Una cimentación superficial protegida contra las heladas (FPSF) es una opción efectiva y comprobada frente a cimentaciones más profundas y costosas en regiones frías con congelación estacional del suelo y riesgo de levantamiento por heladas. La forma más sencilla de construir una base sólida y confiable es utilizar cimentaciones FPSF, que, aunque implican un costo, ofrecen ventajas en cuanto a conveniencia, durabilidad y rendimiento térmico. Esto da lugar a una vivienda cómoda, con excelente eficiencia energética y un uso eficiente de materiales intensivos en carbono, como el concreto.
Las condiciones del suelo en algunos sitios de construcción no son adecuadas para una cimentación de losa con borde engrosado sin antes realizar una costosa remediación del terreno. En tales casos, optar por una losa flotante puede ser una opción más económica.
Una losa flotante es un tipo de cimentación superficial protegida contra las heladas que no incluye el borde engrosado estándar que soporta todo el peso de la casa. Está diseñada para distribuir la carga de manera uniforme sobre toda la superficie de la construcción.
Los sitios de construcción con condiciones de suelo deficientes (suelo perturbado, suelos expansivos, baja capacidad de carga, nivél freático alto, etc.) suelen requerir una inversión significativa en drenaje, reemplazo de suelo y compactación antes de que un ingeniero apruebe un proyecto. Es fácil entender por qué muchos constructores de viviendas y empresas constructoras de viviendas personalizadas tienden a pensar que tienen que excavar profundamente e instalar cimientos de tira por debajo de la línea de congelación y luego muros de heladas profundos. Durante una reciente construcción de una casa conceptual en Quebec, en arcilla expansiva y con un significativo de levantamiento por heladas, Ecohome eligió en su lugar instalar un sistema preingenierizado de formas de cimentación superficial protegida contra las heladas.
Las fotos a continuación muestran las medidas de drenaje necesarias para soportar una losa con borde engrosado sobre un terreno con nivel freático alto. Imágenes cortesía de Yanni Milon.
¿Cómo operan las cimentaciones superficiales protegidas contra las heladas (FPSF)?
Una losa de cimentación superficial protegida contra las heladas (FPSF) funciona de manera similar a una raqueta de nieve al distribuir el peso de forma uniforme sobre una superficie más amplia. Por esta razón, se puede construir en suelos que no soportarían otros tipos de estructuras o que experimentan expansión y contracción diferencial, como los suelos arcillosos expansivos o los que sufren levantamiento por heladas en climas fríos.
Los requisitos típicos de carga del suelo para un borde ancho de cimentación son 150 kpa (3,000 psf), mientras que una losa de cimentación superficial puede instalarse en suelos con solo un tercio de esa capacidad de carga, o incluso menos, con medidas de ingeniería adicionales. Esta opción suele ser la más asequible (y posiblemente la única) para construir en sitios con condiciones de suelo desfavorables. Incluso en una casa de tamaño promedio, estos costos pueden alcanzar decenas de miles de dólares y, en algunos casos, podrían detener un proyecto de construcción.
Al optar por cimentaciones superficiales protegidas contra las heladas preingenierizadas en lugar de seguir el método tradicional en climas fríos o suelos arcillosos expansivos, también se evita el riesgo de encontrar suelos de calidad inconsistente a las profundidades de las cimentaciones tradicionales. Gracias a su diseño más robusto, es menos propensa a movimientos y grietas que las construcciones que se apoyan en cimientos, ya que toda la cimentación distribuye la carga de manera uniforme.
Puede tener éxito o no al encontrar un ingeniero con experiencia en el diseño de losas de cimentación de esta complejidad. Como alternativa, puede buscar empresas especializadas en kits personalizados prefabricados de losas de cimentación con ICF, que también realizan toda la ingeniería y proporcionan planos sellados.
