El término cimentación hace referencia al conjunto de elementos estructurales cuya misión consiste en conectar y transmitir las cargas de la construcción al suelo. Existen diferentes tipos de cimentaciones en función de la distancia a la que se sitúa la cota del apoyo.
¿Qué tipos de cimentaciones existen?
En general se pueden diferenciar dos tipos de cimentaciones:
- Cimentaciones directas o superficiales, es decir, las poco profundas.
- Cimentaciones indirectas o profundas.
Para su elección los ingenieros deben estudiar previamente las condiciones del terreno y la principal diferencia entre ellas es la distancia a la que se sitúa la cota del apoyo.
Cimentaciones directas o superficiales
Las cimentaciones directas o superficiales son aquellas en las que el ancho de la base es mayor con respecto a la profundidad de la base, es decir, la superficie en la que se apoyan los elementos tiene un área más extensa que la cota vertical. Las cimentaciones directas o superficiales -también conocidas como zapatas- más frecuentes son:
- Zapatas aisladas: se emplean en este tipo de cimentaciones para transportar y extender cargas concentradas que son originadas por diferentes elementos estructurales, como columnas, pilares, etc. Estas deben utilizarse si los estudios previos han determinado que no se va a producir algún tipo de asentamiento variable en la construcción. Hay tres tipos de zapatas aisladas: centradas, medianeras y de esquina.
- Zapatas combinadas o corridas: generalmente se utilizan en muros y su dimensión viene determinada por la carga que se quiere soportar, la admisión sobre el suelo y la resistencia a la compresión del material. Si se comprenden dos pilares o más son zapatas combinadas y si se agrupan en tres pilares de manera alineada, son zapatas corridas.
- Zapatas medianeras: es un caso específico de zapata aislada con carga excéntrica y se utiliza cuando se disponen soportes en las lindes de un edificio con su medianero.
- Losas de cimentación: se trata de una cimentación superficial que se dispone en plataforma y su objetivo es la transmisión de las cargas de la estructura al terreno para distribuir los esfuerzos de manera equitativa. Suelen llevar una armadura en la parte superior para contrarrestar el contrapeso del terreno y el impulso de las aguas subterráneas. Las losas de cimentación pueden utilizarse en varios escenarios, como por ejemplo cuando la estratificación del terreno es desigual y se prevén asientos irregulares o cuando la estructura tiene una superficie menor en comparación con su volumen (edificios muy altos, silos, tolvas o depósitos).
- Emparrillados: tipo de cimentación superficial que recoge los pilares de la estructura en una sola cimentación basada en zapatas corridas entrecruzadas con malla ortogonal.
Cimentaciones indirectas o profundas
Las cimentaciones indirectas son aquellas que tienen una gran profundidad en relación con la dimensión longitudinal, por eso también se conocen como cimentaciones profundas. Se hinca en una excavación previa para que se transmitan las cargas a las capas más profundas (mayor a 3 metros por debajo del suelo), aquellas que poseen más capacidad portante, es decir, donde se encuentran los sustratos más resistentes del suelo. Estos son los principales tipos de cimentaciones indirectas o profundas:
- Pilotes: se trata de un tipo de base profunda que se utiliza a la hora de construir una estructura para transferir su carga al estrato de roca dura, el cual se localiza muy por debajo del nivel de suelo. Los pilotes también se emplean para evitar el levantamiento de la estructura por cargas laterales, como la fuerza que ejerce el viento o los movimientos sísmicos. Asimismo, la cimentación por pilotes es una de las más recomendadas para prevenir asientos diferenciales.
- Pilotes prefabricados: es una de las técnicas de cimentación profunda enmarcada en el grupo de pilotes de desplazamiento. Existen diferentes maneras de hincar este tipo de pilotes, como la vibración, la hinca o percusión con golpes de maza. Estos pueden estar constituidos por un tramo único o por la unión de varios tramos.
- Pilotes hormigonados in situ: se pueden ejecutar mediante excavación previa del terreno o por desplazamiento de este y son construidos gracias a la perforación de un agujero en el terreno donde se va a instalar y posteriormente se rellena de concreto.
- Muros pantalla: este tipo de cimentación profunda es muy utilizada en edificios de altura cuya finalidad es contrarrestar los empujes del terreno y prevenir su deformación. Además, recoge las cargas verticales que son transmitidas por otros elementos estructurales y están indicados para reducir el riesgo de dañar construcciones próximas.
Cálculo de cimentaciones
El cálculo de cimentaciones es el proceso mediante el cual se determina el diseño y dimensionamiento de las bases o cimientos de una estructura, como edificios, puentes, torres de transmisión, entre otros.
El cálculo de estructuras y cimentaciones es una disciplina de la ingeniería civil que se encarga de determinar y dimensionar los elementos estructurales y las bases de apoyo de una construcción. Su objetivo principal es garantizar que la estructura sea segura, resistente y estable, capaz de soportar las cargas a las que estará sometida a lo largo de su vida útil.
El proceso de cálculo de estructuras y cimentaciones implica una serie de pasos:
- Análisis de cargas, donde se estudian y cuantifican todas las cargas que actuarán sobre la estructura, tanto cargas permanentes (peso propio de la estructura, acabados, instalaciones, etc.) como cargas variables (personas, mobiliario, vehículos…) y excepcionales (viento, sismo, nieve…).
- Estudio del terreno, realizando investigaciones geotécnicas para determinar las características del suelo como su capacidad de carga, compresibilidad, cohesión y permeabilidad entre otros parámetros relevantes. Esto permitirá seleccionar el tipo de cimentación más adecuado.
- Selección del sistema estructural más apropiado para la construcción, como el hormigón armado, acero, madera… y que depende de varios factores como la función de la estructura, el tipo de carga, el costo o el plazo de construcción entre otros.
- Dimensionamiento estructural, donde se calculan las dimensiones y se determina la resistencia requerida de los elementos estructurales como columnas, vigas, losas y muros entre otros.
- Diseño de cimentaciones, para lo cual ha de tenerse en cuenta el estudio geotécnico. Con esto puede determinarse cuál, de los diferentes tipos de cimentaciones, es el más apropiado. También se realizan los cálculos de sus dimensiones y los detalles constructivos.
- Verificación y comprobación, para garantizar que la estructura cumpla con los requisitos de seguridad y estabilidad.
- Elaboración de la documentación técnica, incluyendo planos, cálculos, memorias y detalles constructivos necesarios para la correcta ejecución de la estructura y las cimentaciones.
Es importante conocer los diferentes tipos de cimentaciones en varios sectores de la construcción, especialmente en la ingeniería civil y la arquitectura. El cálculo de estructuras y cimentaciones requiere conocimientos especializados y el cumplimiento de las normativas y regulaciones vigentes. También es fundamental contar con profesionales cualificados, como los calculistas de estructuras, y utilizar software de cálculo estructural que facilite el proceso y asegure resultados precisos y confiables.
