Cimentación (ingeniería)

Los edificios y estructuras tienen una larga historia de construcción con madera en contacto con el suelo. ^{[ 6 ] [ 7 ]} La construcción con postes en el suelo puede, técnicamente, no tener cimientos. Se utilizaban pilotes de madera en terrenos blandos o húmedos, incluso debajo de muros de piedra o mampostería. ^{[ 8 ]} En la construcción marítima y de puentes, un entramado de vigas de madera o acero en hormigón se denomina emparrillado. ^{[ 9 ]}

Quizás la base más simple sea la piedra de apoyo, una sola piedra que distribuye el peso en el suelo y eleva la madera del suelo. ^{[ 10 ]} Las piedras de apoyo son un tipo específico de piedra de apoyo.

La construcción de cimientos con piedra seca y piedra unida con mortero es común en muchas partes del mundo. Los cimientos de piedra seca pueden haber sido recubiertos con mortero después de su construcción. A veces, la hilada superior visible está hecha de piedras labradas y extraídas de canteras. ^{[ 11 ]} Además de usar mortero, las piedras también pueden colocarse en un gavión . ^{[ 12 ]} Una desventaja es que, si se utiliza acero corrugado común , el gavión no durará tanto como cuando se usa mortero, debido a la oxidación. El uso de acero corrugado resistente a la intemperie puede mitigar esta desventaja.

Las cimentaciones de zanja de escombros son zanjas poco profundas rellenas de escombros o piedras. Estas cimentaciones se extienden por debajo de la línea de congelación y pueden incluir un tubo de drenaje para evacuar el agua subterránea. Son adecuadas para suelos con una capacidad de retención de agua superior a 10 toneladas/m² ⁽ 2000 libras por pie cuadrado).

Las zapatas , a menudo llamadas cimentaciones , suelen estar enterradas aproximadamente un metro en el suelo . Un tipo común es la zapata aislada, que consiste en franjas o losas de hormigón (u otros materiales) que se extienden por debajo de la línea de congelación y transfieren el peso de los muros y columnas al suelo o la roca madre .

Otro tipo común de cimentación superficial es la losa sobre el terreno, donde el peso de la estructura se transfiere al suelo mediante una losa de hormigón colocada en la superficie. Las losas sobre el terreno pueden ser de hormigón armado, con  espesores que varían entre 25 cm y varios metros, según el tamaño del edificio, o de hormigón pretensado, que suelen tener al menos 20  cm de espesor para viviendas y más para estructuras más pesadas.

Otra forma más ecológica de instalar cimientos prefabricados es mediante pilotes helicoidales . Las instalaciones con pilotes helicoidales también se han extendido a aplicaciones residenciales, y muchos propietarios optan por este tipo de cimentación en lugar de otras opciones. Algunas aplicaciones comunes para este tipo de cimentación incluyen terrazas de madera, cercas, casetas de jardín, pérgolas y cocheras.

Las carreteras pueden considerarse un tipo de cimentación superficial, ya que transfieren las cargas del tráfico al terreno subyacente a profundidades relativamente bajas. Por lo tanto, comprender la interacción entre la estructura del pavimento y el suelo de la subrasante es esencial para garantizar el rendimiento y la estabilidad a largo plazo. La ingeniería de cimentaciones moderna incorpora cada vez más enfoques analíticos y de campo para comprender mejor el comportamiento del suelo bajo condiciones de carga realistas. El uso de dispositivos portátiles de ensayo in situ, como el deflectómetro ligero (LWD), ha permitido una mejor estimación de la rigidez del suelo y las características de deformación directamente en el campo. Estas mediciones pueden integrarse en los marcos de diseño para mejorar la precisión de las predicciones del rendimiento de la cimentación. ^{[ 13 ]}

Se utilizan para transferir la carga de una estructura a través de la capa superior débil del suelo hasta la capa más resistente del subsuelo . Existen diferentes tipos de cimentaciones profundas, como pilotes hincados por impacto, pilotes perforados, cajones , pilotes de tornillo , geopilares y columnas estabilizadas con tierra . La nomenclatura de los diferentes tipos de cimentaciones varía entre los ingenieros. Históricamente, los pilotes eran de madera , posteriormente de acero , hormigón armado y hormigón pretensado .

Una cimentación flotante se asienta sobre una masa de agua, en lugar de sobre tierra firme. Este tipo de cimentación se utiliza para algunos puentes y edificios flotantes.