Diagrama del nivel freático
La capacidad portante es la carga máxima que puede soportar un perfil de suelo antes de sufrir una deformación excesiva y un fallo final por cizallamiento. Es bien sabido que la profundidad del nivel freático puede afectar a la resistencia de los suelos, pero un nivel freático alto no indica necesariamente que el suelo sea débil, como a veces se malinterpreta. Sin embargo, la presencia de agua subterránea en los suelos puede reducir la resistencia debido a la forma en que el agua afecta al peso unitario de los suelos y a los parámetros de resistencia al corte: cohesión (c) y ángulo de fricción interna (ϕ).
qult = cNc + γDfNq + 0,5γbNγ — (1)Descubriremos que la ecuación contiene términos para la cohesión (c), el ángulo de fricción interna (ϕ) y el peso unitario del suelo (γ). Los factores de capacidad portante Nc, Nq y Nγ dependen del ángulo de fricción interna. Cuando el suelo está sumergido, el peso unitario efectivo (γ′) debe utilizarse en el cálculo de la capacidad portante.
Como puede verse en la ecuación (2), el peso unitario efectivo γ′ es aproximadamente la mitad del peso unitario saturado; en consecuencia, habrá una reducción de aproximadamente el 50% en el valor del término correspondiente en la fórmula de capacidad portante. Del mismo modo, se utilizarán los parámetros de tensión efectiva, c′ y φ′, obtenidos a partir de un ensayo adecuado en el laboratorio, sobre una muestra saturada del suelo. Debe tenerse en cuenta que el agua también afecta a los parámetros de resistencia al corte c′ y φ′, pero sus efectos suelen ser tan pequeños que se ignoran.
¿Qué es la capa freática?
El nivel freático puede observarse directamente perforando un pozo de observación en la masa de agua subterránea y esperando a que el nivel del agua se estabilice. La medición repetida del nivel del agua en este pozo a lo largo de un año revelará que el nivel del agua fluctúa, quizás un metro o más.
Una zona de nivel freático alto se define como cualquier zona en la que el nivel freático esté a menos de 1,8 metros, o 6 pies, de la superficie del suelo durante el periodo de heladas hasta finales de agosto, o a menos de 2,4 metros, u 8 pies, de la superficie del suelo durante el resto del año.
Una vez garantizadas estas condiciones, es el momento de medir el nivel freático, es decir, la distancia entre el agua subterránea y el nivel del agua en el agujero de 3 metros, una vez estabilizado el nivel del agua.
Mapa del nivel freático
Richard Gernant, P.E., nuestro ingeniero jefe de diseño de Geopier® en Iowa, comparte métodos para gestionar niveles elevados de aguas subterráneas, que incluyen elementos de mejora del terreno construidos con materiales áridos de grado abierto o de drenaje libre.
La desecación, también conocida como desecación de la construcción, es el proceso de eliminar las aguas subterráneas o superficiales de una obra. Suele realizarse antes de excavar las zapatas, lo que ayuda a bajar el nivel freático y proporciona un entorno de trabajo seco y estable. Pero esto es sólo una parte de la ecuación de planificación de la construcción para proyectos con niveles elevados de aguas subterráneas o malas condiciones del suelo.
En zonas con niveles de agua subterránea poco profundos, como muchas zonas de Iowa, cabe esperar que los niveles de agua se sitúen entre un metro y un metro y medio de la superficie. Sin embargo, también puede haber la posibilidad de que se produzcan niveles altos de agua o condiciones de agua estancada durante fluctuaciones estacionales o lluvias anormalmente intensas. En otros estados, las diferentes condiciones del suelo, como los suelos arcillosos en capas con filones o bolsas de arena que contienen agua, también pueden crear riesgos de filtraciones inesperadas de agua.
¿Qué es un nivel freático alto?
La ubicación y posible fluctuación del nivel freático es el factor clave que influye en el diseño y la construcción de un sótano. Los niveles freáticos altos representan el mayor riesgo para un sótano y, por lo tanto, deben identificarse en una fase temprana del diseño. También debe identificarse un curso de agua o un nivel freático que suba y baje, así como la posibilidad de un nivel freático elevado.
Un nivel freático alto se refiere, por definición, a un nivel de agua subterránea constantemente por encima del nivel del suelo del sótano. Un nivel freático permanentemente bajo implica un nivel freático constantemente por debajo del nivel del suelo del sótano. Un nivel freático variable se refiere a niveles que varían entre los dos extremos. La instalación de sistemas de drenaje puede reducir artificialmente el nivel freático, pero no siempre es beneficiosa debido a los posibles efectos perjudiciales para las propiedades vecinas.
La capacidad de drenaje del suelo y la existencia de contaminantes pueden afectar a la elección de la construcción de hormigón y el método de impermeabilización, al igual que la ubicación de los desagües cercanos y una evaluación de la probabilidad de que se inunden.