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Información fundamental sobre elementos de construcción

Cimientos
Pisos y entrepisos
Muros
Techos
Sistemas de construcción

Cimientos

Generalidades

La estabilidad de una edificación depende principalmente del cimiento sobre el que esta construido. La construcción de un cimiento depende a su vez del tipo de edificación, y sobre todo, de la capacidad de soporte de carga del terreno. Los suelos blandos, o aquellas que se vuelven blandas cuando se humedecen, requieren de cimientos más sofisticados y más caros que los de suelos duros. Los fenómenos naturales, como movimientos sísmicos, huracanes, inundaciones, etc., también influyen en la construcción del cimiento.

Debido a los numerosos requerimientos y restricciones, hay una gran variedad de cimientos. Con respecto a las construcciones de bajo costo, aquí trataremos brevemente 5 tipos principales.

Tipos de Cimiento

Cimiento Lineal o zapata

Este es el tipo de cimiento más común, consiste de una banda continua que soporta un muro de carga a lo largo de su longitud. También es empleado para pontear o volar sobre porciones blandas del terreno en cuyo caso, debe ser reforzado.

Cimiento Lineal o zapata

Cimiento de Puntos o aislado

Este es el cimiento común para columnas o postes (construcciones de esqueleto), y principalmente consta de una base cuadrada (aveces rectangular), que es más gruesa que el ancho o diámetro de la columna o poste, la longitud y el ancho de cada uno debe ser al menos tres veces el espesor.

Cimiento de Puntos o aislado

Cimiento de Losa o Tipo Balsa

Este tipo de cimiento a menudees usado para pequeñas edificaciones o estructuras con cargas uniformemente distribuidas (ejem. tanques de agua). Las losas sobre suelos homogéneos pueden hacerse sin refuerzo, pero sobre grandes áreas, es aconsejable el refuerzo. ya que suelos no uniformes producen esfuerzos diferenciales.

Cimiento de Losa o Tipo Balsa

Cimiento de Pilote

Edificaciones sobre suelos pobres o bajo el agua exigen este tipo de cimiento. Se perforan huecos a través del suelo débil hasta el estrato resistente, y se llenan con material para cimiento estable (ya sea colocado in situ o prefabricado). Los pilotes llevan una losada concreto reforzado o están unidas por la parte superior mediante vigas que actúan como cimientos de zapata. La estabilidad lateral se obtiene colocando algunas de los pilotes inclinados.

Cimiento de Pilote

Cimiento Escalonado

Edificaciones sobre terrenos inclinados hacen necesario un cimiento escalonado. Este es una forma especifica de cimiento de zapata, diseña do para ahorrar material y para proporcionar superficies horizontales a intervalos a lo largo de la pendiente.

Cimiento Escalonado

La mayoría de los otros tipos de cimientos son variaciones de algunas de las presentadas aquí, o son de tipo especial irrelevantes para construcciones de bajo costo.

Consideraciones de Diseño

Partes Básicas de un Cimiento

Un cimiento lineal o zapata es construido como sigue:

Partes Básicas de un Cimiento

• La zapata sirve para tres propósitos principales: 1. proporcionar una base sólida, nivelada para los muros del cimiento; 2. transmitir el peso de la casa uniformemente sobre el piso; 3. resistir las fuerzas de succión de los huracanes.

• El muro del cimiento también tiene tres propósitos fundamentales: 1. proporcionar una base nivelada para el muro; 2. proporcionar la resistencia a torsión y a flexión necesaria para la construcción de la casa; 3. evitar que la humedad del subsuelo suba en los muros.

Dimensiones

• Las zapata debe estar suficientemente profunda para alcanzar una buena tierra sólida sin plantas, raíces, materiales de relleno, etc. Las profundidades promedio son de 50 a 1100 cm, pero deberían ser considerablemente más profundas, si se esperan lavado o deslizamientos debido a inundaciones o lluvias

• El «método fácil» de determinar la profundidad de la zapata es preguntar a los vecinos, quienes tienen casas con buena estabilidad (sin grietas ni otros daños). En caso de duda, se recomiendan zapatas más profundas.