Excavación y colocación de losa en condiciones de clima frío
Nuestra primera recomendación, si es posible, al construir una cimentación superficial protegida contra las heladas a un costo razonable, es elegir un terreno plano y lo suficientemente grande para edificar la casa en la que desea vivir. Cualquier nivelación del terreno o excavación que cree una pared trasera parcialmente subterránea añade complicación, puntos de falla potenciales, y lo más importante, tiempo y costos adicionales. En general, observamos que quienes construyen una sola vez o con poca frecuencia subestiman los costos extras de hacerlo en un sitio con cambios de nivel. Después de eso, una vez que haya decidido la ubicación óptima para la insolación, especialmente si construye siguiendo los principios de la energía solar pasiva, revise a continuación la línea de tiempo general para construir una cimentación tipo losa sobre el nivel del suelo, aislada y protegida contra las heladas.
- Retire aproximadamente 15 centímetros de material orgánico, extendiéndose unos 60 centímetros más allá del área de construcción.
- Si es necesario, construya un muro de contención para crear una superficie nivelada.
- Si hay agujeros grandes por la remoción de raíces, llénelos con agregado y compacte.
- Si el sitio tiene pendiente, nivele con relleno compactable de 0 a 6 centímetros, asegurándose de compactarlo adecuadamente con una placa compactadora.
- Coloque 15 centímetros de piedra limpia y nivelada, extendiéndose unos 60 centímetros desde el perímetro del edificio.
- Instale clavijas en las esquinas del edificio.
- Coloque toda la fontanería, conductos eléctricos y tubos de evacuación de gas radón debajo de la losa.
- Asegúrese de seguir las especificaciones y normas locales para la instalación de estos sistemas.
Nota: Recomendamos encarecidamente que busque a un fontanero con experiencia en la construcción de fundaciones de losa. Dado que todo el trabajo de fontanería estará incrustado en el concreto, la precisión en la ubicación, la altura del desagüe y el adecuado inclinamiento de los desagües son esenciales.
- Instale los moldes para la cimentación superficial a prueba de heladas, el aislamiento del piso interior y la malla de refuerzo, según las especificaciones del ingeniero.
- Si va a instalar calefacción radiante en el piso, asegúrese de que haya sido diseñada por un ingeniero para ubicar correctamente el sistema de distribución del calor sin comprometer la integridad estructural de la losa.
Instalación de moldes para cimentación superficial resistente a las heladas
Primero, se colocan las piezas formadas en los bordes, asegurándose de que los rincones estén cuadrados y fijos en su ubicación. Luego, se instala el aislamiento interior, una membrana contra gases de radón y vapor, la malla de refuerzo y cualquier sistema de calefacción, todo conforme a los planos de construcción y las indicaciones del ingeniero. Todas las imágenes de la losa son cortesía de Legalett.
Los pisos de losa sobre el terreno suelen ser calefaccionados, lo que permite una distribución de calor cómoda y uniforme en todo el hogar. Un gran volumen de concreto calentado dentro de la casa actúa como una batería térmica, almacenando y liberando calor, lo que contribuye a equilibrar las temperaturas tanto en verano como en invierno.
Esta masa térmica también proporciona seguridad en caso de un corte de energía, ya que libera lentamente el calor durante varios días. Las losas tipo balsa pueden ser calefaccionadas mediante sistemas hidrónicos (líquidos) o tubos calentados por aire, como se muestra a continuación.
Mejorando el diseño del sótano: Iniciando con una losa de cimentación aislada
Los sótanos tradicionales comienzan con un cimiento vertido, luego una pared de cimentación y, finalmente, el piso de la losa. Rara vez se aíslan los cimientos, y dependiendo de cómo se aíslen las paredes, el resultado puede ser un puente térmico entre el cimiento y las paredes o el piso. Esto provoca pérdida de calor no deseada, así como un mayor riesgo de que se forme condensación en esas porciones más frías del concreto.
Como alternativa, un sótano puede construirse iniciando con una losa de cimentación aislada contra las heladas, complementada con una pared de cimentación de ICF. Este diseño ofrece una capa continua de aislamiento que separa el concreto del suelo. El resultado es un sótano cómodo y energéticamente eficiente, sin puentes térmicos y con menor riesgo de formación de moho.
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