y filtrará por los taludes, ejerciendo presión sobre estos e inundando el sótano excavado. Por ello es conveniente dejar respiraderos o lloraderos para que escurra el agua, canalizarla a algún cárcamo, y desde ahí bombearla para abatir su nivel mientras se ejecuta la obra.

-Taludes y muros de contención.
El sótano excavado deja expuestos cortes al terreno que será necesario proteger contra derrumbes que afecten construcciones vecinas y a la propia. Para ello existen varias soluciones que estabilizan los taludes.

+Muro Berlín.
Es un muro de contención vertical en el que se hincan perfiles de acero en el terreno antes de excavar el sótano, y se colocan tablones entre estos para contener un terreno en su posición original en un lado de este, permitiendo excavar y dejar libre el otro costado del muro.

+Muro Milán o diafragma.
Es un muro de contención vertical fabricado en concreto armado, en el que se hace una zanja en el terreno, para colar en ella el muro y poder retener de un lado el talud y del otro retirar todo el material objeto de la excavación.

+Tablaestacado.
Es muy parecido al muro Berlín, en el principio de tablones o placas de acero que contendrán al terreno en un corte vertical, reforzados con estacas igualmente de acero o de madera a cada tanto.

+Inyecciones de roca.
Se realizan para saturar fisuras, sellarlas y evitar la filtración de agua a través de ellas.

+Anclajes.
Son barras de refuerzo de acero con cabezales que se introducen al terreno como clavos para evitar su deslizamiento.

+Concreto lanzado.
Se proyecta el concreto con una bomba hacia una pared del talud para evitar derrumbes de material.

-Maquinaria a emplear.
La selección de la maquinaria a utilizar está muy relacionada con el tipo de trabajo a realizar, pues el tipo de inclusión puede llevar al tipo de barra a emplear, ya sea esta hueca o telescópica para extraer o inyectar material, cabezal tricónico, o barreno de hélice continúa para extraer material, el empleo de centrales hidráulicas, vibrohincadores, martillos, martinetes, excavadoras, lanzadoras, los diámetro a emplear de las perforadoras, cargadores frontales.

-Control de calidad.
Por supuesto se deberán de supervisar los procesos y realizar pruebas de carga con placas y también de continuidad para el caso de los pilotes con la prueba de integridad, que mide por ecografía si estos quedaron continuos o se interrumpieron, rompieron, o adelgazaron en su sección al colarse o hincarse en el terreno.

-Otras consideraciones.
Las empresas que realizan este tipo de obras, debido a las condiciones extremas que resuelven generalmente atienden otros servicios como son:

+Obras marítimas. Aquellas que se realizan para habilitar puertos o muelles en las márgenes de ríos o en bahías en el mar, o para cimentar construcciones en el fondo de cuerpos de agua, ya sean estos lagos, esteros, o ríos.

+Hincado de tubería horizontal o microtúneles. Con un vibrohincador horizontal van empujando un cabezal de manera horizontal instalando tubería para instalaciones sin necesidad de abrir cepas.

+Ataguías de concreto y acero

+Pozos de bombeo. Son barrenos con ademes perforados que permiten la filtración del agua del manto freático y retienen las paredes, de tal manera que es posible extraer el agua para su uso con una bomba.

+Drenes verticales en cualquier talud.

+Pozos de absorción. De igual forma, pueden realizar perforaciones en el terreno con el fin de rellenarlos de materiales que permitan una rápida absorción del agua pluvial al terreno y de ahí recuperar el manto freático.

La importancia de las cimentaciones es por demás explícita. Nuestra recomendación es acercarse a los expertos e invertir su dinero con empresas profesionales con experiencia para reducir riesgos en la cimentación y evitarse problemas futuros.