Los cimientos garantizan la durabilidad y previene la mayoría de formas de deterioro

Cimientos para construcciones de acero

Tipos de cimientos o bases para Edificaciones Estructurales de Acero

Construcción de cimientos para sistemas estructurales de acero.

Una base bien diseñada es particularmente importante para cualquier edificación de metal. Garantiza la durabilidad y previene la mayoría de las formas de deterioro de la construcción en el futuro, como fugas o inundaciones, paredes que se mueven o se inclinan y daños estructurales.

Para una edificación de acero, el diseño de los cimientos determina el resto del proceso de planificación y construcción y, por lo tanto, se pone en marcha mucho antes de que el edificio real esté disponible.

Hay varios factores que rodean el diseño de la base que es importante considerar antes de seguir adelante con el proceso de planificación.

La Tierra

Antes de que comience el proceso de construcción, el terreno debe ser inspeccionado profesionalmente y marcado para nivelación. Los constructores necesitan conocer los límites de la parcela. La medición del terreno afectará en gran medida la forma en que se deben diseñar los cimientos, al igual que la calidad del suelo.

La nivelación da forma al suelo a la altura y conformación del terreno según lo marcado por las estacas del topógrafo.

Un suelo pobre puede provocar el desplazamiento y el hundimiento de las edificaciones de acero, sin importar el diseño de los cimientos. Si bien los cimientos se pueden diseñar alrededor de suelo pobre, es mucho menos costoso excavar la tierra existente y reemplazarla con suelo de mayor calidad.

La Carga

Las edificaciones y construcciones de acero tienden a tener una carga horizontal más alta, lo que significa que se ven más afectados por fuerzas laterales como vientos fuertes y terremotos. Fuerzas como estas pueden hacer que los edificios se vuelquen o resbalen de sus cimientos. La cimentación puede ayudar a distribuir o resistir la alta reacción de la columna horizontal de los edificios de acero con el uso de tirantes de acero conectados a pernos de anclaje o con un tamaño de zapata aumentado, aunque esto último puede resultar en costos más altos.

Elevación del viento

El levantamiento de columnas ocurre cuando los fuertes vientos crean un efecto de succión que levanta un edificio desde sus cimientos. Un edificio de acero tiene un alto riesgo de levantamiento de columnas, cuya prevención comienza con los cimientos. Los cimientos más pesados, un cimiento con tierra vegetal o cimientos más profundos en los cimientos son opciones para reducir la elevación en un edificio de acero.

Las consideraciones adicionales incluyen :

• Líneas de heladas locales.
• Peso del equipo o vehículos que se alojarán en el edificio.
• Ubicaciones de los pernos de anclaje para sujetar columnas de estructura de acero.
• Dimensiones y peso del edificio.

Como puede ver, el tipo de cimentación está determinado por el terreno, la carga y la elevación del viento estimada para el edificio. En definitiva, el objetivo de la cimentación es anclar las columnas del edificio, dando estabilidad y resistencia. El tipo de cimentación debe decidirse en consecuencia, teniendo en cuenta estos factores.

¿Quién diseña cimientos de edificios metálicos?

Por lo general, contrata a un ingeniero de concreto para diseñar la base. Un ingeniero local estará más familiarizado con los tipos de suelo en el área y cómo el entorno local interactuará con el hormigón y el acero.

El ingeniero de hormigón necesitará una copia de los planos del edificio, incluidos los planos de los pernos de anclaje. Su fabricante de construcción de metal puede proporcionar los planos y cualquier información técnica necesaria. Se dan las especificaciones de los pernos de anclaje, pero se obtienen localmente en lugar de llegar con el kit de construcción.

Luego, la cimentación se puede completar y curar antes de que el kit de construcción llegue al sitio y la construcción pueda comenzar de inmediato.

Tipos de cimentaciones para construcciones metálicas

Cimientos o bases flotantes

Una base flotante (también conocida como losa flotante o simplemente losa) es la opción popular para la mayoría de los edificios comerciales e industriales. Es una losa de hormigón con viga de rasante continua. Se vierte y se extiende debajo de una columna o se refuerza a lo largo del fondo y soporta el peso vertical de las columnas. La losa se convierte en piso una vez terminada la estructura.