• El tamaño de la zapata depende de la resistencia del suelo y del peso de la casa. La altura preferiblemente debería exceder el espesor del muro o columna y la base debe ser suficientemente amplia para permitir un ángulo de 60° de distribución de carga. El ancho promedio de las zapatas va de 30 a 60 cm.

• Los muros del cimiento preferiblemente deben ser más gruesos que los muros que soportan, y suficientemente altos sobre el piso para proteger al muro de las salpicaduras de la lluvia. Alturas de 20 a 50 cm sobre el suelo son comunes, pero depende de la intensidad de las lluvias y del alero del techo.

Excavación

• Las zanjas de los cimientos deben ser cavadas cuidadosamente para proporcionar una superficie inferior nivelada, dura y muros laterales a ángulos rectos de ésta. Deben evitarse los bordes redondeados.

Erróneo

Correcto

• La tierra excavada debe ser guardada para relleno, cuando el muro del cimiento esté terminado. El relleno debe tener las mismas características (tipo de suelo, humedad, densidad) que el suelo no alterado que lo rodea.

Materiales

• Los cimientos pueden hacerse de varios materiales con diferentes calidades. Un buen cimiento de concreto reforzado es el mejor cimiento y el más resistente para cualquier tipo de edificación residencial. En donde el cemento es demasiado caro o escaso, otros materiales pueden brindar resultados satisfactorios.

Protección de Cimientos

• La penetración del agua de la lluvia y humedad del terreno se evita con un buen concreto impermeable, piedra natural, ladrillos cocidos impermeables, pero también con una membrana o revestimiento impermeable, y alero protector. Tubos de drenaje tendidos en un lecho de grava a lo largo de la zapata también son efectivos.

• Para la protección contra termitas, ver la sección Agentes Biológicos.

El cimiento puede ser atacado por:

1. Lluvia y Viento

2. Corrientes Superficiales de agua

3. Corriente subterráneas de agua

4. Agua de Filtración

5. Agua subterráneas

6. Termitas

Aspectos Diversos

• Los suelos arcillosos blandos, inadecuados para construir sobre ellos, pueden ser consolidados proporcionando drenajes verticales que extraigan el agua. Estos pueden ser drenajes de arena rígidos o drenajes flexibles. Se han desarrollado drenajes flexibles efectivos y baratos empleando tejidos de yute y fibra de coco en la Universidad de Singapur y en el Central Building Research Institute de la India.

• El agua del concreto fresco o del mortero de los cimientos de mampostería es absorbida rápidamente por la tierra, si esta es muy seca. Por ello, las zanjas para los cimientos deben ser regadas adecuadamente antes de colocar el material para los cimientos, y así reducir la absorción.

• En regiones de la sierra, donde las temperaturas pueden caer por debajo de 0°C, el agua en la tierra se puede congelar y expandirse, dañando el cimiento y consecuentemente toda la edificación. Este problema, llamado levantamiento de congelación, ocurre principalmente en tierras limosas. El problema es evitado colocando las zapatas dedujo de la profundidad de la helada, que puede ser de 50 a 100 cm., o más abajo en climas más fríos.

Figura

Pisos y entrepisos

Generalidades

En muchas sociedades tradicionales de países en desarrollo es habitual que todas las actividades diarias, tales como trabajar, preparar comida, cocinar, comer y dormir, se realicen sobre el piso. Por ello, la construcción del piso y, más aún, el tipo de superficie son de gran importancia, especialmente en lo relacionado a la comodidad y limpieza.

Pero incluso si las actividades no se realizaran básicamente sobre el piso, se debe tener cuidado en su diseño y la elección de los materiales, particularmente con respecto a las condiciones ambientales y climáticas locales, así como a los estilos de vida tradicionales y fenómenos naturales.

