Índice del Artículo
¿Qué son las Arcillas y por qué son problemáticas en la Construcción?
Comportamiento Sísmico de Arcillas versus Suelos Granulares en Santiago
La Importancia del Informe de Mecánica de Suelos en la Construcción de Viviendas en Chicureo
Soluciones Comunes para Mejorar Suelos Arcillosos en Chicureo
Medidas Complementarias para la Construcción de Casas en Suelos Arcillosos de Chicureo
1.- Características del Suelo en Chicureo:
En Chicureo, incluyendo sectores como Piedra Roja y Chamisero, el suelo se caracteriza predominantemente por ser arcilloso, lo que representa un desafío para la construcción. Sin embargo, también se encuentran otros tipos de suelos, especialmente en áreas urbanizadas donde se han utilizado rellenos provenientes de remociones de material de excavaciones, caminos y loteos, lo cual crea suelos de menor calidad y estabilidad. En algunas zonas, como Piedra Roja y Chamisero, es común hallar rocas fragmentadas y meteorizadas, que no son adecuadas para anclaje estructural. Este artículo se enfocará principalmente en las arcillas, especialmente las expansivas, por ser las más comunes y problemáticas para la construcción.
2. ¿Qué son las Arcillas y por qué son problemáticas en la Construcción?
Arcillas son suelos finos compuestos principalmente por partículas muy pequeñas (menos de 0.002 mm) que tienen la capacidad de retener agua. Esto les confiere propiedades únicas, como su plasticidad y capacidad de expansión y contracción al absorber o perder humedad. Las arcillas están formadas principalmente por minerales de silicato de aluminio y tienen una estructura en capas que les permite almacenar agua entre ellas, lo que influye directamente en su comportamiento mecánico.
Propiedades de las Arcillas:
Baja Capacidad de Soporte: Comparadas con suelos granulares como las gravas o arenas, las arcillas tienen una menor capacidad de soporte debido a su baja resistencia al corte. Esto significa que no soportan bien cargas pesadas, como las de una casa, lo que puede provocar asentamientos diferenciales.
Alta Plasticidad y Expansión: Las arcillas son muy sensibles a los cambios de humedad. Absorben agua y se expanden, mientras que al secarse se contraen, lo que provoca movimientos en el terreno.
Alta Compresibilidad: Las arcillas se comprimen más fácilmente bajo carga, lo que puede llevar a hundimientos si no se manejan adecuadamente.
3.- Problemas de las Arcillas en la Construcción de Casas:
Asentamientos Diferenciales:
Una de las mayores complicaciones es que las arcillas no se compactan de manera uniforme, lo que provoca que diferentes partes de una estructura se hundan a distintas velocidades, generando fisuras y daños estructurales.
Baja Resistencia al Corte:
Esta resistencia indica la capacidad del suelo para soportar deslizamientos internos. En suelos arcillosos, esta resistencia es baja, lo que significa que el suelo puede ceder bajo cargas elevadas, afectando la estabilidad de la construcción.
Movimiento por Expansión y Contracción:
Cuando una arcilla se expande o se contrae debido a cambios de humedad, esto puede generar fuerzas sobre los cimientos que exceden la capacidad de soporte del hormigón y la estructura, causando daños significativos.
4.- Arcillas Expansivas y su Impacto en la Construcción:
Arcillas Expansivas son un tipo particular de arcilla que se caracteriza por su alta capacidad de expansión y contracción con cambios en el contenido de agua. Los minerales presentes, como la montmorillonita, son los responsables de este comportamiento.
Cómo Afectan las Arcillas Expansivas en la Construcción de Casas:
Movimientos Verticales del Terreno:
Las arcillas expansivas pueden experimentar movimientos verticales significativos al absorber agua, lo que provoca que partes de una estructura se eleven. Esto es especialmente problemático para las casas, cuyos cimientos son rígidos y no se adaptan a estos cambios.
Daños a Fundaciones y Radier:
Como mencionaste, las fundaciones y el radier (base de concreto de la casa) están diseñados para soportar cargas de compresión. Sin embargo, cuando una arcilla expansiva genera movimientos diferenciales, esta rigidez puede resultar en tensiones de tracción que el hormigón no maneja bien, causando fisuras en la estructura.
Fisuración por Asentamientos Diferenciales:
Al expandirse y contraerse de manera desigual, las arcillas expansivas crean fuerzas de flexión en las fundaciones. En la parte superior de la estructura basal, se produce una compresión, mientras que en la parte inferior se genera tracción, llevando a la formación de grietas que pueden comprometer la integridad de la casa.