Una base flotante es más fácil, rápida y asequible de construir, ya que no requiere mucha excavación, ni pilares o zapatas. Este tipo de cimentación también es mejor en zonas húmedas y costeras con suelos más blandos, ya que evita hundimientos y desniveles con el tiempo.

Sin embargo, una cosa para recordar acerca de la base flotante es que las tuberías de alcantarillado y, a menudo, gran parte del conducto eléctrico deben estar incrustados en la losa con anticipación.

Uno de los cimientos más populares para edificios de acero es la losa flotante. También conocida como cimentación de losa, este tipo utiliza una losa de viga de grado continuo para soportar una estructura. Se puede verter debajo de una columna o usarse para reforzar el peso vertical de las columnas.

Este tipo de cimentación es adecuado para áreas húmedas donde el suelo blando sería un problema. Requiere menos excavación y, por lo general, no requiere zapatas o pilares para soportar el peso de su estructura de acero. Se requiere preparación adicional para ejecutar líneas eléctricas y de plomería antes de verter la base.

Muelle, zapata y viga de pendiente (o viga de grado)

Este tipo de cimentación se usa a menudo para edificios agrícolas de acero, pistas de equitación y pabellones abiertos. La cimentación se asienta sobre pilares que descansan sobre zapatas cuadradas o rectangulares con una pared de vigas de pendiente o zapata de vigas de pendiente. En algunos casos, se pueden utilizar pilares perforados en lugar de la zapata. Cada muelle soporta el peso de una columna y el piso puede dejarse como tierra o grava.

Los pilares y la zapata soportan la mayor parte de la carga vertical del edificio de acero. Los muelles perforados profundos funcionan mejor con suelo seco, mientras que la profundidad también ayuda a evitar que el viento se levante hacia el edificio. Mientras tanto, la viga de pendiente o zapata de viga de pendiente, trabaja contra las presiones pasivas del suelo y, por lo tanto, resiste las reacciones de la columna horizontal. Los muelles se pueden atar juntos debajo del suelo para eliminar el desplazamiento.

Si bien la opción de pilares, zapatas y vigas a ras de suelo es más cara, también es más confiable y versátil como base.

Muro Perimetral o Cimentación perimetral

También conocida como zapata perimetral, esta base se vierte alrededor del exterior de la estructura, soportando las paredes exteriores de estructura de acero. A veces, los muros perimetrales se utilizan junto con pilares o losas de hormigón.

Base o Cimiento Portátil

Una base portátil es útil para edificios que necesitan ser transportados periódicamente. Este tipo de cimentación generalmente consiste en una placa industrial que está conectada a un perímetro de concreto con pernos de anclaje. Si bien los cimientos portátiles son menos robustos, son más flexibles para diferentes paisajes.

Una base portátil también elimina el riesgo potencial de perder altura del edificio. En general, esta opción ofrece el proceso de construcción más fácil, rápido y económico, al tiempo que cumple su función de permitir que un edificio de acero se pueda mover de un lugar a otro.

Cimientos profundos

En el caso de una estructura con cargas elevadas y las capas superficiales del suelo no puedan soportarlo, es necesario recurrir a cimentaciones profundas donde las cargas de la superestructura se trasladan a una capa profunda de suelo con mayor capacidad para llevar el cargas.

Tipos de cimentos profundos o bases profundas :

1. CIMIENTOS DE POZOS
   La cimentación del pozo son cimientos de concreto simple con una gran altura que desemboca en un pozo que se perfora para llegar a una capa profunda de suelo, luego las bases reforzadas de la estructura se colocan sobre esos cimientos.

2. PILOTES
   Un pilote se define como un cilindro largo o cuadrado de un material fuerte (madera, hormigón o acero) que se empuja o se vierte en el suelo para que las estructuras puedan apoyarse en la parte superior.

   Los pilotes se suelen utilizar en los siguientes casos :

   1. El suelo es tan débil, por lo que usamos los pilotes debajo de las bases reforzadas de la superestructura para llevar su carga a una capa de suelo a gran profundidad con la capacidad de transportar cargas de la superestructura.