Aunque los climas compuestos son los más comunes, las consideraciones respecto al diseño para construcción de piso y entrepisos en las dos regiones climáticas principales (climas cálido seco y cálido húmedo) muestran los dos extremos, entre los cuales es posible una variedad de soluciones intermedias.

Consideraciones de Diseño

• Siempre es ventajoso construir pisos sobre la superficie de la tierra siempre que: brinden protección contra las salpicaduras de la lluvia e inundaciones en climas predominantemente húmedos, excluye la arena soplada por el viento en regiones predominantemente secas.

• En climas cálidos húmedos, los pisos separados del terreno, con un espacio de aire debajo, son preferidos principalmente para facilitar los movimientos de aire (necesario para disminuir el calor y la humedad) y para protección contra los parásitos.

• En climas cálido secos, los pisos preferiblemente deberían estar en contacto con la tierra para facilitar la conducción del calor de la edificación hacia la tierra.

• En regiones que podrían experimentar breves pero marcados enfriamientos estacionales, la normalmente grata frescura del piso pavimentado podría ser mitigado temporalmente con tapetes, alfombras o esteras.

• La elección del color del piso expuesto a la luz solar es determinado por un compromiso entre evitar el resplandor y disminuir la absorción del calor. Las superficies lisas son mejores en las áreas con polvo, pero en áreas húmedas debe recordarse no usar superficies resbaladizas para escalones.

• Condiciones no uniformes del terreno pueden causar que los cimientos y/o pisos se asienten parcialmente, causando serios daños. Por ello, en algunos casos, es aconsejable construir juntas de movimientos entre el piso y el muro (o cimiento).

• Una capa contra la humedad es necesaria donde la humedad del suelo es un problema.

• El diseño de los entrepisos debe tomar en cuenta el problema de la transmisión del sonido desde el piso superior al inferior: los materiales resilentes y las conexiones inadecuadas de entrepiso a muro pueden causar problemas acústicos.

Materiales Comunes para Pisos y Entrepisos

Muros

Generalidades

Las principales funciones de los muros son:

• Exclusión del calor o frió, lluvia, viento, polvo, ruido y otros elementos ambientales y climáticos no deseados;
• Regulación del clima de interiores (temperatura, humedad, movimientos de aire);
• Privacidad;
• Seguridad contra intrusos animales y humanos;
• Soporte de estructuras de techo y entrepisos (aunque no es el caso en construcciones de esqueleto con muros de relleno).

Hay principalmente dos maneras de construir un muro:

• Construcción de muro de soporte de carga o macizo;
• Construcción recuticulado o de esqueleto con muros sin soporte de carga.

Las construcciones de muro macizo usualmente comprenden materiales de alta resistencia a compresión (ejem. piedra, tierra, ladrillo, concreto), gracias a la lo cual soportan su propio peso y el del entrepiso o techo.

La estructura de esqueleto consta de piezas angulares, verticales y horizontales (ejem. madera, bambú, concreto reforzado), que son unidas para formar la estructura de soporte de carga de la edificación. El espacio entre ellas puede permanecer abierto o puede ser llenado con materiales de construcción para muros in situ (ejem. muro de mampostería, arcilla y paja) o paneles prefabricados (ejem. madera y tableros compuestos, paneles de ladrillo, concreto y ferrocemento). Estos ayudan a mantener la estructura sin distorsiones. Las estructuras bien arriestrada también pueden llevar enchapados ligeros (ejem. tablas de bambú y madera contrachapeada, fibra concreto, pizarras).

Figura

Consideraciones Respecto del Diseño

Aspectos Climáticos

• En regiones cálido húmedo, las temperaturas diurnas y anuales permanecen casi constante, de modo que se requieren muros de baja capacidad térmica, además de aberturas grandes para la ventilación transversal.

