Introducción a las Estructuras

Transcripción

1 Introducción a las Estructuras Capítulo tres: Continuidad en las estructuras (2) Parte DOS 6. Entrepisos. Las condiciones que deben reunir los entrepisos son todas relativas al confort; horizontales planos y con deformación mínima ante las cargas de uso. El hombre puede trasladarse en autos, en ómnibus, en aviones, todos artefactos que están en movimiento. Pero el hombre no admite que se mueva el piso de su oficina o departamento de vivienda. Por ello los entrepisos son diseñados con un rigoroso control de la elástica o de la vibración, tanto que para el diseño existen en las normativas las alturas mínimas o espesor, esto en el caso del hormigón armado. Los de madera o metálicos se deben controlar mediante las ecuaciones especiales de elástica. Los antiguos entrepisos se ejecutaban en su totalidad con madera. Los tirantes soportaban las tablas del piso. 1

2 Luego con el advenimiento de los perfiles normalizados de hierro se construyeron durante un tiempo con la combinación de vigas de hierro y entablonado de maderas. Con la notable tecnología del tratamiento químico y mecánico de las maderas, se han logrado placas y tirantes de elevada resistencia y homogeneidad. Las placas formadas por varias láminas pegadas de diferentes espesores pueden ser utilizadas como pisos. Los tirantes o vigas soportes pueden ser metálicos o también de maderas macizas o reticuladas. Con la llegada del hormigón armado aparecen los denominados entrepisos pesados en ellos se combina la resistencia a la compresión del hormigón con la de tracción de las barras de acero. Poseen diferentes diseños, desde las losas macizas, las alivianadas con bloques huecos, las nervuradas y las más utilizadas en la actualidad la combinación de viguetas pretensadas prefabricadas con bloques y capa de compresión de hormigón. 2

3 Losa maciza: Toda la sección es hormigón con las barras de hierros que se ubican en las zonas de tracción de los tramos o apoyos. Losa alivianada: Se utilizan ladrillos de grandes huecos de cerámico o de mortero comprimido. Se los colocan en las regiones de tracción. Se dejan nervios donde se alojan las armaduras. El sistema tiene la ventaja de disminuir el peso propio de la losa. Losa nervurada: Se las utilizan para salvar grandes luces. Se ejecutan nervios con separaciones de unos 70 centímetros. Poseen una elevada resistena a la flexión debido a la altura que se logra en los nervios. La desventaja es la altura que se pierde de piso a piso, con este sistema la distancia entre pisos es de unos 3,20 metros. Losa de viguetas pretensadas: Para reduir cargas y evitar el uso de enconfrados, cada día es mayor la utilización de viguetas pretensadas con bloques livianos que pueden ser de cerámicos, cemento comprimido o de poliéster expandido. Losas pretensadas huecas: Es el mismo sistema indicado en el punto anterior de las cubiertas. 7. Columnas. General. Las columnas en los edificios tienen por finalidad soportar las cargas concentradas. Es el pensamiento de Torroja que da un toque filosófico al escribir: Su misión es la síntesis de toda la finalidad constructiva: soportar. Palabra que, en nuestra lengua, tiene algo de conformidad y de humilde renuncia a vanos derechos que, cuando se acepta voluntariamente y en razón o ideal de servicio, alcanza los lí- 3

4 mites sublimes de las mejores virtudes. Soportar es, aquí, resistir; y, por eso, la columna es emblema de fortaleza. Las columnas deben poseer la fortaleza necesaria para resistir las cargas y también deben tener la sección justa para ello. Diseñar columnas requiere de habilidad en el diseño estructural; las acciones que deben soportar, en lo posible deben ser solo de compresión. Esto es muy difícil de lograr porque siempre hay excentricidades que provocan efectos de flexión, entonces la columna está sometida a una de las solicitaciones más desfavorables: la flexo compresión. La situación ideal, de compresión pura, es cuando la dirección de la carga coincide con el eje de la columna. La excentricidad también está presente cuando los controles de obra son débiles o descuidados. A veces existe negligencia en los replanteos realizados durante el avance de la obra. En edificios de varias plantas las columnas no pueden ser visualizadas de manera directa, no se observa la inmediata inferior al entrepiso de trabajo. Esa dificultad genera desplazamientos entre ejes. Otra situación de excentricidad se da en las columnas externas, las de medianería. Una de las cargas debe ser vertical y como el ancho de columna varía según las cargas que recibe, es inevitable que se produzca un desplazamiento de los ejes a medida que crece en altura el edificio. 4

