El suelo es el elemento a través del cual la estructura transmite sus esfuerzos al terreno. Conocer sus características es vital para prever complicaciones y determinar el tipo de fundaciones a utilizar.

Definición y Composición del Suelo

Se define el suelo como la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos.

Componentes Principales del Suelo:

• Materia mineral: Roca desintegrada y descompuesta.
• Humus: Materia orgánica descompuesta, principalmente vegetal.
• Aire y agua.

Formación del Suelo: La Meteorización

La formación del suelo se debe principalmente a la meteorización, que es la desintegración y descomposición de una roca por la acción del agua, el aire y los seres vivos.

Tipos de Meteorización:

• Física (Mecánica): Rotura o disgregación de una roca sobre la superficie de la Tierra, causada por:
  • Variaciones bruscas de temperatura (termoclastía).
  • Acción del agua o cristales (hidroclastía/haloclastía).
  • Desgaste por viento o transporte (corrosión o abrasión eólica).
• Química: Aumento del poder disolvente del agua por el anhídrido carbónico, acción de organismos vivos, efecto de hidrólisis y temperatura. La mayoría de las cuevas se forman por erosión química, disolviendo minerales y creando grietas que se expanden.
• Biológica: Combinación de efectos mecánicos (expansión de raíces, movimientos animales) y químicos (ácidos de seres vivos).

El Perfil del Suelo: Horizontes

El perfil del suelo es un corte transversal desde la superficie hasta la roca madre, revelando capas distintas llamadas horizontes:

• HORIZONTE A: Capa superficial, oscura por su alta materia orgánica, donde se enraíza la vegetación.
• HORIZONTE B: Más claro, con menos materia orgánica pero rico en minerales que descienden de la capa superior.
• HORIZONTE C: Formado por fragmentos más o menos grandes de la roca madre, rodeados de partículas finas.
• HORIZONTE D: La roca madre, lecho rocoso sin alterar.

Tipos de Rocas

Las rocas son la base de la formación del suelo y se clasifican en:

• Ígneas o Magmáticas: Formadas por la consolidación de magma (interior o exterior).
• Metamórficas: Formadas a partir de rocas existentes por acción de presiones y temperaturas extremas.
• Sedimentarias: Formadas en la superficie terrestre por depósito de materiales en capas o estratos. Las rocas sedimentarias detríticas o clásticas son acumulaciones mecánicas de partículas (detritus o clastos) de rocas preexistentes, transportadas y depositadas.

Clasificación y Características de los Suelos

Los suelos se clasifican por:

• Granulometría: Tamaño de las partículas.
• Composición Química: Decisivo para la agresividad del suelo (sulfatos) y la estabilidad en el tiempo (sales solubles y orgánicas).

Características Generales de Suelos Sedimentarios:

• Compactas, resistentes: No se deforman por el agua, aptas para fundar.
• Piedras, ripios: Rocas trituradas, asentamientos poco importantes, buen terreno.
• Arenas y gravas: Resistencia apreciable, deformaciones limitadas, buen terreno.
• Limos y polvos: Granos muy finos, poco permeables, poca plasticidad.
• Arcillas: Descomposición química, suelo plástico, deformaciones de gran duración.
• Margas: Arcillas marinas.

Estudio de Mecánica de Suelos

El estudio de la mecánica de suelos es fundamental para cualquier proyecto de construcción.

Objetivos de las Prospecciones Geotécnicas:

• Determinar la ubicación y espesor de los estratos de suelo.
• Ubicar la napa de agua.
• Determinar la profundidad de la roca basal y sus características.
• Obtención de muestras para su posterior caracterización.
• Llevar a cabo ensayos en terreno y/o en el laboratorio para estimar propiedades de los distintos estratos de suelo.

Tipos de Prospecciones:

• Calicatas: Excavaciones de profundidad pequeña a media (1.5 a 4.5m) para facilitar el reconocimiento geotécnico de un terreno.
• Sondeo Mecánico: Permiten alcanzar profundidades superiores, reconocer terrenos bajo el nivel freático, atravesar capas de suelo muy resistente y realizar ensayos específicos.
• SPT (Ensayo de Penetración Estándar): Sondaje por percusión para estimar densidad, cohesión, ángulo de roce y toma de muestras. Mide el número de golpes ‘N’ para que un tubo penetre 30 cm. Su objetivo es medir la resistencia a la penetración en suelo no cohesivo, tomar muestras representativas y correlacionar el número de golpes (N) con la compacidad y resistencia a la compresión.

