Desafíos y Soluciones en la Construcción de Sótanos: Una Guía Integral

La clase sobre construcción de sótanos, vigas y cimentación forma parte de la unidad temática número 4. El arquitecto, Hable Ustedes, está liderando la clase, la cual se está llevando a cabo en línea debido a las circunstancias actuales.

El instructor utiliza una analogía de caminar en tierra versus bucear para explicar los desafíos de construir por debajo del nivel del suelo. Al igual que el buceo requiere equipo y adaptaciones específicas, construir por debajo del nivel del suelo presenta desafíos únicos como aislamiento, ventilación, anclaje y técnicas de construcción.

La creciente densidad de población urbana y la alta demanda de espacio llevan a la necesidad de utilizar la tierra de manera eficiente. La construcción por debajo del nivel del suelo permite la máxima utilización del espacio, abordando la escasez de tierra disponible en áreas urbanas densamente pobladas.

Construir por debajo del nivel del suelo presenta desafíos específicos, como la construcción de sótanos que sirven como espacios complementarios. Técnicas como el recalce, que implica bajar el nivel de cimentación, y el refuerzo de estructuras existentes debido a cargas adicionales o defectos de diseño, son esenciales en este tipo de proyectos de construcción.

Los sótanos son construcciones construidas por debajo del nivel del suelo, típicamente utilizadas para actividades complementarias debido a la falta de luz natural y ventilación. Son comunes tanto en casas como en edificios, sirviendo como espacios para actividades secundarias como salas de juegos, lavanderías, áreas de almacenamiento, estacionamientos y salas de máquinas.

En las casas, los sótanos pueden albergar actividades como salas de juegos, lavanderías y áreas de almacenamiento. En edificios, las actividades comunes en el sótano incluyen estacionamientos y salas de maquinaria. También se pueden construir proyectos de ingeniería más grandes como estaciones de metro y piscinas subterráneas.

Los arquitectos estudian tipologías de sótanos basadas en consideraciones de diseño. Dos situaciones clave a considerar son la construcción de sótanos dentro de la propiedad con perímetros libres y la construcción de sótanos entre muros medianeros. Cada situación tiene sus ventajas y desventajas, impactando en las decisiones de construcción.

Construir sótanos entre paredes medianeras puede ser un desafío, ya que requiere una cuidadosa consideración de las cimentaciones vecinas. Esta complejidad afecta la utilización de la superficie y los métodos de construcción, lo que lo convierte en un proceso más intrincado en comparación con la construcción de sótanos con perímetros libres.

La unidad discute la simulación de cimentación, que implica la construcción debajo de una cimentación existente para transferir fuerzas. Incluye bajar el plano de la cimentación original hasta donde se descargan las fuerzas, como un cimiento para permitir la construcción del sótano. El sistema de cimentación depende de las características de la cimentación, el peso de los edificios circundantes y las condiciones del suelo. Es crucial documentar las condiciones de los edificios vecinos para futuras referencias.

Varios sistemas de cimentación se muestran en la imagen, ilustrando métodos entre paredes contiguas. La unidad explicará y desarrollará estos sistemas en detalle.

El recalce, o cimentación, es cualquier acción de construcción destinada a reparar o reforzar la cimentación de un edificio existente debido a cargas adicionales o fallos de diseño. Las razones para el recalce incluyen la adición de más pisos a un edificio, lo que lleva a la necesidad de una cimentación más fuerte, o fallos del suelo debido a cambios ambientales.

Métodos de refuerzo incluyen expandir la superficie de apoyo para mejorar la distribución de carga. Técnicas como adherir nuevas superficies con varillas, usar dispositivos de tensión para crear anillos de presión, separar secciones viejas y nuevas para la adhesión, y vincular mecánicamente a través de anclajes y conexiones físicas son empleadas. Estos métodos se centran únicamente en los cimientos, no en refuerzos de acero en columnas o paredes.

Otro técnica de cimentación implica ampliar los cimientos a través de puentes o utilizando una cimentación existente. Este método utiliza vigas para distribuir cargas a expansiones laterales. En casos de falla del suelo o cálculos erróneos, los métodos de inyección pueden reforzar el suelo para prevenir problemas adicionales.