5 Cada pieza estructural de un edificio posee una jerarquía particular en el caso de una falla o colapso. La falla de una losa solo afecta al área de esa losa, la falla de una viga puede afectar a la propia viga y a las losas que apoyan sobre ella. El problema son las columnas, en especial de planta baja; la falla de una de ellas afecta a todo los que está arriba: columnas, vigas, paredes, losas. La figura superior muestra el esquema de una estructura colapsada. Las vigas y losas en general se sostienen a sí mismas, mientras que las columnas, en especial las de planta baja, soportan grandes cargas y sostienen las cargas superiores. La jerarquía de la columna de planta baja es mayor que el de otras piezas. Incluso el conjunto de columnas de planta baja también tienen categorías; la columna de esquina arrastra menos vigas y losas que una columna central del edificio. Columnas de hormigón armado. Las columnas ejecutadas en hormigón armado son de una sola pieza, macizas. Se componen del hormigón y dos tipos de armaduras. La longitudinal son las barras longitudinales y las horizontales formadas por marcos cerrados, son los estribos. Ambas armaduras, las longitudinales y los estribos forman un canasto que mantiene confinado al hormigón. Hacemos un ejercicio de combinación de dos materiales que en forma separada no resisten ningún esfuerzo de compresión, pero juntos alcanzan resistencias elevadas. Es el caso de la arena por un lado y un recipiente de fina hojalata por otro. Ambos sufren deformaciones si actúa sobre ellos cargas reducidas de compresión. Por ejemplo si apoyamos el pie sobre la arena o sobre el delgado envase metálico, antes de transmitir todo nuestro peso se aplastan o deforman. Si volcamos la arena dentro del recipiente, esta queda confinada y la columna arena envase pude resistir elevadas fuerzas de compresión. 5

6 Los hierros en las columnas de hormigón armado, especialmente los estribos actúan de una similar; mantienen al hormigón confinado y crean de esa manera en su interior tensiones triaxiales (en las tres direcciones). Columnas de madera. Pueden ser macizas, de una sola pieza o también combinadas. Este tipo de columnas se utilizan en general cuando las alturas no son tan grandes y el efecto de pandeo es bajo. Las secciones de las columnas macizas son de formas diferentes, según la disponibilidad de la madera en el mercado, circulares, rectangulares o cuadradas. Con la ayuda de piezas de acero los medios de unión en las madera han mejorado. Con ellos, en especial los bulones y tuercas hacen posible las columnas compuestas. Se pueden separar las piezas otorgando a la sección transversal mayor inercia en caso de flexo compresión o pandeo. Columnas de hierro. Las columnas macizas de acero se realizan con los mismos perfiles laminados; por la simetría de formas habitualmente se utilizan los denominados doble. Estas columnas de una sola pieza se emplean cuando las cargas y las alturas son reducidas. Cuando se presenta el fenómeno del pandeo o las cargas elevadas, es necesario emplear otros diseños de columnas, buscando de lograr mayores resistencias con menos material. En estos casos se combinan los perfiles separándolos mediante presillas soldadas o abulonadas. 6

