El suelo en las cimentaciones

Siempre es recomendable un estudio de suelos para grandes obras de especial importancia y/o características, lo que en el caso de las viviendas particulares, en Cuba, no existe quien brinde el servicio, amen de considerarse prácticamente innecesario ¡Yo sé pa’eso! Considera el albañil… y luego te pregunta ¿A que profundidad hago los dados? Como sí el arquitecto fuese adivino.

El conocer las características del suelo sobre el que apoyaremos (cimentaremos) nuestra construcción permitirá la firmeza de la edificación y el ahorro de materiales.

Primero y sobre todo aclaremos que la capa superficial (capa vegetal) que es lo que encontramos sobre la superficie de cualquier terreno no sirve para cimentar la edificación, siempre será necesario excavar para cimentar la construcción, ahora ¿Cuanto? Comencemos con 50 centímetros y con una clasificación muy simple de la dureza del suelo.

Terreno malo: presenta un aspecto húmedo y esponjoso y que lanzando una herramienta pesada desde la altura de los ojos, esta se clava (penetra) fácilmente en el terreno.

Terreno regular: se puede excavar fácilmente con pala sin la necesidad de usar un pico o barreta para aflojar la tierra.

Terreno intermedio o medio: el pico o barreta, aunque son necesarios, penetran fácilmente en el terreno, en este tipo de terreno es imposible hacer la excavación con solo una pala.

Terreno bueno: solo es posible la excavación con pico o barreta aunque estos penetran con dificultad en el terreno.

Con este dato, para una vivienda, ya podemos definir el tipo y dimensiones de la cimentación.

Ahora, para conocer las características de la composición de un suelo homogeneo podemos realizar un ensayo simple con solo las herramientas para excavar, una botella transparente, una cucharada de sal común (la que usamos en la cocina) y un poco de agua.

Del fondo de la excavación realizada tomemos una muestra (un poco de la tierra) y llenemos la botella transparente hasta la tercera parte de su altura, completando su otra tercera parte de agua y agreguemos a esta mezcla la cucharada de sal común, tapamos y agitamos la botella para homogenizar la mezcla dejándola luego reposar (sin moverla) por 24 horas.

Al siguiente día encontraremos que en la parte inferior de la botella se habrá depositado en capas la arena, sobre esta la arcilla y más arriba el limo que tiene las partículas más finas, sobre todo esto estará el agua que será más transparente mientras menos partículas finas (limo) tenga en suspensión, mientras más tiempo esperemos, más clara se pondrá el agua; mediremos las alturas de cada una de las capas por separado.

Entonces, sí más de la mitad es arena: el suelo es arenoso, sí más de la mitad es arcilla: el suelo es arcilloso y… limoso, o arcillo-limoso, o areno-arcilloso, etc…

Note que este último ensayo simple es para un suelo homogéneo de partículas más o menos finas, pues un suelo con gravas (piedras) éstas no cabrán en la botella.

De acuerdo a esta composición del suelo (material predominante) podríamos tener las siguientes características importantes, a tener en cuenta, en la cimentación.

Gravas: (piedras, no determinadas en este ensayo simple) son un material apropiado para las cimentaciones con muy raras excepciones. Tiene como condición que la cimentación no se halle expuesta a la socavación.

Las gravas tienen poca capilaridad, por lo que no es probable que su humedecimiento o la presencia de agua subterranea sean causas para asentamientos de la cimentación o disminución de su resistencia.

Arena: es imposible generalizar sobre las propiedades de la arena ya que dependen de su grado de compactación y granulometría (tamaño de los granos de arena).

Con una granulometría favorable y granos gruesos o medios compactados tienen la apropiada resistencia para soportar las estructuras. No ocurre lo mismo con la arenas muy finas, sobre todo si son sueltas, pues son susceptibles a densificarse por efecto de los terremotos provocando asentamiento de las cimentaciones y daños a la estructura.

Cuando se trate de suelos arenosos sueltos es imprescindible profundizar las cimentaciones para aumentar la capacidad de carga del suelo; esto que explicamos podemos apreciarlo cuando caminamos por la playa: los pies se hunden en la arena desplazando la misma hacia los lados, pero a determinada profundidad los pies no se hunden más, se ha alcanzado la capacidad portante de la arena.

