Cómo Construir Una Base Sobre Suelo Agitado - 1

2024 Autor: Sebastian Paterson | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 13:49

Acerca de los peligros de los suelos agitados: cómo proteger las casas de verano de este fenómeno dañino

Al llegar después del invierno a la cabaña de verano, mire cuidadosamente a su alrededor. Y verás que en algunas casas, las grietas serpentean en las paredes y vidrios de las ventanas. En otras áreas, las puertas estaban inclinadas (Figura 1), la leñera o el cobertizo se inclinaban fuertemente (Figura 2).

Este es el resultado de un fenómeno natural tan extremadamente indeseable como la hinchazón del suelo. Especialmente mal, o más bien destructivamente, el levantamiento afecta, en primer lugar, a la parte de los cimientos de los edificios que está en el suelo. Este fenómeno a menudo no se tiene en cuenta no solo los residentes de verano autoconstructores, sino a veces también los constructores profesionales.

¿De dónde proviene este maligno levantamiento del suelo y cómo se forma? Como sabe por un libro de texto de física de la escuela, el agua en el proceso de congelación aumenta en volumen en un 10-15 por ciento. Debido a esto, el ascenso y la caída del suelo en el noroeste alcanza los 20 centímetros y más.

Si la expansión del agua ocurre en arcillas densas y húmedas, en suelos arenosos finos y polvorientos, que son capaces de cambiar drásticamente el volumen y deformarse (es decir, hincharse) a temperaturas negativas, entonces estos suelos se consideran agitados. Y de grano grueso y grava, no poroso. Siempre que tengan salida libre de agua.

¿Qué procesos tienen lugar en ellos que hacen posible dividir todos los suelos en estas categorías? En suelos agitados, la humedad se eleva lo suficiente desde el nivel del agua subterránea y, al acumularse, queda bien retenida en suelos como en una esponja.

En suelos no porosos, la humedad se asienta por su propio peso, como si cayera, como a través de un tamiz, y por lo tanto no se eleva. En otras palabras: cuanto más fina (más delgada) es la estructura del suelo, más se eleva la humedad a lo largo de él y más se agita.

Está claro que el suelo se congela de arriba a abajo. La humedad de las capas superiores, transformándose en hielo, aumenta de volumen y desciende. Y si, sin demorarse, se filtra a través de la estructura del suelo circundante, por ejemplo, a través de grava, arena gruesa, que prácticamente no crean resistencia, entonces el suelo no se expande sin humedad, lo que significa que el efecto de levantamiento no ocurre.. Y viceversa…

Esto es especialmente cierto para la arcilla densa. De dicha arcilla, la humedad no solo no tiene tiempo para irse, sino que también se acumula. Como resultado, ese suelo ciertamente se volverá agitado. Los fenómenos de levantamiento no solo son importantes movimientos de tierra completamente impredecibles, sino también cargas colosales en la base, que alcanzan una presión de 6-10 toneladas por metro cuadrado.

De ahí la conclusión inmutable: antes de comenzar la construcción, es imperativo averiguar cuál es la profundidad máxima de congelación en un lugar determinado:

• en la estación más fría;
• a la mayor humedad del suelo;
• en completa ausencia de capa de nieve.

En la región de Leningrado, la profundidad de congelación es de hasta 1,5 metros. Está claro que es poco probable una combinación simultánea de todos estos factores, pero este es un evento de seguridad que le permite predecir y, por lo tanto, evitar desastres naturales.

También es esencial que incluso si el levantamiento, deformando el suelo, no afecta directamente la base de la base ubicada debajo del nivel de congelación, la tensión en el borde de la zona de congelación puede ser tan significativa que puede exprimir la base junto con el suelo congelado o arrancar su parte superior de la inferior. Tales casos son más probables cuando se construye una base hecha de piedra, ladrillo o bloques pequeños, especialmente debajo de edificios y estructuras livianos.

Este es el resultado de las llamadas fuerzas de agarre laterales. Surgen cuando el suelo congelado se adhiere a las paredes laterales de la cimentación y, bajo ciertas condiciones, alcanzan una presión de 5 a 7 toneladas por metro cuadrado de la superficie lateral.

