Movimientos de cimentaciones en viviendas unifamiliares

 Patologías: 

Movimientos de Cimentaciones en Viviendas Unifamiliares 

De acuerdo con Basset. L. (2015), las fallas en la cimentación producen daños en una estructura que pueden ser apreciables a simple vista. Estas fallas pueden ser: asentamientos, desplazamientos horizontales, giros o grietas en la estructura.

La patología en las cimentaciones se debe generalmente a una inadecuada cimentación dadas las características del terreno, o por deterioro del elemento estructural de la cimentación o por insuficiencia de la capacidad portante del terreno. Siendo las principales causas de estos fallos son errores en el diseño, fallas en la construcción de la edificación, mala calidad de los materiales, cambios de diseño durante la ejecución de la obra, efectos de origen natural en el suelo (licuación, subsidencia). 

La construcción de viviendas unifamiliares sobre suelos de arcilla compresible como los de Bogotá o Ciudad de México conduce habitualmente a asentamientos diferenciales en las cimentaciones.

Por procesos de consolidación en el suelo las estructuras se desplazan verticalmente, pero en casos de fallas en la cimentación una parte de la vivienda desciende más que la otra. Este cambio de niveles puede tener consecuencias significativas, manifestándose a través de fisuras en los muros de las fachadas, en las columnas, en los solados y otras estructuras. Estos indicios de desplazamiento vertical pueden ser señales de problemas en la cimentación o en la estabilidad del terreno, lo que subraya la importancia de abordar prontamente cualquier irregularidad para preservar la integridad estructural de la edificación. Ante la presencia de fisuras. 

Asentamientos habituales

Las casas unifamiliares involucradas generalmente han sido edificadas mediante muros ya sea con ladrillos o bloques de hormigón, y carecen de sótanos, teniendo cimentaciones de poca profundidad, típicamente entre 0,5 y 1.0 metros. Estas cimentaciones están elaboradas en hormigón, comúnmente reforzado, y tienen como propósito distribuir las cargas de la estructura, que incluyen el peso propio y las cargas de uso, en el suelo hasta una profundidad que, en principio, no supera los 3 a 4 m. por debajo del nivel de la cimentación.

Cuando el terreno en estos límites está compuesto principalmente por elementos rocosos, no se anticipa la ocurrencia de incidentes graves. Sin embargo, si hay un estrato de arcillas finas o alguna pluma de suelo de poca resistencia a carga, la vivienda corre el riesgo de experimentar movimientos que pueden dar lugar a daños. Inicialmente, los problemas que podríamos encontrar están relacionados con siniestros ocurridos en condiciones climáticas normales, al margen de fenómenos de sequía, y no están directamente vinculados con los desafíos de construir sobre arcillas expansivas.

Las tres condiciones del movimiento

• Arcilla con capacidad de compresión: La primera de estas condiciones se relaciona con la capacidad compresible de la arcilla, la cual está vinculada a su grado de consolidación. Los suelos finos de mayor riesgo son las arcillas jóvenes, que no han experimentado una compactación suficiente a lo largo del tiempo geológico por estratos de sedimentos de adecuada potencia. Estas arcillas presentan una compresibilidad más o menos pronunciada, volviéndolas especialmente susceptibles a las nuevas cargas que implica la construcción.

• Cargas distribuidas de manera irregular: Dado que la primera condición por sí sola rara vez resulta suficiente para provocar los daños previstos, podría, no obstante, dar lugar al asentamiento general de la vivienda, con descensos de varios centímetros, si, por ejemplo, esta estuviera cimentada mediante una losa que distribuye de manera equitativa las cargas.
  Por lo tanto, se requiere una segunda condición: que las cargas transmitidas por la estructura no estén uniformemente distribuidas entre distintos puntos de apoyo. Este desequilibrio en la distribución de las fuerzas en el suelo genera lo que se conoce como un asentamiento diferencial, representado en el esquema adjunto, donde se ilustran puntos de apoyo cargados de manera desigual, cimentados con zapatas de diferentes anchos. La incidencia en el terreno puede asimilarse a curvas envolventes denominadas bulbos de presión, que facilitan la comprensión del mecanismo de compresión diferencial experimentado por esta capa.

