El diseño correcto, depende del suelo, el sitio, el tamaño y el sistema de construcción

Comparar y contrastar para un diseño correcto de los Cimientos

Cimientos para sistemas de edificaciones metálicas

Las Bases o Cimientos no son de "talla única". El diseño correcto de los cimientos de la construcción de metal depende del suelo, el sitio, el tamaño de la edificación que se va a construir y el sistema de construcción de metal (MBS: en inglés, Metal Building System) que está erigiendo. Hasta hace unos años, había poca o ninguna información detallada sobre el diseño de la base adecuada para su proyecto.

Esta falta de conocimiento puede crear desafíos para sentar las bases adecuadas para su edificio de acero.

Tipos de Sistemas de Cimentación

Hay varios tipos de sistemas de cimentación disponibles para edificios de acero. Cada sistema tiene sus pros y sus contras según cuatro factores :

• Sencillez de instalación.
• Redundancia.
• Capacidad de supervivencia.
• Versatilidad.

Cuanto mayor sea la dificultad, mayores serán las posibilidades de equivocarse y terminar con una base o cimientos de mala calidad. La redundancia proporciona un sistema a prueba de fallas con múltiples rutas de carga para transferir las reacciones de la columna, mientras que un sistema que puede mantener la carga, incluso con algunos elementos del edificio dañados, aumenta la capacidad de supervivencia tanto del edificio como de los ocupantes.

Se puede utilizar un sistema versátil con una variedad de diseños de piso y condiciones del suelo.

Varillas de amarre

• Sencillez - Alta.
• Redundancia - Ausente.
• Capacidad de supervivencia: baja / alta.
• Versatilidad: baja / media.

Utilidad : Los cimientos en las columnas opuestas del edificio están "unidos" para extinguir las reacciones horizontales de ambas columnas.

Las varillas de amarre son un sistema de cimentación muy simple con confiabilidad dependiendo del diseño. Un diseño económico, como incluir algunas barras de refuerzo en losas engrosadas, tiene baja confiabilidad, mientras que una solución más robusta y costosa de vigas de concreto es más confiable.

Este sistema no se puede utilizar en edificios con trincheras, pozos y depresiones profundas. También existe la cuestión de si la varilla de amarre puede considerarse un elemento de lazo de tensión. Además, la varilla de amarre puede ser algo elástica y alargarse bajo carga.

Horquillas con lazos de losa

• Simplicidad: moderada.
• Redundancia - Ausente.
• Capacidad de supervivencia: baja.
• Versatilidad: baja.

Utilidad : Similar al sistema de varillas de amarre, las horquillas con ataduras de losa resisten la tensión distribuyendo refuerzo de acero dentro de la losa del piso ( también conocido como amarre o ataduras de losas) en lugar de las varillas.

Con un sistema de menor costo, la confiabilidad de las horquillas con bridas para losas es baja porque depende de la losa del piso. Si la losa se corta o se quita parcialmente, el sistema ya no estará intacto. Con losa a nivel, las juntas de construcción pueden interrumpir los amarres de refuerzo.

Cimientos resistentes al momento

• Sencillez - Baja.
• Redundancia - Presente.
• Capacidad de supervivencia : alta.
• Versatilidad : alta.

Utilidad : Buena solución para la construcción de laderas.

El peso de la base o cimiento más el suelo encima, resiste el vuelco y el deslizamiento debido a fuerzas horizontales externas, algo así como muros de contención en voladizo.

Si hay zanjas profundas, depresiones o hoyos en el piso, este es el sistema de cimentación que debe usar. De hecho, no necesita un piso para que esto funcione. No depende de la losa para nada.

Losa con caña

• Simplicidad : Alta
• Redundancia - Presente
• Capacidad de supervivencia : baja / alta
• Versatilidad : baja / media

Utilidad : similar a los cimientos resistentes a momentos.

Losa con caña ( también conocida como losa inclinada hacia abajo) se usa a menudo en la construcción residencial, pero también es apropiada para grandes edificios de metal prefabricados. Si está bien diseñada, la losa se convierte en un “anca” del tamaño de la zapata a partir de una base resistente al momento, que puede ser más grande de lo preferido. Otra debilidad se produce si el diseño depende de la losa sobre el nivel, lo que reduce tanto la versatilidad como la fiabilidad a la de un sistema de horquilla.

Base o pie de trinchera

• Simplicidad : alta
• Redundancia - Presente
• Capacidad de supervivencia : alta
• Versatilidad : alta

Utilidad : Úselo solo en suelos arcillosos que brinden estabilidad durante la excavación.

La zapata, base o pie de trinchera se crea excavando una zanja profunda y llenándola con hormigón. Esto crea una base profunda y pesada capaz de resistir el levantamiento y hacer cumplir la presión del suelo. Losa a nivel no se requiere ni está involucrada en el diseño.

Esteras

• Simplicidad : alta
• Redundancia - Presente
• Capacidad de supervivencia : alta
• Versatilidad : baja

Utilidad : Utilizar en suelos pobres.

Reforzadas en dos direcciones (superior e inferior), las esteras se vuelven más económicas cuando las zapatas de las columnas aisladas cubren más de la mitad de la huella estructural; de lo contrario, esta es una solución costosa. Los tapetes pesados ​​resisten bien el levantamiento y proporcionan un refuerzo continuo para extinguir las reacciones de las columnas horizontales en lados opuestos del marco.

No se pueden usar con zanjas, depresiones o pozos profundos.

Cimentaciones profundas : pilotes y pilares profundos (cajones / pozos perforados)

• Sencillez - Baja
• Redundancia - Presente
• Capacidad de supervivencia: alta
• Versatilidad: alta

Utilidad : Úselo en suelos pobres, especialmente donde un estrato débil se sustenta sobre un suelo mejor.

Los pilares profundos pueden contrarrestar la elevación del viento hasta moderada, mientras que los pilotes resisten tanto las fuerzas de elevación como las horizontales mediante la fricción del suelo (en suelos cohesivos) y la flexión, entre otras formas. Los pilares profundos también tienen vigas de grado que pueden activar la resistencia pasiva a la presión del suelo para resistir las reacciones de las columnas horizontales.

Ninguno depende de una losa de piso. Sin embargo, son sistemas de cimentación costosos.

El diseño de la mejor base para su edificio de acero prediseñado específico conlleva sus propios desafíos. La baja estandarización entre sistemas propietarios y la escasa comprensión del proceso de diseño contribuyen a problemas de confiabilidad.

Con documentación reciente y una variedad de sistemas de cimentación para elegir, puede cumplir y superar el desafío de la cimentación.