Compactación de Suelos

La compactación de suelos es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y, en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades mecánicas del suelo.

Ventajas de la Compactación:

• Aumentar la capacidad soportante del terreno.
• Reducir los asentamientos del terreno.
• Reducir la permeabilidad y escurrimiento.

Métodos de Compactación:

• Compactación Estática o por Presión: Uso de una máquina pesada (ej. rodillo estático o liso) cuyo peso comprime las partículas sin vibración.
• Compactación por Impacto: Placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad (ej. apisonador).
• Compactación por Vibración: Aplicación de vibraciones de alta frecuencia al suelo (ej. placa o rodillos vibratorios).
• Compactación por Amasado: Aplicación de altas presiones distribuidas en áreas pequeñas (ej. rodillo «Pata de Cabra»).

Factores para la Elección del Método de Compactación:

• Tipo de suelo.
• Variaciones del suelo dentro de la obra.
• Tamaño e importancia de la obra.
• Especificaciones del proyecto.
• Tiempo disponible.
• Equipo disponible.
• Economía.

Compactación según Tipo de Suelo:

• Suelos Granulares (arena, grava): Se compactan mejor por vibración, que reduce la fricción y permite que las partículas se asienten. Se usan placas y rodillos vibratorios o masas desde altura.
• Suelos Cohesivos (arcilla): Se compactan mejor por amasado e impacto. Estos suelos tienden a formar laminaciones con espacios de aire; la fuerza de impacto produce cizallamiento que junta las laminaciones, expulsando el aire. Se usan pisones, rodillos Pata de Cabra y neumáticos.

Fundaciones: Transmisión de Esfuerzos al Terreno

Las fundaciones son el elemento a través del cual se transmiten los esfuerzos de la estructura al terreno.

Fundaciones Superficiales:

• Fundación Corrida: Consiste en un lecho de hormigón que repartirá las cargas sobre una superficie mayor debajo de los muros.
  • La profundidad depende del nivel del terreno resistente.
  • Debe tener una penetración mínima de 20 cm en terreno compacto.
  • Puede ser centrada o excéntrica.
• Fundación Aislada / Zapatas de Fundación: Tipo de cimentación superficial que sirve de base para elementos estructurales puntuales como los pilares. Amplía la superficie de apoyo para que el suelo soporte la carga transmitida.
• Fundación Aislada / Poyo o Dado de Fundación: Diferentes configuraciones de poyos que pueden combinarse.
• Poyos Combinados con Vigas de Fundación: Mientras la fundación controla la distribución de la carga estática, la viga de fundación controla el equilibrio del elemento estructural ante las acciones dinámicas.
• Losas de Fundación (Platea de Fundación): Superficie continua de apoyo por debajo del edificio. Trabaja como una losa de entrepiso a la inversa, distribuyendo cargas.
  • Ventajas:
    • Una distribución de las cargas sobre una superficie mayor de terreno, asegurando un reparto uniforme de las presiones.
    • La unión de todos los puntos de apoyo formando un encadenado que asegura –si su espesor es suficiente– estabilidad y rigidez a la estructura, limitando los asentamientos diferenciales.

Fundaciones Profundas:

• Pilas o Pozos de Fundación: Fundaciones profundas de gran capacidad de carga.
  • Mayor diámetro que los pilotes (80 cm en adelante) y construidas en obra.
  • Soportan cargas horizontales e inclinadas con buena resistencia a flexión.
  • Su construcción no afecta los edificios circundantes por no producir vibraciones.
• Pilotes de Fundación: Tipo de cimentación profunda de tipo puntual, similar a un pozo pero más esbelto (25 – 60 cm). Busca el estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas. Construidos de madera, concreto o acero.
  • Pilotes H.A. moldeados en terreno: Proceso de perforación con hélice, colocación de armadura, hormigonado con tubo.
  • Pilotes hincados: Elementos prefabricados de hormigón hincados por impacto, usados para transmitir carga axial.