Ejemplo de Cimentación Superficial.

La Fig. 1.4 muestra el Centro de Estudiantes del M.I.T. qué tiene una cimentación superficial formada por una placa continua bajo todo el edificio. Es lo que se denomina una cimentación por placa o por loza corrida. El terreno de la zona está formado por los siguientes estratos, comenzando desde la superficie hacia abajo: una capa de 50 m de un relleno blando y limo orgánico; una capa de 6 m de arena y grava; 22.50 m de ardua blanda; y finalmente, un suelo firme y roca. El peso del edificio vacío (denominado peso muerto) es de 32,000 ton. El peso del mobiliario, personas, libros, etc. (la llamada sobrecarga de servicio o carga viva) es de 5,000 ton. Si se hubiera construido este edificio con su carga total de 37,000 ton sobre la superficie del terreno, se habría producido un asentamiento de aproximadamente 0.30 m debido a la consolidación del terreno blando superior. Un asentamiento de esta magnitud habría dallado la estructura. La solución de este problema de cimentación fue cimentar el edificio en una excavación abierta en el terreno. El peso del terreno excavado fue de 29,000 ton, de forma que la carga neta aplicada por el edificio al terreno fue de sólo 8,000 ton. Por este sistema el asentamiento estimado del edificio fue de 5-8 cm, valor que puede tolerarse.
Este método de reducir la carga neta eliminando parte del terreno se denomina compensación de cargas o flotación. Cuando la carga del edificio se compensa en parte por el terreno excavado, la técnica se denomina de flotación parcial; cuando se compensa totalmente el peso se habla de flotación total La cimentación flotante de una estructura se basa en el mismo principio que la flotación de un barco. El barco desplaza un peso de agua igual al suyo propio, de modo que las presiones en el agua a una cierta profundidad bajo el barco son las mismas, independientemente de la presencia de éste. Como el edificio de la Fig. 1.4 tiene un peso específico medio aproximadamente igual a la mitad del agua, y el peso específico del terreno excavado es aproximadamente doble que el agua, el edificio debería enterrarse aproximadamente la cuarta parte de su altura total para obtener una compensación o flotación completa.

Fig. 1.4 Edificio con cimentación superficial por placa.

En este caso particular, el ingeniero hubo de estudiar la economía relativa de esta cimentación superficial especial, respecto a una cimentación profunda por pilotes o cajones. Después de llegar a la conclusión de que era preferible la cimentación superficial, debió responder a cuestiones como las siguientes:

1. ¿A qué profundidad debería cimentarse el edificio en el terreno?
2. ¿Habría que proteger la excavación mediante un muro o pantalla durante la construcción, para evitar la penetración o desprendimiento del terreno?
3. ¿Sería necesario abatir el nivel freático (drenaje) para excavar y construir la cimentación? y, en caso afirmativo, ¿qué métodos deberían emplearse para ello?
4. ¿Habrá peligro de daños a los edificios adyacentes? (En capítulos posteriores se demostrará que el descenso del nivel freático bajo un edificio puede ocasionar asentamientos considerables. Resulta por ello, muy importante la cuestión de cómo y durante cuánto tiempo puede hacerse descender el nivel freático).
5. ¿Cuánto se asentaría el edificio terminado? ¿Sería uniforme este asentamiento?
6. ¿Qué esfuerzos y distribución de los mismos deberían considerarse para el proyecto de la placa de cimentación?