Fundamentación

En la construcción o renovación , el recalce es el proceso de reforzar los cimientos de un edificio u otra estructura existente . El recalce puede ser necesario por diversas razones:

• Los cimientos originales no son lo suficientemente fuertes ni estables.
• El uso de la estructura ha cambiado.
• Es posible que las propiedades del suelo que sustenta los cimientos hayan cambiado (posiblemente debido a un hundimiento ) o que se hayan caracterizado erróneamente durante el diseño.
• La construcción de estructuras cercanas requiere la excavación del suelo que sustenta los cimientos existentes.
• Para aumentar la profundidad o la capacidad de carga de los cimientos existentes y así poder añadir una planta más al edificio (por encima o por debajo del nivel del suelo).
• Resulta más económico, ya sea por el precio del terreno o por otros motivos, trabajar sobre los cimientos de la estructura actual que construir una nueva.
• Un terremoto , una inundación, una sequía u otras causas naturales han provocado el desplazamiento de la estructura, lo que requiere la estabilización de los suelos de cimentación y/o los cimientos.

El recalce de cimientos puede realizarse extendiendo la cimentación en profundidad o anchura para que descanse sobre un estrato de suelo más resistente o para distribuir la carga sobre una superficie mayor. El uso de micropilotes ^{[ 1 ]} y la inyección a presión son métodos comunes de recalce.

Puede ser necesario reforzar los cimientos cuando se encuentren suelos de clase P (problemáticos) en ciertas áreas del terreno.

Mediante un cambio semántico, la palabra "fundamento" ha evolucionado para abarcar todos los conceptos abstractos que sirven de base.

El apuntalamiento con hormigón en masa es una de las formas más sencillas de apuntalamiento correctivo a poca profundidad. Este tipo de apuntalamiento se realiza excavando "bahías" a lo largo y debajo de la cimentación existente y rellenándolas con hormigón en masa. A veces se le denomina método "tradicional" para distinguirlo de otros tipos de apuntalamiento, como el pilotaje y el punzonado. Estos últimos suelen requerir especialistas en apuntalamiento y pueden utilizar sistemas de apuntalamiento patentados. Los trabajos de apuntalamiento con hormigón en masa se realizan de conformidad con la Ley de Muros Medianeros (en el Reino Unido), utilizando planos diseñados con cálculos de ingeniería para planificar una secuencia de excavación de bahías a lo largo y debajo de la cimentación existente sin dañar los muros existentes. En algunos casos, los muros se han derrumbado debido a una sujeción lateral inadecuada, lo que ha dado lugar a disputas entre contratistas, subcontratistas y arquitectos sobre la responsabilidad del error. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El refuerzo con hormigón en masa se utiliza comúnmente cuando se necesita soporte permanente para cumplir con la Ley de Muros Medianeros de 1996 en la construcción de un nuevo sótano durante una restauración, rehabilitación o remodelación. ^{[ 5 ]}

En el Reino Unido, la mayoría de las reclamaciones por hundimiento corresponden a edificios de al menos 40 años de antigüedad con cimentaciones superficiales corridas . Este es uno de los tipos de cimentación más comunes que sufren daños relacionados con el hundimiento y, según la base de datos de hundimiento del Building Research Establishment , el apuntalamiento con hormigón en masa era el más común y a menudo se aplicaba solo a una parte del edificio. Si los suelos tienen una baja capacidad portante, el apuntalamiento parcial puede aumentar el riesgo de asentamiento diferencial y asentamiento localizado debido a la carga adicional sobre el suelo. ^{[ 6 ]}

El método de cimentación con vigas y bases es una adaptación técnicamente más avanzada del método tradicional de cimentación con hormigón en masa. Se construye una viga de hormigón armado debajo, encima o en sustitución de la zapata existente. Esta viga transfiere la carga del edificio a las bases de hormigón en masa, que se construyen en ubicaciones estratégicas. Las dimensiones y profundidades de las bases dependen de las condiciones del terreno. El diseño de la viga depende de la configuración del edificio y de las cargas aplicadas. En proyectos donde existe la posibilidad de expansión de suelos arcillosos, se suelen incorporar medidas de prevención contra el levantamiento del terreno.

