Fonamentació

Archiu:Foundation (engineering).jpg

Fonamentació

Archiu:(Venice) Doge's Palace facing the siga.jpg

Venècia és potser un dels eixemples més notables de la fonamentació per mig de pilotes de fusta.

Es denomina fonamentació al conjunt d'elements estructurals d'una estructura la missió de la qual és transmetre les seues càrregues o elements recolzats en ella al sol, distribuint-les de manera que no superen la seua pressió admissible ni produïxquen càrregues zonals. Degut a que la resistència del sol és, generalment, menor que la dels pilarés o murs que soporta, l'àrea de contacte entre el sol i la fonamentació deu ser proporcionalment més gran que els elements soportats, llevat en sols rocosos molt coherents.

La fonamentació és important perque és el grup d'elements que soporten a la superestructura. L'estabilitat d'una edificació depén en gran mida del tipo de terreny sobre el que s'assenta.

Generalitats

Archiu:Fundamentfuss-Stuttgarter-Fernsehturm-beziffert.png

Vista travessera de la fonamentació de la torre de televisió de Stuttgart.

La fonamentació és una base de materials pétreos de concret simple o armat. Sempre que siga possible, es preferirà que els fonaments estiguen solicitats per càrregues centrades, ya que les excèntriques poden provocar espentes diferencials.

Es buscarà sempre que el terreny de respal siga resistent i, si això no fora possible, caldrà buscar solucions alternatives.

En molts casos, els fonaments no solament transmeten #compressió, sino que, per mig d'esforços de rozamiento i adherencia, apleguen a soportar càrregues horisontals i de tracció, ancorant l'edifici al terreny, si fora necessari. Ademés de les seues funcions principals els fonaments han de complir atres propòsits:

• Ser suficientment resistents per a no trencar per tallant.
• Soportar els esforços de flexión que produïx el terreny, per ad açò en general es dispondran armadures en la seua cara inferior, que absorbiran les traccionés.
• Acomodar-se a possibles moviments del terreny.
• Soportar les agressions del terreny i de l'aigua i la seua pressió, si l'hi ha.

Tipos de fonamentació

L'elecció del tipo de fonamentació depén especialment de les característiques mecàniques del terreny, com la seua cohesió, la seua àngul de rozamiento intern, posició del nivell freàtic i també de la magnitut de les càrregues existents. A partir de totes eixes senyes es calcula la capacitat portante, que, junt en l'homogeneïtat del terreny, aconsellen usar un tipo o un atre diferent de fonamentació. Sempre que és possible s'ampren fonamentacions superficials, ya que són el tipo de fonamentació menys costós i més simple d'eixecutar. Quan per problemes en la capacitat portante o l'homogeneïtat del mateix no és possible usar fonamentació superficial es valoren atres tipos de fonamentacions.

Hi ha dos tipos fonamentals de fonamentació: directes i profundes.

Sols i tipos de fonamentació

El sol és una part fonamental de l'estructura, tenint en conte els diferents tipos de sol, depén quin tipo de fonamentació es deu utilisar. I si el sol falla, l'estructura, domicili o edifici també ho farà.

Si el terreny estiguera compost de roques, es podria començar a cimentar sense cap tipo de problema ya que este sol és molt resistent, pero esta situació és molt poc comuna, cal excavar fins a trobar un sol apte per a la fonamentació. Els professionals, en este cas, en realisar-se les excavacions en distints tipos d'altura, analisen en el seu laboratori les característiques del tipo de sol segons la seua cota, fins a aplegar a la cota o pla de fundació que és la cota perfecta en a on el sol resistix les càrregues demandades per l'edifici o domicili.

Cota o pla de fundació: tipo de sol apte per a poder descarregar la força de l'estructura sobre est.

Estes senyes s'obtenen a través d'un informe geotécnico que permet saber a quina profunditat es troba el pla de fundació i quin serà la tensió admissible que tindrà el terreny, significa quin pes d'estructura soportarà eixe sol, si esta tensió es passa pot derivar en un trencament del terreny provocant la solsida de l'estructura.

Una atra senya que permet saber l'estudi de sol és la presència de napas, és dir,que aigua subterrànea per presència de pluges.

Archiu:Brueckenpfeiler.jpg

Zapata que transmet l'esforç a una fonamentació superficial d'un voltó de pont. La fonamentació està enterrada i no és visible en la figura.

Archiu:Mock foundations for House and Apartment.png

Esquema que mostra on s'apliquen les fonamentacions superficials (més barates) i les fonamentacions profundes. Moltes voltes en terrenys mals cal optar sempre per la fonamentació profunda, inclús per a construccions de poc pes, com una casa menuda.