Por ejemplo, un pilar de cimentación con un diámetro de 20 centímetros con una profundidad de congelación de 150 centímetros se ve afectado por fuerzas de adhesión lateral de más de 9 toneladas. Esto es varias veces la carga del peso del edificio. Y entonces hay un efecto de levantamiento.

Esto se debe al hecho de que sobre la superficie hay una colisión constante del frío de arriba y el calor de la tierra. Si el calor de la tierra es generalmente constante, entonces el grado de congelación del suelo depende de muchos factores: temperatura y humedad del aire circundante, humedad del suelo, densidad y espesor de la nieve, grado de calentamiento por el sol.

Debido a la diferencia de temperatura, la línea de congelación durante el día es más alta que durante la noche. Esta diferencia aumenta especialmente donde hay poca o ninguna capa de nieve. Más cerca de la primavera, el suelo en el lado sur se descongela más rápido que en el norte y, por lo tanto, se humedece y, en consecuencia, la capa de nieve sobre él se vuelve más delgada que en el lado norte.

Por lo tanto, a diferencia del lado norte de la casa, el suelo en el lado sur se calienta más intensamente durante el día y se congela más durante la noche, lo que contribuye a la aparición de fuerzas de adhesión lateral. El efecto de estas fuerzas se potencia especialmente si la superficie de la base es irregular y no tiene un recubrimiento impermeabilizante adecuado.

Una base de tira empotrada también se puede levantar mediante fuerzas laterales si, nuevamente, no tiene una superficie lateral deslizante lisa y no está suficientemente aplastada desde arriba por una casa o losas de hormigón.

¿Cómo podemos evitar problemas tan peligrosos, destructivos y, a menudo, catastróficos? Una de estas opciones, que permite evitarlas, se muestra en la (Figura 3). Como podemos ver, no existen soportes enterrados en el suelo que puedan ser sometidos a fuertes cargas. En este caso, el edificio descansa sobre placas base. Una fuerza igual a parte del peso del edificio presiona sobre ellos, es decir, una carga muy pequeña.

La almohada de arena gruesa (anti-rocas) evitará la formación de hielo y asegurará su equilibrio. Dichas losas de cimentación se pueden hacer en condiciones domésticas (suburbanas) a partir de concreto con la adición de grava, colocando refuerzo metálico. Lo mejor es usar alambre. El espesor de la losa debe ser de al menos 10 centímetros. También se pueden utilizar losas confeccionadas. Antes de colocar las losas, la arena se humedece y apisona.

Sin embargo, los llamados cimientos superficiales están mucho más extendidos en la construcción de casas de verano. Esto es cuando la profundidad de la base no alcanza la profundidad de congelación del suelo (Figura 4). De la ley de la física se desprende claramente que el peso de una parte de un edificio (BZ) debe equilibrarse con la fuerza de levantamiento del suelo (GH) generada por la expansión del suelo congelado (hielo) y las fuerzas de adhesión lateral (BS), que empujan los soportes.

La fuerza de levantamiento del suelo a bajas temperaturas puede exceder significativamente el peso del edificio, y luego el soporte de los cimientos inevitablemente será empujado hacia afuera. Esto es muy notable a principios de la primavera, cuando la capa superior del suelo se descongela por completo y se calienta bien. En clima cálido, el soporte caerá, pero no mucho, ya que el espacio debajo está lleno de agua y tierra inundada. Después de un tiempo, dicho soporte cambiará y el edificio inevitablemente se deformará.

Para evitar un fenómeno tan indeseable, muy a menudo se colocan refuerzos metálicos en los cimientos y las paredes, y también se construyen cinturones de refuerzo (Figura 5). O bien, la base de la cimentación se hace expandida en forma de plataforma-anclaje de soporte (Figura 6). En estos casos, la rigidez de los muros y los cimientos aumenta y, en consecuencia, la resistencia de toda la estructura a las cargas de la hinchazón del suelo aumenta drásticamente.

Continuará