Los minipilotes son especialmente útiles en terrenos con condiciones variables, acceso restringido, contaminación ambiental significativa y donde los movimientos estructurales durante su uso deben ser mínimos. El refuerzo con minipilotes se utiliza generalmente cuando las cargas de los cimientos deben transferirse a suelos estables a profundidades considerables, normalmente superiores a 5 m (16 pies) . Los minipilotes pueden ser perforados o hincados con revestimiento de acero y suelen tener un diámetro de entre 150 mm (5,9 pulgadas) y 300 mm (12 pulgadas) . Los ingenieros estructurales utilizan equipos diseñados específicamente para operar en entornos con altura y espacio limitados, y que pueden acceder a través de una puerta doméstica estándar. Estos equipos son capaces de construir pilotes a profundidades de hasta 15 m (49 pies) . La técnica de minipilotes se aplicó por primera vez en Italia en 1952 y ha recibido diversos nombres, reflejando su aceptación mundial y la expiración de las patentes originales. ^{[ 7 ]} El diámetro relativamente pequeño de los minipilotes es característico de este tipo de recalce y generalmente utiliza anclajes o tirantes en una estructura o roca existente. Para este método de recalce se utilizan métodos convencionales de perforación e inyección de lechada. Estos minipilotes tienen una alta relación de esbeltez , cuentan con elementos de refuerzo de acero sustanciales y pueden soportar cargas axiales en ambos sentidos. ^{[ 7 ]} Las cargas de trabajo de los minipilotes pueden soportar hasta 1000 kN (100 toneladas-fuerza largas; 110 toneladas-fuerza cortas) . En comparación con el recalce de hormigón en masa, el aspecto de ingeniería de los minipilotes es algo más complejo, incluyendo mecánica de ingeniería básica como estática y resistencia de materiales . Estos minipilotes deben diseñarse para trabajar a tracción y compresión, dependiendo de la orientación y aplicación del diseño. En detalle, durante el diseño se debe prestar atención analítica a los asentamientos, las roturas, el pandeo, las grietas y las consideraciones de interfaz, mientras que, desde un punto de vista práctico, se debe tener en cuenta la resistencia a la corrosión y la compatibilidad con el terreno y la estructura existentes.         

Los sistemas de cimentación con micropilotes incluyen pilotes y vigas, cabezales de pilotes en voladizo y sistemas de losa sobre pilotes. Los cabezales de pilotes en voladizo se utilizan generalmente para evitar alterar el interior de un edificio y requieren la construcción de pilotes de tracción y compresión en cada cabezal. Estos normalmente se unen mediante una viga. El sistema de pilotes y vigas generalmente implica la construcción de pares de pilotes a cada lado del muro y su unión con un cabezal de pilotes para soportar el muro. Los cabezales de pilotes generalmente se unen mediante vigas de hormigón armado para soportar toda la longitud del muro. Los sistemas de cimentación con losa sobre pilotes se utilizan comúnmente cuando se necesita recalcar un edificio completo. Los pisos interiores se retiran por completo, se instala una cuadrícula de pilotes y luego se construye una losa de hormigón armado sobre todo el nivel del piso, levantando y soportando completamente todos los muros exteriores e interiores.

Una de las aplicaciones de la técnica de mejora del suelo mediante inyección a presión es el refuerzo de cimientos, especialmente durante excavaciones como las de la construcción de metros. ^{[ 8 ]} Esta técnica se ha utilizado en proyectos de desarrollo municipal de gran envergadura en Estados Unidos. Uno de los proyectos de inyección química más grandes fue la ampliación del metro del tren ligero de Pittsburgh, donde fue necesario proteger los cimientos de seis grandes edificios contra el movimiento del terreno y el consiguiente asentamiento de los edificios. ^{[ 9 ]}

La inyección a presión puede realizarse a baja o alta presión. El término "inyección a chorro" se utiliza para la inyección a alta presión, donde se inyecta aire, agua y lechada cementante a alta velocidad en el terreno. Esto se puede hacer con sistemas de un solo tubo para mezclar la lechada con el suelo in situ y formar una columna de lechada en el terreno. Los sistemas de doble y triple tubo, que utilizan aire y agua, eliminan parte del suelo para crear bulbos o columnas de lechada más grandes. ^{[ 8 ]}

La inyección química a baja presión se utiliza para apuntalar estructuras en suelos arenosos. ^{[ 10 ]}

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  Esquema de una viga en voladizo de hormigón armado colada in situ sobre micropilares o pilotes. No es necesario acceder al interior.
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  Esquema de una viga de aguja estándar sobre micropilotes o pilares. Se requiere acceso al interior.
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  Boceto del refuerzo de la base de un pilar de hormigón con la posibilidad de elevar los cimientos.
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  Esquema que muestra el método tradicional de punzonado de una pared para reducir el peso sobre los cimientos durante los trabajos de recalce.
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  Reforzando los cimientos de un puente ferroviario con una estructura de madera tipo cajón para sostener la estructura. En la parte inferior derecha se puede apreciar el refuerzo de los cimientos con losa de hormigón ya terminado.
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  Máquinas perforadoras que utilizan inyección a presión
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  Cerca del cabezal de perforación

• Ilustración de un pilar de fondo acampanado utilizado para apuntalamiento y soporte.
• Explicación del proceso de cimentación con imágenes.