Ejemplo Práctico:
Imagina una casa construida sobre un radier de hormigón en un terreno con arcillas expansivas. Si una parte del terreno se moja más que otra, esa sección de la arcilla se expandirá más, levantando el radier de manera desigual. El radier, que es rígido, intentará resistir este movimiento, pero debido a su incapacidad para soportar tracción, terminará fisurándose. Este tipo de daño no solo es visible en los cimientos, sino que también se traslada a muros y pisos, afectando toda la estructura.
5. Comportamiento Sísmico de Arcillas versus Suelos Granulares en Santiago:
El comportamiento de las arcillas frente a los sismos difiere significativamente del de los suelos granulares, como gravas y arenas:
Amplificación Sísmica: Las arcillas tienden a amplificar las ondas sísmicas, lo que puede aumentar la intensidad del movimiento en la superficie. En comparación, los suelos granulares dispersan mejor las ondas y presentan menos amplificación, reduciendo el impacto en las estructuras.
Licuefacción: Aunque las arcillas generalmente no licúan como los suelos arenosos saturados, los movimientos diferenciales y la baja resistencia al corte pueden provocar deslizamientos internos que afectan la estabilidad de las fundaciones.
Resistencia Menor: En comparación con suelos granulares, que presentan una mayor cohesión y estabilidad frente a cargas sísmicas, las arcillas no proporcionan la misma resistencia, lo que las hace más vulnerables a los desplazamientos bajo la carga de un sismo.
6. La Importancia del Informe de Mecánica de Suelos en la Construcción de Viviendas en Chicureo
Continuando con la importancia de conocer el tipo de suelo antes de construir, el informe de mecánica de suelos es un elemento crucial que permite determinar las características del terreno y su capacidad para soportar una construcción. Este informe es realizado por empresas especializadas y es fundamental tanto desde una perspectiva legal como técnica.
¿Qué es un Informe de Mecánica de Suelos?
El informe de mecánica de suelos es un estudio detallado que evalúa las propiedades físicas y mecánicas del terreno donde se planea construir. Este documento es esencial para conocer las condiciones del suelo y definir las medidas necesarias para garantizar la estabilidad y seguridad de la estructura.
Proceso de Elaboración del Informe:
Excavación de Sondeos o Calicatas:
Las empresas especializadas realizan excavaciones conocidas como calicatas en el terreno para extraer muestras de suelo. Estas excavaciones suelen tener una profundidad de entre 2 y 4 metros, dependiendo de las características del suelo. En un terreno típico de 5,000 metros cuadrados en Chicureo, es común realizar alrededor de tres calicatas para obtener muestras representativas.
Análisis en Laboratorio:
Las muestras extraídas se envían a un laboratorio, donde se someten a una serie de pruebas para evaluar su capacidad de soporte, su resistencia al corte, plasticidad, y otros parámetros críticos. Este análisis proporciona los datos que se utilizarán para diseñar las fundaciones de la casa y planificar posibles mejoras del suelo.
Costo del Informe:
El costo de elaborar un informe de mecánica de suelos en Chicureo suele oscilar entre 40 y 70 UF, dependiendo de la profundidad de los estudios y el nivel de detalle requerido. Este costo incluye la realización de las calicatas, el análisis de laboratorio y la elaboración del informe final.
Relevancia Legal y Técnica en Chicureo:
En la comuna de Colina, que incluye a Chicureo, contar con un informe de mecánica de suelos es obligatorio para obtener un permiso de construcción. Esta exigencia se implementó tras el terremoto de 2010 para asegurar que todas las construcciones se realicen con una comprensión adecuada de las condiciones del suelo, lo cual es esencial para la seguridad estructural.
El Rol del Ingeniero Civil Estructural en el Diseño de Fundaciones:
El informe de mecánica de suelos es una herramienta indispensable para el ingeniero civil estructural, quien es el profesional responsable de diseñar la estructura de la casa. A diferencia del arquitecto, que se encarga del diseño estético y funcional del edificio, el ingeniero estructural define cómo debe ser la "columna vertebral" de la construcción, es decir, sus cimientos, vigas y columnas.
Diseño de Fundaciones:
Responsabilidades del Ingeniero Civil Estructural:
El ingeniero utiliza los datos del informe de mecánica de suelos para determinar cómo debe ser el diseño de las fundaciones. Su trabajo incluye definir el tipo y cantidad de acero, el tipo de hormigón y cómo se distribuirá la carga de la casa hacia el suelo. Estas decisiones varían significativamente según el tipo de estructura (una casa de un piso de Metalcon frente a una de dos pisos de hormigón armado, por ejemplo) y los parámetros del suelo.
