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Hay muchos requisitos de diseño que debe cumplir una subestructura para realizar correctamente su función y cumplir su propósito. Por ejemplo, debe ser lo suficientemente fuerte para minimizar el hundimiento diferencial y soportar de manera segura una variedad de combinaciones de carga, incluidas cargas muertas, cargas vivas, cargas ambientales y cargas excepcionales, como fuertes terremotos. Debe poder transmitirse a la capa de suelo subterráneo.
El asentamiento de los cimientos debe estar dentro de las tolerancias especificadas en las normas aplicables para evitar daños estructurales o mal funcionamiento del edificio. Además, la profundidad de los cimientos debe ser suficiente para evitar movimientos dañinos del suelo, como contracción, expansión y congelación. Además, debe existir un factor de seguridad suficiente frente a las fuerzas de vuelco o deslizamiento de la subestructura.
Además, debido a que está en contacto directo con el suelo, el sustrato debe ser capaz de resistir el ataque de los agentes agresivos del suelo subterráneo. Finalmente, los cimientos sostienen esencialmente la estructura y evitan que se hunda en el suelo de apoyo.
Requisitos básicos de diseño
- Los cimientos deben ser seguros contra fallas estructurales que puedan provocar el colapso, incluido el suelo y la roca subyacentes. Por ejemplo, los cimientos de un rascacielos deben soportar el gran peso del edificio sobre una base relativamente estrecha sin correr el riesgo de volcarse.
- Durante la vida útil del edificio, los cimientos no se hundirán de manera que dañen la estructura o perjudiquen su función.
- Se requiere suficiente rigidez para minimizar el hundimiento diferencial, especialmente cuando las cargas superpuestas se distribuyen de manera desigual.
- Los cimientos deben ser técnica y económicamente factibles y prácticos para construir sin afectar adversamente la propiedad circundante.
- Uno de los requisitos de diseño más importantes es la capacidad de una cimentación para soportar y transferir de manera segura cargas muertas, vivas y horizontales combinadas, como cargas de viento y sísmicas, al suelo subterráneo.
- La profundidad de la cimentación debe ser lo suficientemente profunda para evitar que se vuelque y proteger el edificio de daños y perjuicios debido a la expansión o contracción del subsuelo. La capacidad de carga del suelo es buena a suficiente profundidad.
- Las estructuras de los cimientos deben diseñarse de manera que brinden la seguridad adecuada contra cargas futuras excepcionales, como terremotos y sobrecargas.
- Debe resistir el ataque de productos químicos en el suelo. Varias sustancias tóxicas, como los sulfatos, pueden estar presentes en el agua subterránea y el suelo que degradan los cimientos de concreto. El ataque de sulfato generalmente se puede contrarrestar usando cemento resistente a los sulfatos, pero incluso esto no es una alternativa perfecta al problema a menos que se tenga mucho cuidado al colocar el concreto debido a la vibración y el endurecimiento.