30 Sep Factores que determinan a la cimentación

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Ing. Manuel Francisco Briseño 30 de septiembre de 2021. Hermosillo, Sonora, México.

Definimos como cimentación a la acción y el efecto de los elementos estructurales encargados de transmitir las cargas al terreno, por lo que la cimentación se realizara en función del mismo o con los elementos apoyados a este suelo distribuyéndose de forma que no superan la presión admisible, que puede admitir, aceptar o tolerar que produzca cargas zonales.

La cimentación constituye el elemento intermedio que permite transmitir las cargas que soporta una estructura al suelo subyacente, de modo que no rebase la capacidad portante del suelo, y que las deformaciones producidas en este sean admisibles para la estructura.

Se ha comprobado que una buena cimentación es el primer paso para construir una infraestructura sólida y segura. A lo que los estudios geológicos y geotécnicos constituyen los ingredientes fundamentales para poder abordar cualquier tipo de construcción. Sin su realización no sabríamos cómo se comporta el terreno en el que se pretende construir ni qué medidas se deben poner en práctica para evitar deslizamientos o hundimientos en el mismo.

¿Cómo podríamos definir una “buena cimentación”?

Principalmente explorando y caracterizando el terreno en función de nuestra estructura, que para esto se cuenta con métodos recomendados y establecidos.

En cuanto a la exploración de suelo, se podría tomar como referencia al Manual de diseño de obras civiles CFE geotecnia 2008, lo cual establece que los sondeos se localizan de acuerdo con el conocimiento previo de las condiciones geológicas, para lo cual se puede recurrir a los métodos indirectos y los levantamientos geológicos superficiales. Los sondeos estarán ligados siempre al sistema de referencias topográficas del lugar.

El número de sondeos dependerá de las características del terreno (uniforme o errático), de la longitud de las cargas impuestas por la estructura al terreno y de las características y funciones de las obras proyectadas (susceptibilidad a los asentamientos diferenciales, por ejemplo).

En la siguiente tabla, se hace mención sobre las recomendaciones sobre el programa de exploración.

Es importante mencionar e interpretar para el proyectista dado que, al momento de solicitar un estudio de mecánica de suelos, cumpla con los requerimientos de su proyecto.

¿De qué manera influye la mecánica de suelos en la cimentación?

De que tendríamos una muestra representativa de la resistencia del terreno y si es suficiente por la sobrecarga del edificio en el que se desplantan las edificaciones, mismo que sirve de base para determinar el tipo de cimentación a usar.

¿En qué etapa del proyecto sería recomendable llevar a cabo el estudio de mecánica de suelos?

Necesitamos definir nuestro proyecto arquitectónico sobre lo que se pretende construir, y no solo eso, sino que también desarrollar parte de la ingeniería estructural de la edificación sin establecer el tipo cimentación. Para lo que se estaría estableciendo los esfuerzos verticales mediante el cálculo del peso de la construcción y así determinar la profundidad mínima a explorar.

De esta manera se podrá obtener el mayor aprovechamiento del estudio de mecánica de suelos que influirá directamente en nuestra cimentación.

Cabe mencionar que se definen los métodos de exploración para propiedades mecánicas del terreno, como se mencionó en Manual de diseño de obras civiles CFE geotecnia 2008. Pero que también es importante la exploración dinámica del suelo, como lo establece el Manual de diseño de obras civiles diseño por sismo CFE 2015 (MDOC Sismo 2015).

¿Qué son las propiedades dinámicas del suelo?

La Dinámica de Suelos es un área de la Mecánica de Suelos que estudia las propiedades y el comportamiento del suelo bajo esfuerzos dinámicos. Estas acciones dinámicas en los suelos se atribuyen a sismos, explosiones, vibración de maquinaria, procesos constructivos, explotación de bancos, tráfico vehicular o ferroviario, viento, oleaje, etc.

La Dinámica de Suelos comprende el estudio tanto teórico como experimental del efecto de las fuerzas dinámicas sobre masas de suelo, para esto se complementa con otras áreas del conocimiento de la Ingeniería Civil como lo son la Dinámica Estructural, Dinámica del medio continuo y la Ingeniería Sísmica, entre otras.

Tomando como referencia al Manual de diseño de obras civiles diseño por sismo CFE 2015, se hace mención sobre la exploración y caracterización del terreno en función de la estructura.

El movimiento en la superficie de un depósito de suelo es muy diferente del que ocurriría en la roca basal en ausencia del depósito, debido a la amplificación dinámica que sufren las ondas sísmicas al propagarse a través de medios deformables. También las irregularidades topográficas y geológicas producen amplificaciones y atenuaciones en el movimiento del terreno. Sin embargo, para fines prácticos, comúnmente solo se toman en cuenta las amplificaciones producidas en depósitos de suelo con estratificación horizontal de extensión lateral infinita ante incidencia vertical de ondas de corte o S.

Por otro lado, la caracterización del terreno requiere de exploración del suelo que en ocasiones debe realizarse a lo largo de varias decenas de metros de profundidad, mientras que, en otras, puede ser más económico diseñar una estructura más robusta con base en un espectro de diseño conservador que realizar una exploración costosa del subsuelo. Ello depende, principalmente, del tamaño y la importancia de la construcción. En la tabla 1.5 se hace una reseña de los requisitos para la exploración y caracterización del terreno de cimentación en función de la importancia estructural.

Partiendo de la clasificación de las estructuras según su importancia, hace mención sobre el nivel de exploración dinámica para caracterizar el tipo de terreno que se tiene en sitio. El cual lo clasifica como tipo I, II, y III. Considerando como tipo I, a un terreno firme rocoso en donde no se presentan amplificaciones dinámicas. Tipo II, a un terreno formado por suelos en donde se presentan amplificaciones dinámicas intermedias. Tipo III, a un terreno formado por suelos en que se presentan grandes amplificaciones dinámicas. Considerando que los 3 tipos de terreno estarán restringidos por parámetros en cuanto su velocidad de onda de corte.

¿Y cuándo definimos la cimentación?

Como antes mencionado, una vez que se haya definido el proyecto arquitectónico de la construcción a desarrollar, junto con parte de la ingeniería estructural para saber los esfuerzos que se transmitirán al suelo, para posteriormente brindarle esa información a los que aportaran al proyecto mediante mecánica de suelos y dinámica de suelos, Incluso Ingeniería sísmica en caso de que el proyecto lo requiera.

Y es entonces cuando tenemos una buena cimentación, que no solo soporta el peso de la construcción, sino que está preparada para acontecimientos tales como el sismo, viento, vibraciones, por mencionar algunos. Es de vital importancia que se soliciten estudios, parámetros y orden adecuado para eficientar los elementos estructurales a participar en la construcción que, a su vez, se verá reflejado en costos de obra.  

En el Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C (CICS), se cuenta con especialistas en diversas disciplinas, que brindan asesoramiento y desarrollo de tu proyecto.

MANUEL FRANCISCO BRISEÑO

*Ingeniero Civil egresado de la Universidad de Sonora, con cédula profesional estatal 05720 y federal 10599527. con Maestría en Estructuras Urbanas en posgrados de Universidad La Salle Noroeste. Actualmente Director Responsable de Obra ante H. ayuntamiento de Hermosillo con registro DGDU-DRO-106, miembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C, miembro del grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C. y emprendedor PYME.

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