7 8. Vigas. General. Las piezas que componen la estructura de un edificio se los puede clasificar en macizas, reticuladas y huecas. En cuanto a los materiales empleados se distinguen las simples, de un solo material y las combinadas donde se emplean más de un material. En el interior de las vigas, los esfuerzos se ajustan a su sección transversal. Esta cuestión la estudiaremos en detalle en el Capítulo de Esfuerzos Internos. Ahora solo hacemos una reducida referencia para interpretar mejor la necesidad de conocer todas las posibilidades que nos entregan los materiales y sus formas. Piezas de madera. La viga maciza de madera es el primer elemento estructural surgido sobre la tierra hace millones de años atrás. La rama de un árbol es una viga maciza que trabaja como voladizo, soportando las cargas de su peso propio, del follaje, del viento y de la nieve. El hombre en sus comienzos la utilizó tal como la naturaleza se la brindaba, así vemos troncos de árboles de sección circular utilizados como vigas en las primitivas construcciones y también en algunas actuales de zonas rurales alejadas. Con la llegada de energía y herramientas los troncos pudieron ser labrados y conformados a secciones establecidas, así surgen las vigas macizas de madera de sección cuadrada y rectangular. En general la de sección cuadrada son utilizadas para pequeñas luces, por ejemplo las denominadas correas clavadoras; son vigas macizas se sección cuadrada donde se clavan las chapas de las cubiertas li- 7

8 vianas. Las de sección rectangular se utilizan para soportar mayores cargas y salvar mayores distancias entre apoyos, tales como los cabios o vigas primarias. Con el desarrollo de tecnologías de fabricación y químicos de colado se logran fabricar piezas de madera maciza con la configuración de los tipos mostrados en figura. También se pueden armar piezas macizas de madera de sección doble T. Con las posibilidades que brindan los sistemas de unión en maderas, tanto metálicos (conectores, tornillos, clavos) como pegamentos químicos de alta resistencia, es posible construir vigas reticuladas de las formas variadas. La conducta de los esfuerzos internos de una viga maciza respecto de una reticulada lo hacemos como introducción anticipada a capítulos 8

9 futuros. Lo hacemos con un tirante de madera maciza, de sección rectangular como se lo muestra en la figura. Este mismo tirante si lo cortamos de manera longitudinal al medio, obtenemos dos nuevas piezas de la mitad de la altura del original. Con la incorporación de montantes y diagonales logramos transformarlo en una viga reticulada que tendrá una resistencia muy superior a la maciza original. Para ayudar a comprender el notable aumento de la resistencia según el cambio de forma transversal de la viga, hacemos un estudio de la resistencia de ambas vigas. Supongamos una viga maciza de dimensiones: Altura: h = 0,15 metros (15 centímetros). Base: b = 0,075 metros (7,5 centímetros. Longitud total entre apoyos: l = 4,00 metros. En la parte media, debajo de la carga, en el interior de la viga se producen los máximos esfuerzos, que son de flexión. La viga es obligada a doblarse con la carga y en su interior se forma una cupla resistente (Cz = Tz) que es el resultado de los volúmenes de tensiones, tal como se muestra la figura. Si la madera es del tipo semidura homogénea, la carga concentrada al medio que puede resistir la viga es de unos 5 kn (500 kg). Si la viga maciza anterior la transformamos en una viga reticulada, modificamos el brazo de palanca interno z, según nuestras necesidades, hasta ciertos límite (pandeo lateral), de esa forma generamos una cupla muy superior a la original. El material que debemos aportar para fabricar esta viga serían los montantes, diagonales y elementos de unión. Por supuesto una mayor cantidad de horas de trabajo. 9

10 Lo decimos de otra manera: con un agregado de material y mano de obra, cambiamos el diseño de la viga y logramos una mayor resistencia, un aumento en la capacidad para sostener la carga concentrada. Estudiamos la capacidad de cargas de tres vigas: Viga (A) maciza rectangular: 5,0 kn (500 kg). Viga (B) reticulada de altura total 0,30 metros: 25,0 kn (2500 kg), aumentamos en cinco veces la capacidad de carga. Viga (C) reticulada de altura total 0,40 metros: 35,0 kn (3500 kg), aumentamos en siete veces la capacidad de carga. En el esquema las tres vigas de igual material y longitud. Solo cambia la configuración: la primera maciza rectangular y las restantes reticuladas de distinta altura. La capacidad de carga de la viga aumenta de manera aproximada en relación directa al brazo de palanca de cupla interna. Para facilitar la construcción y en ensamble, las vigas se realizan con piezas rectas; cordón superior, cordón inferior, montantes y diagonales, pero en realidad los esfuerzos no se generan de esa manera tan rectilínea y recta. Las máximas eficiencias se observan en soportes diseñados y construidos por la naturaleza. Uno de ellos, lo observamos en los nervios de las hojas, como en la configuración espacial de huesos de animales. En la figura se muestra ese tipo de viga; el hueso metacarpiano del águila. 10

