Los suelos y las cimentacionesEn obras de importancia y caractersticas especiales, y sobre todo, cuando es proyectada su construccin en terrenos cuyo subsuelo no es conocido, es obligatorio el estudio del suelo para cada caso en particular. No es prudente deducir la resistencia y comportamiento de un suelo a partir de las caractersticas de otro, aun cuando estn prximos entre s.

A continuacin se ofrece con propsito ilustrativo ciertas pautas indicativas del probable comportamiento de algunos tipos de suelos. Desde luego, no eximen de la obligatoriedad de contar, especialmente en los casos precedentemente indicados, con los correspondientes estudios de suelos.Grava.Con excepcin de las gravas pizarrosas, la grava es material apropiado para cimentaciones siempre y cuando subyacentes no existan estratos frgiles o blandos, ni est expuesta a socavacin la cimentacin.La grava tiene reducida o casi nula capilaridad; por tanto, no es probable que la presencia de agua subterrnea, o su humedecimiento, sean causas de disminucin de su resistencia ni origen de asentamientos.Arena.No es prudente generalizar respecto al probable comportamiento y resistencia de las capas de arena, pues debido a causas ya expuestas, relacionadas con su formacin, los suelos de esta naturaleza se encuentran en diverso estado de compacidad, adems de tener variada granulometra. Si las arenas, medias y gruesas, son compactas y su granulometra es favorable tienen apropiada resistencia para sustentar estructuras. No ocurre lo mismo con las arenas muy finas, sobre todo si son sueltas, como es el caso de arenas cuyo origen es producto del transporte del viento (arenas elicas). Las capas de arena suelta son muy susceptibles a densificarse por efecto de la vibracin causada por movimientos ssmicos, pudiendo esperarse, eventualmente, asentamiento de la cimentacin e indeseables efectos de carcter estructural.Cuando se trate de este tipo de suelo, es preciso profundizar las excavaciones para cimentos y definitivamente limitar las presiones de contacto cimento - suelo. La razn de esta exigencia podemos percibirla cuando caminamos por la playa, la arena fluye a cada lado hundindose los pies; sin embargo, a cierta profundidad los pies no bajan ya ms: la capacidad de carga ha aumentado. Lo mismo pasa con cimentaciones construidas a mayor profundidad.La presencia de agua en suelos arenosos, especialmente cuando se trate de arenas finas sueltas, puede ser causa de marcada disminucin de su resistencia en caso de ocurrencia de sismos y, eventualmente, origen del fenmeno de liquefaccin, tal como ocurriera en algunas zonas de la ciudad de Chimbote en el terremoto de 1,970.Limo.Es un suelo de partculas muy pequeas, relativamente no es plstico y tiene capilaridad elevada. Cuando se encuentra en estado suelto su resistencia es pequea; su presencia debe ser motivo de reserva por parte del diseador y el constructor.Arcilla.Es dura cuando est seca, pero su consolidacin se produce lentamente. Cuando es humedecida se torna plstica y deformable, modificando su consistencia segn el grado de humedecimiento que alcance; por lo tanto, en suelos arcillosos la alteracin del contenido de agua en su masa juega importante rol en su comportamiento y resistencia.El humedecimiento, que en algunos casos llega hasta la saturacin, se produce de diversas maneras. Causas potenciales de humedecimiento son las lluvias y el aumento del caudal de los ros y arroyos.Tambin los suelos pueden humedecerse por efecto de la capilaridad, es decir, por succin del agua que pudiera encontrarse en capas inferiores.La succin es pequea o casi nula en suelos granulares (arenas y gravas), pero suele ser grande en suelos arcillosos, ascendiendo el agua hasta alcanzar los cimientos de los edificios.Suelos que contienen materia orgnica.Los suelos que contienen materia orgnica, la turba y el fango, definitivamente no son apropiados para cimentaciones.Estas capas deben ser eliminadas durante la excavacin, la misma que debe profundizarse hasta encontrar capas suficientemente resistentes. Los suelos de color marrn oscuro, gris oscuro o negro, o tengan olor caracterstico, estructura esponjosa o fibrosa, corresponden a este inconveniente tipo de suelo. Desde luego, un suelo producto de rellenos tampoco es apropiado para cimentaciones.Homogeneidad del subsuelo.Otra caracterstica que tambin debe tenerse en cuenta en cimentaciones es la uniformidad del subsuelo. Cuando las capas subyacentes a la cimentacin son suficientemente resistentes la condicin es favorable: sin embargo, cuando una capa de comprobada resistencia para la cimentacin prevista reposa sobre otra de menor resistencia la situacin cambia sustancialmente.A modo ilustrativo, veamos el caso de una zapata cimentada sobre una capa de arena y que debajo de esta se encuentre una de arcilla blanda (Fig. 1). La presin supuesta como admisible para la arena es transferida a la capa de arcilla blanda, la misma que fluye hacia los lados, lo probable es que se produzca el asentamiento de la zapata.