Són aquelles que es recolzen en les capes superficials o poc profundes del sol, per tindre este suficient capacitat portante o per tractar-se de construccions d'importància secundària i relativament llaugeres. En este tipo de fonamentació, la càrrega es repartix en un pla de respal horisontal.

En estructures importants, tals com ponts, les fonamentacions, inclús les superficials, es recolzen a suficient profunditat com per a garantisar que no es produïxquen #deterioració. Les fonamentacions superficials es classifiquen en:

• Fonamentacions ciclópeas.
• Zapatas.
  • Zapatas aïllades.
  • Zapatas corregudes.
  • Zapatas combinades.
• Lloses de fonamentació.

Fonamentacions ciclópeas

En terrenys cohesivos a on la sanga puga fer-se en paraments verticals i sense solsides de terra, el fonament de formigó ciclópeo és senzill i econòmic. El procediment per a la seua construcció consistix en anar reblint la sanga en pedres de diferents tamanys a l'hora que s'aboca la mescla de formigó en proporció 1:3:5, procurant mesclar perfectament el formigó en les pedres, de tal forma que s'evite la continuïtat en les seues juntes. El formigó ciclópeo es realisa afegint pedres més o menys grans a mida que es va hormigonando per a economizar material. Utilisant este sistema, es pot amprar pedra més menuda que en els fonaments de mampostería hormigonada. La tècnica del formigó ciclópeo consistix en llançar les pedres des del punt més alt de la sanga sobre el formigó en massa, que es depositarà en el fonament. Precaucions:

• Tractar que les pedres no estiguen en contacte en la paret de la sanga.
• Que les pedres no queden amontonades.
• Alternar en capes el formigó i les pedres.
• Cada pedra deu quedar totalment envolta pel formigó.

Zapatas aïllades

Les zapatas aïllades són un tipo de fonamentació superficial que servix de base d'elements estructurals puntuals com són els pilars; de modo que esta zapata amplia la superfície de respal fins a conseguir que el sol soporte sense problemes la càrrega que li transmet. El terme zapata aïllada es deu a que s'usa per a assentar un únic pilar, d'ahí el nom d'aïllada. És el tipo de zapata més simple, encara que quan el moment flector en la base del pilar és excessiu no són adequades i en el seu lloc deuen amprar-se zapatas combinades o zapatas corregudes en les que s'asentir més d'un pilar. La zapata aïllada no necessita estar junta puix en estar empotrada en el terreny no es veu afectada pels canvis tèrmics, encara que en les estructures sí que és normal ademés d'aconsellable posar una junta cada 30 m aproximadament, en estos casos la zapata es calcula com si sobre ella solament recaiguera un únic pilar. Una variant de la zapata aïllada apareix en edificis en junta de dilatació i en este cas es denomina "zapata baix pilar en junta de diapasón".

Archiu:Construcció d'una fonamentació per zapata aïllada.ogv

Construcció d'una fonamentació per mig de zapata aïllada

En el càlcul de les pressions eixercides per la zapata deu tindre's en conte ademés del pes de l'edifici i les sobrecàrregues, el pes de la pròpia zapata i de les terres que descansen sobre els seus vols, estes dos últimes càrregues tenen un efecte desfavorable respecte a l'afonament. Per una atra part en el càlcul de bolque, a on el pes propi de la zapata i les terres sobre elles tenen un efecte favorable. El càlcul de la pressió d'afonament, per a excentricitats menudes ($e=M_{\max }/N_x$, a on $N_x$ és la càrrega vertical sobre el terreny i $M_{\max }$ és el moment flector màxim) poden usar-se les següents fòrmules:

a on A és l'àrea de la zapatada aïllada i P el seu pes. Per a construir una zapata aïllada deuen independisar-se els fonaments i les estructures dels edificis ubicats en terrenys de naturalea heterogénea, o en discontinuidades, per a que les diferents parts de l'edifici tinguen fonamentacions estables. Convé que les instalacions de l'edifici estiguen sobre el pla dels fonaments, sense tallar zapatas ni riostras. Per a tot tipo de zapata, el pla de respal de la mateixa deu quedar empotrat 1 dm en l'estrat del terreny.