11 De todas las figuras de la geometría hechas con barras, el triángulo es la más efectiva ante la deformación. Una viga reticulada hecha solo rectángulos no posee rigidez y se deformará en el instante de acción de las cargas. Esa misma viga si en uno o varios puntos colocamos una pieza que forme un triángulo, eso solo será suficiente para impedir la inestabilidad. Para hacer efectiva la triangulación es necesario que las piezas se mantengan unidas. El punto de llegada de cada pieza se llama nudo y se diseñan según el tipo de material de la estructura, sea madera o hierro. La combinación de la unidad triángulo en la configuración de las estructuras, hace posible una infinidad de formas y todas son utilizadas en función de las exigencias creadas por las cargas externas. Piezas de perfiles de hierro. A fines del siglo XIX cuando el acero reduce sus costos, surge la utilización en elementos para la construcción y en pocos años más se normalizan universalmente las secciones transversales. En la mayoría de los casos las vigas metálicas poseen formas transversales donde la mayor masa o superficie del material se dispone en los extremos de manera tal de satisfacer la necesidad de la cupla interna. 11

12 Estos perfiles poseen diferentes dimensiones, todos normalizados a nivel internacional. Con ellos de forma individual o compuesta se logran diseños para soportar todo tipo de acciones y solicitaciones. Una de las vigas más utilizadas universalmente, es la del riel del ferrocarril. Actúa como una viga continua que se apoya en los durmientes con una separación adecuada a las cargas de los trenes. También se podría incluir dentro del grupo de vigas macizas aquellas obtenidos mediante el plegado de chapas delgadas de acero. De estos tipos de vigas las más utilizadas son las tipo C, que se utilizan para las cargas de las cubiertas de viviendas y otros edificios. Estas piezas son colocadas en forma individual, son las llamadas vigas metálicas macizas. En la figura que sigue una estructura metálica donde las piezas son todas macizas del tipo perfiles normalizados. En los casos donde las exigencias de esfuerzos son elevadas, se sustituyen las piezas macizas por otras de mayor eficiencia, son los sistemas reticulados donde a todo su largo aparece la figura del triángulo. Las cerchas o cabriadas metálicas, en general son construidas con hierros ángulos y los nudos se arman mediante una chapa que une a las barras que llegan a él. 12

13 Piezas de hormigón. En general es macizo, las vigas y también las losas son ejecutadas con una masa uniforme y continua. En la figura el nudo o unión que ensambla la columna, la viga y la losa; todo en un mismo material continuo, pero en su interior se combinan las barras de acero con el hormigón. Las vigas de hormigón armado común, en la mayoría de los casos son rectangulares. Cuando la losa se hormigona de manera conjunta, esa viga actúa como una de tipo T. La diferencia en la forma no se encuentra en el aspecto exterior, es en su interior donde cambian las geometrías de las barras de acero. En una viga en voladizo las barras se ubican arriba, en la región de tracción, mientras que en una viga de tramo simple, las barras estarán abajo. El hormigón cuando se lo prefabrica mediante pretensado o postensado las formas de las secciones transversales se ajustan al tipo y distribución de los esfuerzos internos cuando actúen las cargas. 13

14 Como las tareas del pretensado en general se realizan en fábricas, es posible realizar todas las piezas; columnas, vigas, tableros y hasta bases y luego ensamblarlas en obra. 9. Nudos. En este capítulo nos referimos a los nudos y otros que vienen estudiamos el apoyo. La diferencia entre uno y otro es la manera de estudiarlos. Al nudo se lo analiza desde el aspecto constructivo, mientras que al apoyo desde las condiciones de borde y las solicitaciones. Nudos en los sistemas discontinuos. La unión de los elementos estructurales se genera por las diferentes posiciones de las piezas en ese lugar. Se denomina nudo a esa región de paso de viga a columna o de viga con otra viga. En los esquemas que siguen se observa que la viga puede girar en el nudo, allí existe una especie de rótula que le da esa libertad. Mostramos una secuencia de apoyos simples en donde la viga puede girar sin restricciones, los casos: Viga de hormigón sobre columnas de hormigón. Entrepiso de hormigón sobre pared. Viga metálica sobre columna madera. Viga madera sobre columna madera. Viga metálica sobre columna metálica. Cumbrera de tronco sobre horqueta. 14