Hay diferentes métodos para reforzar cimientos, como métodos no invasivos como el uso de un mortero de expansión controlada llamado mortero rdc con aditivos para aumentar el volumen, y métodos más invasivos como la inyección a través de pantallas para contener el suelo. Además, el refuerzo se puede hacer a través de micropilotes, vigas laterales con pilotes y micropilotes para llegar a capas de suelo más profundas, aumentando la resistencia y la fuerza del cimiento.

Ejemplos de la vida real en Rekalde muestran el refuerzo no solo de los cimientos existentes sino también de las columnas. Es crucial reforzar tanto la base como los elementos estructurales al anticipar cargas aumentadas para garantizar que todo el sistema estructural funcione de manera efectiva en conjunto.

Los elementos principales de la unidad son sótanos, simulaciones y cimentaciones. Los sótanos se destacan como el enfoque principal, con las cimentaciones y simulaciones sirviendo como aspectos complementarios que ayudan en la construcción. Estos elementos pueden funcionar de forma independiente o colaborativa en proyectos de construcción.

Cuatro puntos fundamentales para abordar los desafíos de la construcción son el estudio del suelo, la depresión del nivel freático, las excavaciones y la construcción. Un estudio del suelo, esencial para determinar la naturaleza y propiedades del suelo, es crucial para diseñar cimientos y comprender las condiciones subsuperficiales para anticipar y abordar eficazmente las dificultades de construcción.

El proceso de estudio del suelo implica tres pasos principales. En primer lugar, una fase de trabajo de campo donde un ingeniero o empresa recolecta muestras de suelo. En segundo lugar, una fase de laboratorio donde se realizan análisis químicos, caracterización y pruebas mecánicas para determinar las propiedades del suelo. Por último, se prepara un informe final basado en los hallazgos de laboratorio, con recomendaciones proporcionadas por el organizador del estudio del suelo.

Las napas, que son cursos de agua subterráneos, pueden plantear desafíos durante la construcción al influir negativamente en el suelo. Las estrategias para abordar las napas incluyen desviar el curso de agua durante la construcción y garantizar un drenaje adecuado después de la construcción para prevenir efectos adversos en la estructura.

Para deprimir las napas de manera efectiva, se utilizan comúnmente tres métodos, que varían según el flujo de agua y las condiciones específicas del sitio. Estos métodos incluyen sistemas de pozos abiertos, que implican el uso de bombas sumergibles para bajar los niveles de agua, especialmente adecuados para napas débiles con bajo flujo de agua.

El sistema Pump Fly solo puede manejar un tipo específico de bomba, lo que puede llevar al arrastre de sedimentos finos. Este arrastre puede acelerar el flujo de agua en un nivel freático significativo, potencialmente causando asentamientos en el suelo y estructuras vecinas. Además, el sistema no es adecuado para áreas pequeñas o cimientos profundos, ya que está diseñado para flujos de agua pequeños.

El sistema de drenaje intermedio implica el uso de pozos de drenaje, similares a los utilizados para la extracción de agua en zonas rurales y urbanas. Estos pozos funcionan de forma individual con bombas que también pueden arrastrar sedimentos finos. Aunque son menos costosos y funcionan de forma independiente, requieren agua de la capa freática para refrigeración.

Los pozos de drenaje son rentables y operan de forma independiente, lo que permite que el sistema siga funcionando incluso si una bomba falla. Sin embargo, una caída repentina en los niveles de agua puede provocar el sobrecalentamiento de la bomba debido a la falta de agua para enfriamiento. Monitorear el flujo de agua es crucial para prevenir problemas y garantizar un drenaje completo del nivel freático. Los pozos de drenaje no son adecuados para excavaciones profundas.

El sistema de pozos de succión implica una bomba de vacío central conectada a tuberías con lanzas perforadas que evitan el arrastre de sedimentos finos. Estas lanzas se insertan a una profundidad determinada por el nivel freático y están cubiertas con una membrana geotextil. Una vez que se crea el vacío, la presión del nivel freático fuerza el agua hacia el sistema, que luego es bombeada por una bomba centrífuga. Este sistema previene eficazmente el arrastre de sedimentos y es adecuado para diversas aplicaciones.