• En zonas cálido seca, en las cuales las variaciones de temperaturas diurna y anual son grandes, es deseable que los muros absorban el calor durante las 9-12 horas de radiación solar y luego emitan el calor hacia los interiores hasta las horas frías previas al alba, manteniendo así el confort térmico dentro de la edificación en todo momento (teoría del diseño con retraso del tiempo). Las pequeñas aberturas ubicadas en niveles altos permiten que el aire caliente escape, y evitan el resplandor y la radiación solar.

• En todos los climas cálidos, los ejes longitudinales de las edificaciones deben estar orientadas de este a oeste, evitando o manteniendo pequeñas las aberturas en los muros que dan al estay oeste, ya que es difícil de darles sombra cuando el sol bajo, las del amanecer y del ocaso. Las aberturas en los muros que dan hacia el sur y al norte son fáciles de dar sombra del sol alto del mediodía, mediante aleros amplios.

• Mientras que la orientación de este a oeste de las edificaciones es importante, en las regiones cálido húmeda la prioridad debe dársele a la orientación del movimiento del aire; en las zonas cálido seca, debe dársele importancia a la exclusión del aire caliente, arena y polvo.

• La absorción del calor solar puede ser enormemente reducida mediante superficies de muro reflectante. La tierra adyacente a la edificación debe estar sombreada o tener alguna vegetación que impida la reflexión hacia los muros, pero no debe obstruirse la emisión del calor durante las noches.

Muros Macizos

• Los muros macizos con altas capacidades térmicas son comunes en climas cálido seco, ya que transfieren el calor absorbido hacia el interior con un retraso de tiempo, restringiendo así el calor cuando las temperaturas externas son altas, y liberándolo cuando las temperaturas son bajas.

• Los muros macizos típicos están hechos de piedra, tierra, ladrillos de arcilla cocida y concreto.

• El aislamiento de la cara exterior de un muro sólido da un retraso de tiempo cuatro veces mayor que si estuviera colocado en la cara interior, pero también obstruye la disipación del calor durante la noche.

Muros con Cavidad

• La construcción de muros dobles tiene muchas ventajas, tanteen regiones cálido-seco como en las cálido húmedo:

• La capa exterior protege a la capa interior de la radiación solar directa, que primero cae sobre la capa exterior. Con una superficie exterior reflectante, esta absorción de calor es reducida enormemente;

• Sólo parte del calor que pasa por las capas exteriores llega a la capa interior mediante radiación o convección y si cuenta con una superficie reflexiva, no absorberá todo el calor;

• Si la cavidad no esta ventilada (como en los ladrillos perforados o huecos), ésta actuara como un aislante, que puede ser ventajoso, pero que también puede obstruir el paso del calor desde el interior hacia la capa exterior;

• Las aberturas en la parte superior e inferior de las cavidades permiten que el aire caliente, que se habrá acumulado dentro, escape hacia arriba, mientras el aire fresco es aspirado hacia adentro por el lado inferior (sin embargo, esta ventilación del espacio de aire no afecta la radiación desde la capa exterior hacia la interior); durante el día, cuando el aire fresco también esta caliente la circulación del aire no tendrá efecto refrescante, por lo que seria ideal (pero no práctico) poder cerrar las aberturas durante el día y abrirlas en las noches;

• La transmisión sonora se reduce por el espacio de aire.

• En climas cálidos húmedo, las construcciones de paredes dobles tienen la ventaja adicional de proteger la capa interior de la penetración de la humedad y de la lluvia. La humedad que pase por la capa exterior es eliminada por la ventilación, y el agua condensada puede bajar y salir por la abertura inferior.

• Los materiales empleados para los muros con cavidad pueden ser de diferentes tipos, dependiendo de diversos factores, tales como el rango de la temperatura, intensidad y duración de la radiación solar, humedad, lluvias, empleo de la edificación, naturaleza de los elementos adyacentes.