La profunditat del pla de respal es fixa basant-se en l'informe geotécnico, sense alterar el comportament del terreny baix el fonament, a causa de les variacions del nivell freàtic o per possibles riscs deguts a les gelades. És convenient aplegar a una profunditat mínima per baix de la cota superficial de 50 o 80 cm en aquelles zones afectades per estes variables. En el cas en que l'edifici tinga una junta estructural en soport duplicat (dos pilars), s'efectua una sola zapata per als dos soports. Convé utilisar formigó de consistència plàstica, en àrits de tamany al voltant de 40 mm. En l'eixecució, i abans de tirar el formigó, dispondre en el fondo una capa de formigó pobre d'aproximadament 10 cm de gruixa (formigó de neteja), abans de colocar les armadures. les zapatas tenen formigó.

Zapatas corregudes

Les zapatas corregudes s'ampren per a cimentar murs portantes, o rencs de pilarés. Estructuralment funcionen com voltó flotant que rep càrregues llineals o puntuals separades.

Són fonamentacions de gran llongitut en comparació a la seua secció travessera. Les zapatas corregudes estan indicades com a fonamentació d'un element estructural longitudinalmente continu, com un mur, en el que pretenem els assents en el terreny. També este tipo de fonamentació fa d'arriostramiento, pot reduir la pressió sobre el terreny i pot puentear defectes i #heterogeneïtat en el terreny. Un atre cas en el que resulten útils és quan es requeririen moltes zapatas aïllades pròximes, resultant més senzill realisar una zapata correguda.

Les zapatas corregudes s'apliquen normalment a murs. Poden tindre secció rectangular, escalonada o estretida cónicamente. Les seues dimensions estan en relació en la càrrega que han de soportar, la resistència a la compressió del material i la pressió admissible sobre el terreny. Per practicidad s'adopta una altura mínima per als fonaments de formigó de 3 dm aproximadament. Si les altures són majors se'ls dona una forma escalonada tenint en conte l'àngul de repartiment de les pressions.

En el cas de que la terra tendira a desmoronarse o el fonament dega escalonar-se, s'utilisaran encofrats. Si els fonaments es realisen en formigó apisonado, poden hormigonarse sense necessitat dels mateixos.

Si els treballs de fonamentació degueren interrompre's, es recomana tallar en escalons la junta vertical per a conseguir una correcta unió en el tram següent. Aixina mateix colocar uns #ferro d'armadura reforçarà esta unió.

Les Zapatas Corregudes són, segons el Còdic Tècnic de l'Edificació (CTE), aquelles zapatas que arrepleguen més de tres pilars. Les considera aixina distintes a les zapatas combinades, que són aquelles que arrepleguen dos pilars. Esta distinció és objecte de debat posat que una zapata combinada pot soportar perfectament quatre pilars.

Zapatas combinades

Una zapata combinada és un element que servix de fonamentació per a dos o més pilars. En principi les zapatas aïllades trauen profit de que diferents pilars tenen diferents moments flectores. Si estos es combinen en un únic element de fonamentació, el resultat pot ser un element més estabilisat i somés a un menor moment resultant.

Lloses de fonamentació

Artícul principal → Llosa de fonamentació.

Una llosa de fonamentació és una placa flotant recolzada directament sobre el terreny. Com a llosa està somesa principalment a esforços de flexión. La gruixa de la llosa serà proporcional als moments flectores actuantes sobre la mateixa. La relació entre la gruixa de la llosa, els moments flectores de la placa, les càrregues exteriors i les propietats elàstiques del formigó de la llosa ve donada per la següent expressió:

A on:

$m_x,m_y$ moments flectores en les direccionar x i i.

$E,\nu$ constants elàstiques del formigó.

$q(x,y)$ càrrega superficial efectiva en cada punt en la cara superior de la llosa.

$k_b$ el coeficient de balasto del terreny baix la llosa.

$w(x,y)$ el descens vertical en cada punt de la llosa.

Piles de fonamentació

Les piles de fonamentació o també coneguts com pilotes són elements estructurals corresponents a la fonamentació, estos consten de tres parts fonamentals, el cabezal que és el que obri pas per a que es recolze la llosa de la construcció, l'atra part és el cilindre o pilote i est va enterrat en el sol, la llongitut d'estos és depenent de cada proyecte pero deuen tocar sol rocós per a que no sofrixquen desplaçaments en els seus diferents eixos. Estos elements estructurals també deuen contar en contra traves o dona-les de fonamentació, estes són les que conecten tot l'armat dels cabezales i proporcionen rigidea al sistema estructural, són vitals ya que ajuden a mitigar el moviment que puga ser ocasionat dins de les fonamentacions pel canvi del sol. Este sistema de fonamentació està constituït principalment per dos materials, concret i acer.