   2. Cuando un edificio tiene cargas masivas y concentradas, como en edificios de gran altura.

      Tipos de pilotes :
      Los pilotes, en términos de material, se dividen en :

      1. Pilotes de madera
      2. Pilotes de metal
      3. Pilotes de hormigón

      Los pilotes, en términos de la forma en que transfieren las cargas, se dividen en :

      1. Pilotes de apoyo de extremo
      2. Pilotes de fricción

3. CAJONES
   Son cimientos enormes y profundos de diferentes formas y dimensiones.

   • Factores que controlan el diseño de cimentaciones :
     El diseño de las cimentaciones implica definir su tipología (cimentaciones superficiales o profundas) y sus dimensiones así como el refuerzo.

   • Los factores que controlan el diseño de las cimentaciones son :
     

     1. El valor de las cargas que la cimentación transfiere al suelo.
     2. La capacidad de carga del suelo.
     3. Especificaciones del acero y hormigón armado utilizados.

Cimentaciones poco profundas

Cimentaciones superficiales :
son cimentaciones en las que la capa de terreno lavable está cerca de la superficie de la tierra y soporta las cargas del edificio sobre el que se construirá.

Tipos de cimentaciones superficiales :

1. PIE O ZAPATA DE TIRA
   Son cimientos que se extienden íntegramente por debajo de los muros del edificio.

2. PIE O ZAPATA AISLADA
   Son zapatas instaladas por separado debajo de las columnas , cada zapata toma la carga concentrada de la columna y la distribuye sobre un área más grande para que las tensiones en el suelo no excedan la capacidad de carga segura del suelo.

   Las zapatas aisladas (también conocidas como zapatas de plataforma o esparcidas) se utilizan comúnmente para cimentaciones poco profundas con el fin de transportar y distribuir cargas concentradas, causadas, por ejemplo, por columnas o pilares.

   Las zapatas aisladas pueden consistir en material reforzado o no reforzado. Sin embargo, para la zapata no reforzada, la altura de la zapata debe ser mayor para proporcionar la distribución necesaria de la carga.

   Las zapatas aisladas solo deben usarse cuando sea absolutamente seguro que no se producirán asentamientos variables debajo de todo el edificio. Las zapatas esparcidas no son adecuadas para soportar cargas extensas. En este caso, se utilizan zapatas de tira (continuas) o zapatas de estera.

3. PIE O ZAPATA COMBINADA

   

   Son zapatas instaladas debajo de cada dos o más columnas de un edificio, cada zapata toma la carga concentrada de dos columnas y la distribuye sobre un área más grande para que las tensiones en el suelo no excedan la capacidad de carga segura del suelo.

   ¿QUÉ ES UN CIMIENTO O PIE COMBINADO?

   Una zapata combinada admite dos o más columnas en una fila. Las zapatas combinadas pueden ser de forma rectangular si ambos cominos soportan cargas iguales, o pueden ser trapezoidales si hay limitaciones de espacio y soportan cargas desiguales.

   Generalmente, están construidos con hormigón armado. En el diseño de zapatas, la zapata asume rígida y descansa sobre suelo homogéneo. Cuando la ubicación del centro de gravedad de las cargas de la columna y el centroide de la zapata deben coincidir. El momento de flexión máximo se toma como valor de diseño para la zapata de hormigón armado y debe verificarse para una máxima adherencia y adherencia, etc.

   TIPOS DE CIMIENTOS O PLACAS COMBINADAS

   Hay dos tipos :

   • Zapata combinada rectangular
   • Zapata combinada trapezoidal

   • Zapata rectangular
     Las zapatas rectangulares combinadas son parte de zapatas combinadas. Tienen formas rectangulares. Soportan dos o más columnas. Se utilizan cuando tienen forma rectangular y tienen la misma capacidad de carga.

     

   • Zapata trapezoidal
     Este es un uso para cuando no presenta una carga igual. Cuando presente cargas desiguales, utilice zapatas combinadas trapezoidales. No tienen que fijar formas ni tamaños. Cuando provienen de una carga desigual de una estructura, por lo que no pueden formar una base rectangular igual.