15 Nudos en los sistemas continuos. Maderas: En la actualidad las estructuras de madera disponen de dispositivos y herramientas que hace posible generar cualquier tipo y forma. Distinguimos algunas de ellas: Colas o pegamentos especiales. Maderas multi laminadas de alta resistencia. Maderas encoladas en tacos. Conectores de clavos múltiples. Bulones auto perforantes. Hierro. En los sistemas metálicos soportes de edificios, el hierro es uno de los materiales empleados desde los comienzos de la ingeniería en construcciones. Posee cualidades distintas a otros materiales que las enumeramos: ductilidad: es posible conformarlo en frío o en caliente a las formas requeridas en el proyecto. Soldabilidad: las piezas se pueden unir mediante varios tipos de soldaduras. Resistencia: es el de más elevada resistencia. 15

16 La desventaja es la pérdida de resistencia con altas temperaturas y la corrosión en ambientes agresivos. Ambas aislaciones, las térmicas como las de corrosión elevan sus costos. Hormigón armado. 10. Fundaciones. General. Las fundaciones o basamento tienen por finalidad transmitir las cargas totales del edificio al suelo. Se deben diseñar en función del tipo de terreno. Un buen diseño de fundaciones se realiza luego de un estudio del suelo. La variedad tan grande suelos que existe, desde un extremo de suelos arenosos hasta las arcillas más activas, imponen diferentes formas de las fundaciones. Fundaciones directas. Son aquellas que apoyan sobre el suelo sin elementos estructurales intermedios. La base de la figura, es una fundación aislada directa. Está 16

17 en contacto con el suelo sin la ayuda de elementos tales como pilotes, cabezales o vigas de atado. Pueden ser planos superiores inclinados para economizar hormigón que se ajustan a las solicitaciones de las cargas y al tipo de suelo. Los ángulos de inclinación deben respetar las pendientes del hormigón en masa fresco, para no utilizar encofrados durante su construcción. Esos ángulos oscilan entre los 25 a 35 grados. Estas bases son utilizadas para cargas mayores de las 200 kn. Las cargas superiores también pueden ser planas horizontales. Se utilizan para cargas reducidas, dado que por la magnitud de dichas fundaciones es escasa la economía de hormigón que se logra inclinando las cargas superiores. En todos los casos la armadura se coloca en la parte inferior. La colocación de las barras requiere de cuidados especiales dado que son armadura que pueden ser atacadas por agentes corrosivos del suelo. Por ello necesitan de buenos recubrimientos de hormigón para protegerlas. Es aconsejable utilizar espesores no inferiores a los 4 centímetros. La base con el tronco y la columna generan una pieza de alta rigidez, cualquier esfuerzo de flexión generado en la parte superior de las columnas son transmitidos al suelo. En ese caso el diagrama de presión del suelo deja de ser uniforme rectangular. Para evitar esa situación se cruzan las barras que llegan de la columna en una zona cercana a la base. Este dispositivo evita la transferencia de momentos flectores. Fundaciones lineales. También llamadas corridas, son fundaciones continuas. Se desarrollan a lo largo de una línea. Soportan habitualmente cargas de muros o paredes que transmiten cargas lineales. La fundación de la figura es una zapata continua. Se utiliza generalmente para suelos arenosos confinados. Es decir aquellos suelos que no varían de volumen con el contenido de humedad. En algunos casos especiales son utilizadas para resistir cargas de columnas, cuando éstas se encuentran separadas por distancias cortas (inferiores a los 3 a 4 metros. 17