Fonamentacions semiprofundas

Artícul principal → Pou de fonamentació.

• Pous de fonamentació o caissons: Són en realitat soluciones intermiges entre les superficials i les profundes, per lo que en ocasions es cataloguen com semiprofundas. Algunes voltes estos deuen fer-se baix aigua, quan no pot desviar-se el riu, en eixe cas es treballa en cambres presurizadas.
• Arcs de rajola sobre machones de formigó o mampostería .
• Murs de contenció baix rasante: no és necessari ancorar el mur al terreny.
• Micropilotes, són una variant basada en la mateixa idea del pilotage, que freqüentment constituïxen una fonamentació semiprofunda.

Columnes/Piles d'Agregat Compactar: milloren les propietats esforce-deformació del terreny, per mig de la densificación de la matriu del sol.

Fonamentacions profundes

Es basen en l'esforç tallant entre el terreny i la fonamentació per a soportar les càrregues aplicades, o més exactament en la fricció vertical entre la fonamentació i el terreny. Deuen ubicar-se més profundament, per a poder distribuir sobre una gran àrea, un esforç suficientment gran per a soportar la càrrega. Alguns métodos utilisats en fonamentacions profundes són:

• Pilotes: són elements de fonamentació esvelts que s'estaquen (pilotes 'de desplaçament' prefabricar) o construïxen en una cavitat prèviament oberta en el terreny (pilotes 'd'extracció' eixecutats in situ). Antigament eren de fusta, fins que en els anys 1940 va començar a amprar-se el formigó.
• Pantalles: és necessari ancorar el mur al terreny. El CTE els classifica com a elements de contenció.
  • pantalles isostáticas: en una llínea de anclajes
  • pantalles hiperestáticas: dos o més llínees de anclajes.

Fonamentacions de màquines

A diferència de les fonamentacions d'edificació, que generalment estan someses a càrregues estàtiques o cuasiestáticas, les fonamentacions de maquinària estan someses freqüentment a càrregues cíclicas. L'existència de càrregues cíclicas obliguen a considerar l'estat llímit de servici de vibracions i l'estat llímit últim de fatiga.

Alguns tipos de fonamentació usats per a maquinària són:

• Tipo bloc
• Tipo celes
• De murs
• Porticadas
• En pilotes
• Sobre respals elàstics

Problemes en les fonamentacions

El fonament és un element constructiu que despuix de la seua eixecució queda enterrat i, per lo tant, fòra d'una possible observació visual. Les lesions en edificis a on la causa és el fonament apareixen en atres subsistema constructius com ara l'estructura i els tancaments, i és basant-se en l'apariència i la situació d'estes lesions, que es pot interpretar que la causa és una fonamentació inadequada. Les causes que majoritàriament poden provocar les lesions es poden classificar segons quines siga l'agent desencadenant: el sol o el fonament.

El sol, en general, és un material heterogéneu al com difícilment li són aplicables, directament, les teories de la resistència de materials (elasticitat). El comportament dels edificis depén del tipo de sol a on es recolzen. Els terrenys granulars tenen uns assentaments més menuts i més curts en el temps que els terrenys cohesivos.

La major part dels fonaments estan construïts en formigó en massa o formigó armat. En estos edificis, les lesions originades per defectes o carències en la fonamentació són degudes, majoritàriament, a errors en el proyecte o en l'eixecució dels fonaments. L'inexistència d'un estudi geotécnico fiable o l'excés de confiança en el coneiximent d'experiències pròximes pot comportar riscs importants.

Galeria d'imàgens de tipos de fundacions superficials

• Dibuix d'una fonamentació de pilotes
  Dibuix d'una fonamentació de pilotes
• Una construcció primitiva en pilotes de fusta en Suïssa.
  Una construcció primitiva en pilotes de fusta en Suïssa.
• Un hórreo
  Un hórreo
• Ruïnes mostrant la fundació en una vivenda (Davis House) Gardiner, Nova york
  Ruïnes mostrant la fundació en una vivenda (Davis House) Gardiner, Nova york
• Clàssica fonamentació correguda
  Clàssica fonamentació correguda
• Fonamentació d'una casa en França (sòtol).
  Fonamentació d'una casa en França (sòtol).

Vore també

• Capacitat portante
• Pressió lateral del sol

Referències

Bibliografia adicional

• Construcció d'estructures de formigó armat. Edificació (2a. ed.), Madrit: Delta Publicacions. ISBN 84-96477-96-7.

Enllaços externs

• Fonamentacions en Construpedia.
• Tipos de fonamentació.