Decisión sobre Mejoramientos de Suelo:
Basado en los resultados del informe, el ingeniero civil estructural también decide si es necesario realizar un mejoramiento de suelo, como compactación, estabilización química o el uso de pilotes. Estas mejoras son esenciales cuando el suelo no tiene la capacidad de soportar de manera segura el peso de la estructura.
Carga y Soporte:
El tipo de fundación que se debe utilizar depende del peso y diseño de la casa. Por ejemplo, una casa ligera de un piso con estructura de Metalcon ejercerá una carga mucho menor sobre el suelo comparada con una casa de dos pisos de hormigón armado. La capacidad del suelo para soportar estas cargas es crucial, y se determina a partir de los datos del informe de mecánica de suelos.
Parámetros de Diseño:
Los parámetros entregados por el informe, como la resistencia al corte y la capacidad de carga del suelo, son fundamentales para el diseño estructural. Estos parámetros permiten al ingeniero determinar cómo se deben diseñar las fundaciones para distribuir de manera adecuada las cargas y evitar problemas como asentamientos diferenciales que puedan dañar la estructura.
El informe de mecánica de suelos no solo es un requisito obligatorio en Chicureo, sino que es una herramienta vital para asegurar la estabilidad y seguridad de las viviendas. El ingeniero civil estructural, utilizando este informe, es quien define cómo deben ser las fundaciones y qué mejoras son necesarias para adecuar el suelo a las exigencias de la construcción. Este proceso asegura que la estructura de la casa pueda soportar tanto las cargas estáticas como las dinámicas, como los sismos, garantizando así la durabilidad y seguridad del proyecto.
7.- Soluciones Comunes para Mejorar Suelos Arcillosos en Chicureo
Construir sobre suelos arcillosos expansivos, como los de Chicureo, requiere el uso de técnicas específicas de mejoramiento de suelos para garantizar la estabilidad de las estructuras. Estas soluciones son definidas por el ingeniero civil estructural, quien considera el tipo de suelo, el diseño de la casa y los materiales de construcción, como Metalcon, albañilería o hormigón armado. A continuación, se presentan las opciones más comunes, sus costos aproximados y las particularidades de cada método.
7.1. Losa de Fundación
La losa de fundación es una base continua y reforzada que cubre toda la superficie de la casa. Actúa como una plataforma rígida que distribuye las cargas de manera uniforme y minimiza los movimientos diferenciales del suelo.
Costo Aproximado: 10 a 15 millones de pesos adicionales para una casa de 200-250 m².
Aplicación: Se utiliza en casos donde se necesita una solución robusta para problemas severos de arcilla expansiva.
7.2. Reemplazo Completo del Suelo Bajo la Casa
Esta técnica implica excavar toda la arcilla bajo la silueta de la casa hasta 1.5 metros de profundidad y rellenar con material granular, como base estabilizada o pomasita. Es una solución integral que elimina por completo el suelo problemático.
Costo Aproximado: 15 a 20 millones de pesos.
Aplicación: Es una opción más costosa, pero efectiva en casos donde se requiere mejorar toda la base del terreno.
7.3. Mejoramiento de Suelo Bajo Fundaciones con Material Granular
Se excava solo bajo las fundaciones de la casa y se rellena con materiales como base estabilizada o pomasita, que son compactados en capas. Esta es la solución más común en Chicureo por su costo más accesible.
Costo Aproximado: 6 a 8 millones de pesos.
Aplicación: Preferido por ser una opción económica y efectiva para mejorar la capacidad de soporte bajo los muros de carga.
7.4. Mejoramiento de Suelo Bajo Fundaciones con Hormigón Pobre
En esta variante, se utiliza hormigón pobre (HC2) con bolones desplazadores (20-30%) en lugar de materiales granulares. Este método proporciona una compactación uniforme y reduce significativamente el tiempo de ejecución, lo que se traduce en una obra más rápida y consistente.
Costo Aproximado: 7 a 9 millones de pesos.
Aplicación: Es la opción preferida para quienes buscan mayor uniformidad y reducción de tiempos en la obra.
7.5. Pilotes
Los pilotes se utilizan para transferir las cargas de la estructura a capas más profundas y estables del terreno, especialmente en suelos con pendientes pronunciadas. Se excavan manualmente hasta 1.8 metros y se rellenan con hormigón, sobre los cuales se monta una estructura metálica como base para la casa.