El orador discute el uso de un sistema de vacío para despresurizar el agua subterránea, permitiendo la construcción por debajo del nivel freático. El sistema funciona incluso con niveles bajos de agua, evitando que las multas sean arrastradas. Consiste en puntas de lanza sin envoltura de tela, lo que permite trabajar en superficies más grandes. El sistema funciona en etapas, con un anillo superior e inferior, creando un vacío para eliminar el agua. Sin embargo, este sistema es el más caro y complejo, requiriendo un mantenimiento cuidadoso debido a posibles fallas en mangueras o juntas.

Al despresurizar el agua subterránea para la construcción, se deben gestionar cantidades significativas de agua, hasta 30,000 litros por hora. Este volumen equivale a una gran piscina. La planificación adecuada de la eliminación es crucial ya que descargar agua a la calle o al sistema de alcantarillado no es viable. Se debe prestar especial atención a dirigir el agua a los desagües pluviales, lo que requiere una planificación adicional de logística e infraestructura.

El orador describe el proceso de excavación para construir por debajo del nivel del suelo. La excavación implica remover tierra para crear espacio para la construcción. El proceso se divide en categorías basadas en la profundidad, los requisitos de maquinaria, las condiciones del suelo y la posible necesidad de retención del suelo. Se clasifican las excavaciones profundas y superficiales, con consideraciones para la selección de maquinaria y medidas de contención del suelo.

Las excavaciones se pueden clasificar en tipos superficiales y profundos. Las excavaciones superficiales, como las de hasta 23 metros donde el nivel freático no afecta, suelen resolverse con excavaciones simples utilizando maquinaria pequeña y personal mínimo. Por otro lado, las excavaciones profundas, que superan los 34 metros, requieren métodos y maquinaria más complejos, a menudo implicando una planificación significativa y consideraciones de seguridad.

La elección de maquinaria para excavaciones depende de la profundidad y las condiciones del terreno. Para excavaciones poco profundas, pueden ser suficientes operadores o cargadores pequeños, mientras que excavaciones más profundas requieren equipos más grandes como excavadoras. Los factores a considerar incluyen las condiciones del terreno, el tipo de ruedas o cadenas para la movilidad, la longitud del brazo, la potencia, la capacidad del cucharón y la duración del alquiler.

El esponjamiento, el aumento de volumen al excavar el suelo debido a su aflojamiento, es un factor crucial a considerar en proyectos de excavación. Diferentes tipos de suelo muestran diferentes grados de expansión, con suelos compactados mostrando menos expansión en comparación con suelos rocosos o sueltos. Comprender el esponjamiento es esencial para estimar con precisión la cantidad de material a excavar.

Las excavaciones pueden variar en complejidad según factores como el tipo de suelo, la profundidad y el equipo utilizado. Por ejemplo, terrenos rocosos pueden requerir excavaciones más extensas debido a tasas de esponjamiento más altas, mientras que suelos más blandos pueden ser más fáciles de excavar. Una planificación adecuada y la consideración de estos factores son cruciales para proyectos de excavación exitosos y eficientes.

Comprender la contención del suelo es crucial en excavaciones profundas o aquellas con niveles freáticos activos. Implica prevenir el colapso del suelo durante la excavación para evitar poner en peligro estructuras cercanas o trabajadores. Los métodos de contención del suelo dependen del tipo y características del suelo, que van desde pendientes simples hasta muros de contención complejos.

El método de excavación de pendientes implica cavar el suelo en un ángulo que le permite auto-sostenerse basado en sus características naturales. El ángulo de la pendiente depende del tipo de suelo, con suelos rocosos soportando ángulos más pronunciados que los suelos consolidados. Este método es la forma más simple de contención del suelo.

El método de bancos se utiliza en situaciones donde la excavación necesita soportar estructuras vecinas. Implica excavar en secciones, creando una serie de bancos con ángulos que no excedan los 60 grados. Este método garantiza la estabilidad de las cimentaciones adyacentes durante la excavación.

El orador discute el proceso de construcción de muros de contención, mencionando el llenado gradual del espacio con suelo y la finalización de la submuración. Simulan escenarios que involucran el recalce y la excavación de pendientes en secciones para acumular pilotes de láminas vecinas.