Fig. 1 A travs de la masa de arena la presin ejercida por la zapata es transferida a la capa de arcilla empujndola a los lados produciendo, eventualmente, el humedecimiento de la zapata.Por ello insistimos en que el aspecto de las capas superficiales no es suficiente para deducir con certeza el comportamiento de un determinado suelo. Es indispensable la exploracin de las capas inferiores hasta la profundidad procede en cada caso.3.4.8.Capacidad portante de los suelos.La capacidad portante o carga admisible de un determinado tipo de suelo es la presin mxima que puede aplicrsele sin que se produzca la rotura de la masa situada debajo de cimientos.Presin o intensidad de carga es la fuerza ejercida sobre la unidad de superficie de contacto entre cimiento y suelo. La unidad que expresa la presin es el kg/cm2(kilogramo por centmetro cuadrado). Por ejemplo, si la carga que transmite al suelo una zapata es 60 toneladas y el rea de la zapata es de 3 m2, entonces la presin transmitida a la superficie de contacto entre zapata y suelo es:

Pues bien, la capa de suelo deber ser capaz de soportar la presin aplicada (en este caso, 2 kg/cm2). Como podemos observar, la accin sobre el terreno no depende exclusivamente de la carga absoluta aplicada, sino tambin del rea de contacto entre el cimiento y el suelo.Las presiones admisibles varan sustancialmente segn el suelo de que se trate. Es frecuente especificar 4 kg/cm2para conglomerados compactos y bien graduados.A las mezclas de canto rodado y arena ("hormign") suele asignrseles valores de 3 a 4 kg/cm2como presiones admisibles.La capacidad portante de las arenas gruesas y mezclas de arena y grava compactas es aproximadamente 2 kg/cm2, mientras que para arenas finas la presin admisible es limitada a 1 kg/cm2.Las presiones admisibles de los suelos predominantemente arcillosos dependen de su grado de dureza. Sus valores fluctan entre 1.5 kg/cm2en caso de arcillas inorgnicas duras y sin riesgo de humedecimiento, hasta valores muy bajos, 0.5 kg/cm2, si se trata de arcillas inorgnicas blandas.Una arcilla es dura cuando se parte con dificultad en terrones que no se pueden pulverizar o amasar fcilmente con los dedos. Una arcilla es firme o de consistencia media cuando se puede amasar, aunque con bastante esfuerzo.Las arcillas blandas se pueden amasar con relativa facilidad, pero no tienen consistencia pastosa.Arcillas de consistencia pastosa deben desecharse para cimentaciones. Otra manera prctica e indicativa de la consistencia o dureza de los suelos es el grado de dificultad que presentan al ser excavados. La lampa penetra con facilidad en suelos blandos, mientras que la excavacin de suelos de dureza media requiere de pico. En suelos duros el pico rebota; puede penetrar, pero con esfuerzo.Los valores de las presiones admisibles aqu expuestos son simplemente referenciales e ilustrativos. Pueden variar sustancialmente en cada caso en particular; desde luego, no se ofrecen para fines de diseo.