   • Condición de Zapatas combinadas
     

     • Cuando dos columnas están juntas, provocando la superposición de zapatas aisladas adyacentes.
     • Donde la capacidad de carga del suelo es baja, causando superposición de zapatas aisladas adyacentes.
     • La proximidad de la construcción de una línea o edificio existente o alcantarillado, adyacente a una columna de edificio.
     • Cuando la capacidad de carga del suelo es baja debido a que las dimensiones a proporcionar para cada una de las zapatas aisladas resultan ser altas y por lo tanto se superponen, se proporciona la zapata combinada.

   • El proceso de diseño de zapatas combinadas

     • Localice el punto de aplicación de las cargas de la columna. Proporcione la zapata de modo que la resultante de las cargas pase por el centro de la zapata. Al calcular el área de la zapata de manera que la presión del suelo permitido no exceda.
     • Calcule las fuerzas cortantes y los momentos flectores en los puntos salientes y, por lo tanto, dibuje SFD y BMD.
     • Compruebe la zapata en busca de cortante longitudinal y, por lo tanto, diseñe el acero longitudinal.
     • Diseñe las armaduras para el momento longitudinal y colóquelas en las posiciones adecuadas.
     • Verifique la longitud de desarrollo para acero longitudinal. Reducir las barras longitudinales para la economía. A la hora de dibujar y detallar el refuerzo. Cuándo Prepare el programa de doblado de barras.

4. CIMIENTO DE BALSA

   

   Una base de balsa, también llamada base de estera, es esencialmente una losa continua que descansa sobre el suelo que se extiende por toda la huella del edificio, lo que sostiene el edificio y transfiere su peso al suelo.

   Es un tipo de cimentación que se coloca en toda la superficie del suelo debajo del edificio y sirve como una base única sobre la que construir el edificio. Este tipo de cimientos se utiliza en caso de suelo débil, de modo que las cargas totales del edificio se distribuyan en un área más grande, o donde las columnas están muy cerca unas de otras, el uso de la zapata aislada dará como resultado una zapata tocada que puede no será posible.

   Tipos de cimentaciones de balsa :

   1. Balsa de hormigón liso de grandes espesores sobre la que se coloca zapata aislada.
   2. Un gran espesor de hormigón armado, sobre el que descansan directamente las columnas.
   3. Balsa de losas y vigas armadas (Losa invertida).

Encontrar la mejor base para su edificación de acero estructural

El suelo, los vientos dominantes y la carga de la estructura o edificación son factores determinantes para el tipo de cimentación requerida para un edificio de marco de acero.

La opción más popular es una base flotante porque es menos costosa y más rápida de instalar que otras bases. Los edificios agrícolas a menudo usan pilares, zapatas y vigas de grado. Si su edificio debe trasladarse de un lugar a otro, una base portátil es la mejor opción.

Hay pocas, si es que hay alguna, especificaciones para los cimientos de edificios metálicos que se encuentran en los códigos de construcción locales o nacionales. La ayuda de un buen ingeniero de hormigón es fundamental para construir una base adecuada para su edificio de metal.

Factores que controlan la elección de un tipo de cimentación adecuado en la construcción de una edificación:

• Altura de la edificación :

  Cuanto mayor es la altura del edificio, más concentradas son las cargas sobre el suelo. Es lógico que el tipo de cimentación adecuado para edificios con elevaciones bajas no sea adecuado para edificios con elevaciones elevadas.

• El propósito del edificio (residencial, administrativo, almacén):

  El propósito del edificio determina la cantidad de cargas en él y, por lo tanto, las cargas transferidas desde él a los cimientos. Por ejemplo, se considera que los edificios de almacén y los aparcamientos de varios pisos tienen mayores cargas que los edificios administrativos, que a su vez se consideran cargas mayores que los edificios residenciales.

• Tipo de suelo:

  Hay muchos tipos de suelo que pueden soportar grandes tensiones, como piedra o suelo rocoso, y otros tipos que soportan menos tensiones, como suelo arenoso o arcilloso. La cimentación adecuada para el edificio varía según el tipo de suelo en el sitio.