• En climas cálidos húmedos, la capa interior no debería ser impermeable, ya que se requieren el movimientos de la humedad, mientras que la capa exterior (usualmente paneles delgados o tejas sobre listones) puede ser impermeable o no, pero debe tenerse cuidado en evitar que la humedad pase de la capa exterior hacia la interior.

A - Construcciones de muro macizo y con cavidad en dos proyectos de ADAUA en Mauritania (Fotos: D. Deriaz)

B - Construcciones de muro macizo y con cavidad en dos proyectos de ADAUA en Mauritania (Fotos: D. Deriaz)

• En ambientes cálido seco, se pueden emplear materiales de menor capacidad térmica en muros con cavidad, por ejemplo, si la capa exterior tiene buena reflectancia y aislamiento térmico. Sin embargo, la capa interior generalmente es una construcción de tierra, ladrillo o concreto, pero de menor grosor que para los muros sólidos, ya que la acumulación de calor durante 9 a 12 horas se reduce enormemente por la inercia térmica. La capa exterior típicamente es de ladrillos delgados, elementos de concreto o un enchapado de tejas o láminas corrugadas o planas (ejem. tejas de arcilla, metal, pizarra, fibro concreto).

• La desventaja de los muros con cavidad es que los insectos y alimañas pueden anidaren ellos. Para evitar este problema las superficies interiores de la cavidad deberían ser lisas y duras, y lavarse ocasionalmente para retirar los insectos o suciedad acumulada.

Muros Livianos

• Usualmente son paneles, esterillas, láminas o tejas de baja capacidad térmica, fijadas a una estructura en algunos casos raros pueden ser térmicamente aislantes.

• Dichos muros sólo se usan en regiones cálido húmeda, en donde no se necesitan guardar calor. Las principales funciones de los muros livianos son proporcionar sombra y privacidad, así como protección contra el viento, lluvia e intrusos.

• Se necesitan aberturas suficientes que estén en sentido de la dirección principal del viento para facilitar la ventilación transversal y mejorar el confort de los interiores.

• Los muros livianos son ventajosos en zonas sísmicas, pues al caer no causan tanto destrozo como lo hacen los muros pesados. Sin embargo, en zonas huracanadas, los muros livianos pueden ser susceptibles a serios daños bajo fuertes presiones del viento, por lo que se requiere esencialmente emplear uniones fuertes y evitar elementos pequeños y piezas sobresalientes.

Muro de estera de bambú liviano en Dhaka, Bangladesh (Foto: K. Mathéy).

Tratamiento de la Superficie

• Dependiendo del tipo de material y sistema de construcción, la superficie del muro pueden dejarse sin tratamiento o pueden ser tratadas para incrementar su durabilidad protegiéndolas contra la lluvia, erosión y alimañas, para mejorar el comportamiento térmico y la humedad del muro, o para mejorar su apariencia cubriendo superficies feas, o aplicando colores y efectos decorativos.

• Los morteros de cal o de cemento y una variedad de enlucidos de barro estabilizados son los tipos más comunes de tratamiento para superficies en estructuras de concreto, ladrillo y tierra, por lo que se necesita experiencia y conocí miento especial para emplear el enlucido correcto para cada tipo de material con que esta hecho el muro.

• Otros tipos de tratamiento para superficie son las lechadas de cemento y cal, varnices (para madera) y diversos tipos de pintura (principalmente pinturas en emulsión o a base de aceite). El papel para muro es menos común en regiones tropicales pero las esteras y los tejidos decorativos están ampliamente extendidos.

Acabados de muros en construcciones de barro en Ghana: en muchas regiones éste es un trabarlo para mujeres. (Foto: H. Schreckenbach, Bibl. 00.49).

Aplicación manual de enlucido de barro

Puliendo el enlucido seco con una piedra de basalto o granito plano

Materiales Comunes para la Construcción de Muros

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