18 Plateas. En ocasiones es necesario realizar fundaciones extendidas de pequeño espesor, se denominan plateas. Se las utilizan en suelos de muy baja capacidad soporte o en suelos con arcillas muy activas, la platea evita los diferenciales de humedad. Este tipo de fundación es utilizada para edificios o viviendas portantes, donde todas las paredes actúan como soportes. Vigas encadenados con pilotes pequeños. El diseño de las fundaciones debe ajustarse a las características del suelo. Para suelos estables, las fundaciones recomendadas son las que definimos en párrafos anteriores. Pero en presencia de suelos activos, con las arcillas que se expanden en presencia de humedad y se contraen al secarse, hay que utilizar otros diseños de fundaciones. La más utiliza para este tipos de suelos es la combinación de vigas encadenados con pilotines. Los suelos activos tienen movimientos de expansión y contracción espacial. Para reducir los efectos de estos desplazamientos se inserta en el terreno un marco rígido (vigas encadenado) 18

19 con anclajes (pilotines); como si fuera un conjunto de clavos tomados de un bastidor. Las funciones de cada pieza la describimos: Vigas encadenados: Son las encargadas de atenuar o evitar los movimientos horizontales del suelo, tanto en su expansión como en su contracción. Conforman un marco rígido donde todo lo que está dentro del mismo se mantiene estable. Los pilotines: Actúan como una especie de anclaje a profundidad, donde las variaciones de humedad del suelo son mínimas. En ocasiones se piensa que los encadenados y pilotines actúan únicamente para soportar cargas verticales de arriba hacia abajo. Sin embargo, la mayoría de las veces trabajan para evitar las fisuras en las construcciones que se producen por la presión que ejerce hacia arriba el hinchamiento de las arcillas. Fundaciones indirectas. Son fundaciones especiales que requieren de pilotes o elementos como vigas de equilibrio para transmitir de forma adecuada las cargas. Para los edificios de altura, donde las columnas llegan a nivel del terreno con grandes cargas (superiores a los kn (1 MN), las bases directas anteriormente definidas son incapaces de soportar dichas acciones. De allí la necesidad de usar sistema indirectos. Pilotes prefabricados hincados: Los pilotes pueden ser prefabricados y luego hincados en tierra mediante martinetes especiales. Los largos de los pilotes oscilan entre los 8 a 12 meros. La ventaja de este pilotaje es la posibilidad de controlar la resistencia del sistema pilote suelo ; ese control es posible mediante la medición de la energía entregada por el impacto del pilón y la distancia del descenso del pilote. Es una ventaja. En detrimento, se plantea la vibración que genera en zonas cercanas al pilotaje en cada impacto del pilón, si es una zona con edificación vecina, se plantean roturas de cañerías, en especial de cloacas y pluviales. Pilotes hormigonados en situ: Se realiza la excavación o perforación mediante grandes equipos que poseen mechas helicoidales que excavan el suelo. Para evitar desmoronamientos se inyecta en la perforación lodo bentonítico, luego se coloca la armadura y mediante tubos especiales se baja hormigón. 19

20 Cabezales: Entre la columna y los pilotes se construyen los cabezales. Por su masa y geometría son los encargados de distribuir las cargas de la columna a cada uno de los pilotes. En el esquema superior se muestran las formas geométricas para la distribución de carga de columnas según la cantidad de pilotes. En cuadros rellenos se indican las columnas y en líneas de puntos los pilotes. Bases en medianeras. Las columnas que se ubican en las medianeras de los edificios descargan sobre bases excéntricas, esto porque no se puede avanzar en la construcción más allá del plano vertical virtual medianero. 20

21 La base recibe una reacción del suelo desplazada el eje de columna, entonces se produce una fuerte flexo compresión que obliga a utilizar dimensiones muy grandes de columnas. Es entonces que se deben utilizar otros dispositivos para eliminar esa situación de flexo compresión, por ejemplo, se puede desplazar la base hacia el interior y colocar una sub columna inclinada. Por el cambio de dirección de las cargas se genera una tracción que se equilibra con una viga superior o tensor. Otro diseño de fundación en medianeras es el empleo de vigas de equilibrio. La base de medianera se conecta con una viga a otra base del interior. La flexión que genera la reacción excéntrica del suelo es resistida por la viga. En la figura el caso de base adosada a la parte inferior como placa. En esta otra imagen, en vez de la placa se construye la base desplazada hacia el interior. La elección entre estos diseños depende de las características del suelo. En esta última la profundidad de excavación es mayor que la anterior. 21