• Una estructura vulnerable: No obstante, aún se requiere una tercera condición: este asentamiento diferencial tiende a deformar los muros de la casa. Cada deformación en un muro de fábrica conlleva la generación de tensiones en los revestimientos, especialmente en las juntas entre los ladrillos.

Los muros de fachadas son normalmente los más solicitados, ya que las esquinas de la edificación se

encuentran más cargadas que las zonas intermedias. 

Esquema de transmisión de cargas (Q) de una vivienda al terreno Muro de fábrica muy cargado En este caso, Q1 es mayor que Q2 y Q3 Zapatas de hormigón armado (p1 > p2 o p3) Pilares de hormigón armado poco cargados. Tierra vegetal Estrato de poca potencia de gravilla compactada. Asiento diferencial inevitable entre S1, S2 y S3. Asiento diferencial despreciable entre S2 y S3 Curvas "límites" de influencia de las cargas en el terreno bulbos de presiones. Estrato compresible de mucha potencia (arcilla, marga o limo arcilloso). 

Consecuencias en los muros

Cuando se cumplen las tres condiciones mencionadas, se generan grietas en el muro siguiendo un patrón típico en diagonal, que refleja deformaciones y siguiendo las juntas de la construcción de ladrillos. Estas grietas principales pueden venir acompañadas de grietas horizontales debajo de los forjados e incluso grietas verticales en los cambios de material. Estas grietas pueden extenderse en el interior de la estructura, afectando a elementos como tabiques o alicatados, y comprometiendo todo el espesor del muro, lo que puede resultar en filtraciones.

En la mayoría de los casos, los asentamientos no superan unos pocos centímetros. Se estima que los asentamientos diferenciales son aproximadamente la mitad del asentamiento absoluto, y son capaces de generar grietas con valores milimétricos (generalmente entre 0,5 y 2 mm) a partir de un valor relativo de 1/500, es decir, 1 cm para luces de 5 m. La aparición de estas grietas puede ocurrir poco después de la finalización de la construcción o incluso después de varios años, dependiendo de la evolución del grado de consolidación de la arcilla. En principio, el proceso tiende a estabilizarse con el tiempo.

La ausencia de un estudio del suelo 

El origen principal de un siniestro por asiento diferencial es el desconocimiento, al inicio de una obra, de la existencia de una capa de arcilla compresible que afectará directamente a la construcción. En construcción de viviendas, la razón puede ser simplemente la ausencia total de estudio del suelo, pero también puede ser una apreciación errónea del comportamiento de la arcilla, sobre todo cuando se quiere ahorrar los honorarios de un especialista en geotecnia. 

Otras causas de asentamientos 

• • La implantación de la casa directamente sobre terreno vegetal de superficie inconsistente, o a tan poca profundidad que el suelo no estaba protegido de las heladas. 
• • La presencia yuxtapuesta de dos estratos de edades diferentes bajo los cimientos, una antigua poco compresible y una más moderna mal compactada en el curso de los trabajos. 
• • La construcción de la edificación sobre un suelo heterogéneo, que contiene áreas rocosas que constituyen puntos duros, o, al contrario, restos de residuos vegetales (turbas) o de materias orgánicas en descomposición (limos), que constituyen zonas muy compresibles. 
• • Las modificaciones de obra no consideradas en el proyecto, que crean sobrecarga excesivas en las bases de los muros. 
• • La rotura de una canalización subterránea o de una arqueta de agua pluvial, provocando, en la base del muro, una avenida de agua que cambia localmente la consistencia del suelo. 

Referencias 

1. Basset, L. (2015). "Patologia de las cimentaciones: causas". Universitat Politècnica de València. Recuperado de: https://acortar.link/SWcqRI

2. Broto, Ed., & Comerma (2005). "Enciclopedia Broto de patologias en la construcción. Patologia de los elementos constructivos (III): Cimentaciones".

3. Serrano, F. (2005). "Patologia de la edificación en el lenguaje de las grietas". Fundación Escuela de la Edificación, 3ra edición.