Las pilas de láminas sirven a un doble propósito, permitiendo la construcción en profundidades poco profundas que van desde uno a dos metros. Son esenciales para excavaciones más profundas, especialmente en áreas con presencia significativa de agua como ríos. Las pilas de láminas son placas de metal impulsadas en el suelo para proporcionar retención de suelo y estanqueidad al agua.

Las pilas de láminas forman una pantalla que resiste la presión lateral del suelo, con dos tercios de la profundidad de la pila proporcionando resistencia. Son cruciales para cimientos más profundos, ofreciendo un método para contener el suelo de manera efectiva.

Para cimientos más profundos, se emplean métodos de construcción como muros de pilotes. Estos implican la creación de pilotes adaptados a las condiciones del suelo y la presencia de agua, garantizando estabilidad y contención efectiva del suelo.

Pantallas de muro, similares a pilotes de láminas, se construyen en etapas para proporcionar protección a medida que avanza la construcción. Implican excavar en secciones y crear pantallas para cerrar gradualmente la estructura.

Pilotes de armadura, también conocidos como anclajes laterales, desempeñan un papel crucial en el soporte de pantallas de pared durante la construcción. Previenen el movimiento lateral y proporcionan estabilidad a la estructura, garantizando la seguridad y la integridad estructural.

La discusión profundiza en la importancia de la excavación y la construcción de cimientos en el proceso de construcción. Destaca la importancia de comprender las características del sitio de construcción, como la profundidad de la construcción y la presencia de niveles freáticos activos. Diferenciar entre construcciones superficiales y profundas, así como considerar el impacto de los niveles freáticos activos en el proceso de construcción, es crucial antes de comenzar cualquier trabajo de construcción.

Se exploran varios conceptos relacionados con la construcción de cimientos. Se introduce el concepto de 'limpieza del concreto', enfatizando la necesidad de una superficie de concreto limpia para facilitar el trabajo y la colocación de refuerzos sin contaminación. Además, la discusión aborda la comprensión de las presiones positivas y negativas en la construcción, especialmente cómo las presiones negativas pueden afectar la integridad del edificio.

La distinción entre presiones positivas y negativas en la construcción se aclara. Las presiones positivas implican compresión contra la capa resistente, como la albañilería, causada por factores como el agua en una piscina. Por otro lado, las presiones negativas, ejemplificadas por el agua de las capas freáticas que intentan infiltrarse y desprender los revestimientos superficiales, plantean desafíos para la estabilidad de la edificación.

Dos métodos de construcción comunes, albañilería y concreto, son discutidos. Mientras que la construcción de albañilería puede ofrecer ventajas de costo y requisitos más simples, está limitada por su profundidad superficial y susceptibilidad a influencias externas. La discusión enfatiza la importancia de considerar la profundidad y factores ambientales al elegir entre los métodos de construcción de albañilería y concreto.

El proceso de construcción paso a paso se describe, comenzando con la excavación. Se consideran factores como el tipo de excavación, ya sea entre paredes medianeras o en ángulo recto (apicc), basados en la estabilidad del terreno. La discusión enfatiza la necesidad de una planificación cuidadosa y ejecución del proceso de excavación para garantizar una base sólida para el trabajo de construcción.

El orador habla sobre el proceso de preparación para la construcción limpiando primero el concreto para evitar problemas con el agua de lluvia. Después de esto, se coloca una losa de concreto como base para la construcción.

Después de la excavación y la colocación de una base de concreto de 10 piezas, se inicia un proceso de construcción de albañilería. Implica la construcción de una losa de concreto que soporte cargas y la construcción de paredes con refuerzo adecuado para resistir cargas.

Para evitar que la humedad afecte la construcción, se coloca aislamiento en el lado interior, seguido por una capa protectora de mortero. Esto es crucial para garantizar un aislamiento continuo y proteger contra daños.

Otro método de construcción implica colocar aislamiento en el lado exterior para prevenir la entrada de humedad. Este método incluye la construcción de una losa, aislamiento horizontal, una partición de cierre y una pared de ladrillos para una protección adicional.