22 11. Suelos. Interacción de los suelos con las estructuras e infraestructuras. Todo lo que se construye de alguna manera u otra termina asentándose sobre los suelos. Desde una simple vivienda de una sola planta, un edificio de cientos de metros de altura como un terraplén de una defensa, se afirman y transmiten sus cargas sobre el suelo. Al suelo hay que considerarlo como una continuación de la súper estructura, o de todo lo que se construye sobre su nivel. Es incorrecto considerar como disciplinas separadas las estructuras, las fundaciones y la mecánica de suelos. Cualquier sistema que se construya es un sistema espacial que tiene una medida de frente, otra de fondo y también, la más importante una altura. Esta altura en la ingeniería hay que considerarla desde los estratos más profundos del suelo alterado por las cargas hasta el punto más elevado de la construcción. Este error es habitual cometerlo incluso en la construcción más simple de una vivienda de paredes portantes. Se considera por separado la cubierta, luego las paredes, más abajo las fundaciones y por último el suelo. Todo como elementos libres y autónomos. La realidad nos muestra que todos se encuentran íntimamente vinculados. El esquema muestra una vivienda de una sola planta al lado de un edificio de altura. En ambos, abajo, está el suelo. Es una buena gimnasia mental intentar una respuesta a la interacción edificio suelo. En la liviana vivienda las cargas son mínimas, más aún, en suelos arcillosos activos su expansión o contracción mueve la vivienda; la vivienda flota sobre el suelo. Mientras que el pesado edificio genera una elevada presión; el suelo superficial no tiene capacidad para resistirlo y es entonces necesario el diseño de fundaciones con pilotes profundas. En los edificios bajos, cuando se analiza la interacción entre suelo y estructura se debe tener en cuenta la posible variación de humedad estacional (verano invierno). Los suelos superficiales poseen mayor velocidad en tomar o eliminar humedad, mientras que los profundos la variación de su humedad puede ser mínima o hasta nula. En estos casos, cuando las fundaciones poseen diferentes cotas de implante, se producen movimientos diferenciales por expansión o contracción del suelo que genera fisuras o grietas en la vivienda. 22

23 Composición. En la mayoría de los suelos existen cinco tipos de elementos que en su conjunto hacen a la masa: Las partículas sólidas que provienen de la metorización y arrastre. El agua libre o molecular que llena los espacios entre partículas. El aire donde el agua no ha llegado. El agua capilar, es la que se adhiere a la superficie de las partículas por efecto de las fuerzas electroquímicas de sus componentes. Por último, cuando el suelo llega a la saturación desaparece gran parte del aire y el agua capilar pierde su condición. Como se genera el suelo. Las fases muestran el proceso de formación de los suelos: 1. La piedra en su estado original maciza y homogénea. 2. Los procesos sísmicos (mecánicos) quiebran la masa y provocan grietas y fisuras. También el agua se incorpora en los vacíos y cuando se hiela se expande y genera fuerzas que aumentan las roturas. 3. El deshielo de las nieves, las lluvias producen un arrastre de los suelos más finos y se depositan en la parte superior. 4. Los lugares bajos, cauces de ríos o lagos, la sedimentación de sólidos acumula partículas más en superficie. 5. La vegetación y otros organismos vivos producen la capa de humus sobre las capas anteriores. 23

24 En una vista más cercana se pueden clasificar los horizontes o capas de suelo: a) suelos orgánicos, b) suelos de sedimentación, c) suelos de arrastres por corrientes de agua y más profundo los suelos antiguos. Clasificación de los suelos: Hacemos un resumen y luego profundizamos. Destacar la micro estructura de los suelos y las consecuencias en la macro estructura de interacción suelos edificios: Orgánicos. Arenas, gravas, ripio, canto rodado. Limos inorgánicos. Limos plásticos. Limos orgánicos. Loess. Todos los suelos son parecidos a la estructura de la masa de hormigón; agregados inertes y uno muy fino activo (el cemento). 24