Costo Aproximado: 6 a 7 millones de pesos, dependiendo de la pendiente y características del suelo.
Aplicación: Ideal para terrenos inclinados, ya que evita grandes movimientos de tierra y permite una construcción más económica en comparación con otros sistemas.
Complemento: Aumento del Espesor del Ripio Bajo el Radier
En los casos donde se mejora el suelo bajo las fundaciones (con material granular o hormigón pobre), se aumenta el espesor del ripio bajo el radier de la casa. En lugar del estándar de 10 cm, se utiliza un espesor de 30 a 50 cm para mejorar la distribución de las cargas y reducir el impacto de los movimientos del suelo sobre el radier.
Importante:
Todas estas soluciones son aplicables de manera independiente o combinada, según lo determine el ingeniero civil estructural. Este profesional evalúa las condiciones específicas del terreno y el diseño de la casa para definir la mejor opción. La decisión no depende del constructor ni del arquitecto, sino del análisis técnico detallado de los parámetros del suelo y las características estructurales del proyecto.
8.- Medidas Complementarias para la Construcción de Casas en Suelos Arcillosos de Chicureo
Para asegurar la estabilidad y durabilidad de las casas construidas en suelos arcillosos expansivos, como los de Chicureo, es esencial implementar una serie de medidas complementarias que ayudan a minimizar los problemas relacionados con la humedad y los movimientos diferenciales del terreno. A continuación, se describen las prácticas que utilizamos en Casas Recabarren y que son altamente recomendables para cualquier construcción en este tipo de suelos.
8.1. Construcción de un Radier Perimetral Exterior
Es recomendable construir un radier perimetral exterior alrededor de la casa, con un ancho de entre 80 cm a 1 metro. Este radier actúa como un pasillo seco alrededor de la vivienda, ayudando a prevenir la infiltración de humedad desde el exterior hacia las fundaciones de la casa.
Beneficios:
Evita que la humedad superficial llegue a las arcillas expansivas bajo la casa.
Reduce el riesgo de hinchazón y movimientos diferenciales del suelo que pueden causar fisuras en las fundaciones y muros.
Funciona como una barrera adicional que mejora la protección de la vivienda contra problemas de humedad.
8.2. Uso de Polietileno en Fundaciones y Radieres
En Casas Recabarren, antes de verter el hormigón en las fundaciones y radieres, cubrimos todas las superficies con una lámina de polietileno de dos micras de espesor. Esta práctica, aunque sencilla, es vital para proteger el suelo y la estructura de los efectos de la humedad.
Aplicaciones:
Se coloca bajo las fundaciones y radieres para evitar el contacto del hormigón con el suelo, reduciendo la posibilidad de que la humedad se transfiera a las arcillas expansivas.
El polietileno también actúa como una barrera contra la humedad ascendente y evita que el agua proveniente de filtraciones internas llegue al suelo bajo la casa, previniendo deformaciones diferenciales.
8.3. Uso de Hormigones Hidrófugos en Fundaciones y Radieres
Los hormigones utilizados en Casas Recabarren son fabricados por empresas especializadas como Transex, Melón, y contienen aditivos hidrófugos como el Sika® WT-120 L. Estos aditivos mejoran la impermeabilidad del hormigón, ofreciendo una protección adicional contra la humedad.
Características:
Impermeabilidad Mejorada: Los aditivos hidrófugos reducen significativamente la absorción de agua en el hormigón, protegiendo tanto de la humedad ascendente del suelo como de posibles filtraciones internas.
Protección Bidireccional: Al prevenir la transferencia de humedad, estos hormigones protegen las arcillas expansivas bajo la casa, evitando movimientos no deseados que podrían comprometer la estructura.
Beneficios Generales de Estas Medidas
Estas medidas no solo refuerzan la protección contra la humedad, sino que también contribuyen a la estabilidad de la casa al mitigar los efectos de las arcillas expansivas. Al implementar un radier perimetral, usar polietileno y emplear hormigones hidrófugos, se garantiza una base más segura y duradera para la vivienda. Esto es especialmente crucial en Chicureo, donde las condiciones del suelo requieren un enfoque detallado y específico para la construcción de casas.
Al seguir estas prácticas, se minimizan los riesgos de deformaciones estructurales, se aumenta la vida útil de las viviendas y se ofrece una mayor tranquilidad a los propietarios al saber que su casa está protegida contra los problemas típicos de los suelos arcillosos expansivos.
Espero que esta información les sea útil. Si tienen alguna duda o necesitan información adicional, no duden en contactarnos.
Saludos.
EQUIPO DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN
Casas Recabarren
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