Al colocar aislamiento en el exterior, la construcción está protegida de la humedad del suelo, mejorando la durabilidad de la pared principal. Este método protege eficazmente contra los efectos dañinos de la humedad.

El orador contrasta dos métodos de construcción para edificar por debajo del nivel del suelo: la construcción de albañilería y el método que implica aislamiento exterior. Cada método ofrece ventajas únicas en términos de aislamiento, protección contra la humedad e integridad estructural.

La construcción profunda, utilizando métodos como la construcción de pilotes y muros pantalla, proporciona propiedades de resistencia y aislamiento superiores en comparación con la construcción superficial. Este enfoque es ideal para proyectos que requieren una alta integridad estructural y un aislamiento mejorado.

Dos métodos exclusivos para construir con concreto son discutidos. Antes de la implementación, se utilizan pilotes o pantallas y luego se aíslan para crear un espacio habitable.

La ejecución con concreto se puede hacer mediante vertido, colado o un proyecto. Después de construir la pared, se toman medidas para prevenir la humedad y las filtraciones para condiciones de vida óptimas.

La excavación se realiza a una profundidad significativa, seguida por la creación de una losa de concreto con barras de hierro incrustadas. A diferencia de los métodos anteriores, este proceso implica la creación y colocación de barras de hierro que se conectan a las paredes laterales de concreto.

Varios puntos clave deben abordarse, incluyendo excavación, construcción de losa, refuerzo, vertido de concreto, resolución de juntas, resolución de panal y impermeabilización para garantizar un espacio habitable.

Construir un espacio habitable debajo del nivel del suelo con concreto puede llevar a desafíos como panal de abejas, grietas y juntas frías. Estos problemas pueden comprometer la integridad de la estructura y provocar filtraciones de agua.

Las juntas frías en la construcción pueden provocar filtraciones de agua. Para abordar esto, se emplean métodos como el uso de malla, la aplicación de puentes de unión o el relleno con mortero cementoso especial para mejorar la impermeabilización de la junta y prevenir la infiltración de agua.

Reparar juntas frías implica remover material inestable, rellenar huecos con mortero cementicio espeso y usar cemento líquido de alta resistencia para grietas más grandes. Estas reparaciones tienen como objetivo restaurar la resistencia del concreto y garantizar una impermeabilización efectiva.

Las filtraciones de agua causadas por elementos removidos pueden ser difíciles de abordar. Las técnicas implican reducir el flujo de agua, usar materiales como pintura asfáltica y grasa para sellar las filtraciones, y emplear componentes cementicios especializados para sellar de manera rápida y eficiente bajo presión de agua.

Un método para lograr la impermeabilización en la construcción es a través del uso de aditivos como microfibras y selladores en el concreto para reducir microfisuras y prevenir la penetración de agua. Estos aditivos, conocidos como impermeabilización en masa, son esenciales durante el proceso de construcción para evitar la formación de microfisuras.

Además del impermeabilizado en masa, otra forma de impermeabilizar estructuras es a través de la impermeabilización superficial. Este método implica aplicar una capa final de material impermeabilizante, típicamente pinturas cementicias, que proporcionan una barrera protectora contra el agua y la humedad. Estas pinturas tienen un grosor de alrededor de 2-3 milímetros y poseen propiedades hidráulicas para resistir presiones de agua negativas.

En conclusión, la clase se centró en simulaciones de sótanos y técnicas de cimentación para demostrar el proceso de construcción de estructuras subterráneas. La sesión destacó la importancia de los métodos de impermeabilización, como la impermeabilización masiva y de superficie, para garantizar la durabilidad y longevidad de las construcciones de sótanos. El objetivo era proporcionar información sobre la preparación de estructuras para resistir la presión del agua y la humedad, enfatizando la importancia de una impermeabilización adecuada en proyectos de construcción.

Al finalizar la clase, el instructor expresa gratitud a los asistentes y ofrece recursos adicionales y bibliografías para futuras consultas. Se anima a los asistentes a consultar con proveedores comerciales especializados en productos impermeabilizantes cuando se enfrenten a desafíos de construcción en sótanos. La sesión concluye con un recordatorio sobre la importancia de la impermeabilización en la construcción de sótanos y un agradecimiento a los participantes por su atención.