Limo: es un suelo de partículas muy pequeñas, con alta capilaridad y baja plasticidad. Sí está suelto el limo (polvo seco) su resistencia es baja. ¡Tenga cuidado! Consulte a su arquitecto de la comunidad.

Arcilla: es dura cuando está seca, pero el humedecimiento de la arcilla la convierte en plástica y deformable modificando su volumen y consistencia, lo que es muy importante en su resistencia y comportamiento.

La lluvia puede humedecer la arcilla y Cuba con más de 200 días de lluvia al año es algo a tener en cuenta, continuas lluvias o desbordamientos de ríos y cañadas provocarían su saturación y el aumento de su volumen lo que podría traer deformaciones en la estructura.

Una arcilla es «arcilla dura» cuando es difícil partirla en terrones, y estos no se pueden pulverizar o amasar fácilmente con los dedos.

La llamada «arcilla firme», con una consistencia media, se puede amasar, aunque con esfuerzo.

La «arcillas blandas» se pueden amasar con relativa facilidad (como la plastilina), pero no tienen una consistencia pastosa.

Las arcillas de consistencia pastosa deben desecharse para las cimentaciones.

Suelos con materias orgánicas: no son apropiados para la cimentación, suelen ser los más comunes: la capa vegetal, pero a más o menos profundidad podremos encontrar turba y fango.

A la vista son suelos de color marrón (carmelita) oscuro, gris oscuro o negro, pueden presentar un olor característico (como el fango extraído de las fosas o tuberías de drenaje), su estructura será esponjosa o fibrosa.

Rellenos: los rellenos no son apropiados para cimentar, entonces, excavemos y cimentemos en el estrato resistente bajo este.

Hasta aquí tenemos un manual de instrucciones de las características del suelo sobre el que apoyaremos (cimentaremos) nuestra vivienda dirigido a maestros de obra, albañiles, constructores por esfuerzo propio y curiosos del tema.

Ampliando un poco y metiéndonos en el mundo de la ingeniería civil hablaremos de la capacidad portante del suelo, su carga admisible o resistencia del suelo.

Resistencia del suelo: para un determinado tipo de suelo es la presión máxima que puede aplicársele sin que se produzca la rotura de la masa (de tierra o roca) situada debajo de la cimentación.

¿Por qué presión? Pues se trata de distribuir la fuerza, en este caso el peso de la edificación, sobre el área de terreno que será comprimida por el área del cimiento, entonces tendremos t/m² (toneladas por metros cuadrados) o Kg/cm² (kilogramos por centímetros cuadrados), por ejemplo.

Resistencia del suelo = 60 t / 3 m² = 60 000 Kg / 30 000 cm² = 2 Kg/cm²

Como vez, la capa de suelo deberá ser capaz de soportar la presión aplicada (en este caso 2 Kg/cm²), o sea, no depende solo de la carga aplicada (peso del edificio o parte de este), sino también del área de contacto entre el suelo y el cimiento.

Las resistencia admisible del suelo varía sustancialmente de acuerdo al suelo de que se trate, pero un valor preciso solo lo obtendrá con un estudio real de suelos realizado por una entidad facultada, equipada y preparada.

Acá recogemos algunos valores de resistencia del suelo que a través de la experiencia práctica le servirán de orientación para su cálculo de acuerdo siempre al tipo de terrenos sobre el que cimentará.

En conglomerados compactos y homogéneos podremos estimar un valor de resistencia del suelo de 4 Kg/cm²; a la mezcla de canto rodado (piedras redondeadas) y arenas suele asignársele un valor admisible entre 3 y 4 Kg/cm²;

en arenas gruesas y mezclas de grava y arena se asume aproximadamente 2 Kg/cm²; las arcillas en dependencia de su grado de dureza pueden variar entre arcillas inorgánicas duras, sin riesgo de humedecimiento con un estimado de 1.5 Kg/cm², hasta 0.5 Kg/cm² para arcillas inorgánicas blandas.

Sobre los suelos para la cimentación podrá Usted consultarnos vía web, pero el terreno hay que tocarlo con las manos, por favor, consulte al arquitecto de la comunidad de su consejo popular.

Sobre la profundidad de las cimentaciones ya hablamos, pero no está agotado el tema y continuaremos las explicaciones en próximos artículos.