Revit y BIM: Tipos de cimentaciones en edificación

Para poder determinar los tipos de cimentaciones en la edificación debemos concretar a que nos referimos, es la transmisión que tiene el edificio de cargas horizontales y verticales en contacto con el terreno y directamente al suelo.

Las cimentaciones soportan y transmiten al firme cargas tales como el peso propio y sobrecargas del edificio, su función es que no se produzcan roturas del terreno, asentamientos diferenciales u otros movimientos que dañen la edificación; para ello será preciso repartir sobre el terreno la mayor superficie de carga mediante los distintos tipos de cimentaciones.

Hay tres parámetros básicos por los que podríamos establecer la cimentación de un edificio:

  • La profundidad del firme.
  • El tipo de suelo en contacto con la cimentación.
  • Las características de la estructura así como la magnitud de sus cargas.

La profundidad del firme

Según la profundidad del firme tenemos cimentaciones superficiales o profundas, su elección no será solo en función de la cota en que se establece el plano de carga, además se tendrá que tener en cuenta la tecnología a utilizar para llevarlas a cabo así como la complejidad de su puesta en obra.

Dentro de las cimentaciones superficiales podríamos estar hablando de los pozos, las zanjas, las zapatas continuas, las zapatas aisladas, ya bien sean rígidas o flexibles, además de las losas de cimentación.

Se eligen cimentaciones superficiales cuando el plano de carga está cerca del inicio de la edificación aunque tenga una profundidad medianamente considerable.

Cuando se ha de llevar a profundidades mayores donde comienza la edificación, entonces estamos hablando de cimentaciones profundas como los pilotes, micropilotes o pozos.

El tipo de suelo en contacto con la cimentación

Y sea en Master o Cursos de Revit o BIM, veréis que según los tipos de suelos en los que apoyamos nuestra cimentación, hablaremos de un tipo de cimentaciones u otras y con ello tomaremos la determinación de cuáles de estás elegiremos para el edificio.

Los terrenos o suelos tienen una clasificación muy amplia, unos son mejores y otros peores a la hora de apoyar nuestras cimentaciones sin embargo, prácticamente en casi todos es posible edificar.

  • Las rocas. Se podría decir que son los mejores terrenos para cimentar ya que con el simple y mero hecho de apoyar la cimentación es suficiente para equilibrar las fuerzas que transmite el edificio al terreno. El único inconveniente, sólo en ocasiones, es el costo que conlleva el anclaje de las cimentaciones para la realización de los cajeos los cuales hacen que se fije el elemento al terreno.
  • Las arenas y las gravas. Para este tipo de suelos, si se eligen las zapatas aisladas o continuas a la hora de proyectar una cimentación sin excesivas cargas, estaríamos  optando por la cimentación más adecuada tanto por facilidad de ejecución como por disminución de tiempos y, por ello, de costos económicos. Sin embargo, no son buenos terrenos de cimentación en comparación con las rocas ya que soportan bien los esfuerzos pero su falta de cohesión hace que tengan los edificios movimientos de acomodación tanto en los primeros años de edificación como a lo largo de su vida debido a la circulación de agua que se puede dar entre las partículas del terreno.
  • Las arcillas y los limos. En este caso hablamos de terrenos en los que se ha de cimentar con precaución y estudiar muy bien la zona a edificar pues es realmente importante que el suelo mantenga una humedad constante. Se cimentará con zapatas aisladas o continuas y,  en caso de que fuese necesario, se podría además recurrir a las cimentaciones profundas para favorecer la estabilidad estructural de la edificación.
  • Los rellenos o los firmes de baja resistencia. Éstos tienen una escasa capacidad portante, se les denomina también como terrenos de aportación por lo que son necesarias cimentaciones que transmitan la menor presión al terreno, con zapatas continuas, losas, o cimentaciones profundas. En ocasiones, y como última solución, se determina mejorar el terreno mediante las adecuadas técnicas de compactación.
  • Terrenos que tienen aguas agresivas. En estos casos, más que el tipo de cimentación a elegir, se debe tener muy en cuenta el tipo de material de la cimentación, es decir, los cementos y/o aditivos necesarios así como el recubrimiento de sus armaduras pues para poder resistir el medio agresivo en el que se encuentra la cimentación, la determinación de los mismos ha de ser tenida en cuenta en la proyección del tipo de cimentación.
  • Los terrenos con peligro de deslizamiento. En este tipo de terrenos se utilizarán cimentaciones rígidas, zapatas con vigas de atado y losas las cuáles deberán llevar resaltes y tacones en su parte inferior para que con ellos se genere un anclaje a la edificación. El mayor problema que crean estos terrenos no es la elección del tipo de cimentación, si no más bien el peligro que entraña su ejecución dados los peligros de deslizamiento de estos terrenos, imprevisibles en la mayoría de ocasiones.

Las características de la estructura así como la magnitud de sus cargas 

La magnitud de las cargas las podemos dividir en dos: cargas puntuales y líneas de cargas.

Las cargas puntuales nos llevan a utilizar zapatas aisladas o continuas siempre y cuando éstas no sean muy fuertes. Hay que tener en cuenta que para las zapatas continuas se ha de diseñar una estructura de cimentación que conforme una retícula regular ortogonal.

En las líneas de carga se podría decir que la cimentación más idónea es la zapata corrida sin embargo, si se determina utilizar zapatas aisladas habría que recurrir además de a éstas, a un elemento estructural que recoja las cargas lineales transmitiendo y repartiendo las mismas a la cimentación puntual. Si fuese necesario cimentar a una mayor profundidad y utilizar una cimentación por pilotes, éstos también habrían de disponer de un elemento de reparto sobre ellos, un encepado.

Tipos de cimentación. 

Las cimentaciones pueden se agrupadas en tres grande bloques, a saber:

  • Muros de contención
  • Cimentaciones superficiales
  • Cimentaciones profundas

Los muros de contención 

En función de si están sobre o bajo la rasante del terreno, así como de su cálculo y su diseño, las consideraremos bien como cimentaciones, bien como estructuras.

Si pensamos que están diseñadas, calculadas y ubicadas bajo el terreno, entonces estamos hablando de una cimentación aunque además necesiten de una base donde se apoye. El conjunto de ambos sería una cimentación por muros de contención. Su principal misión es la de, como su propio nombre indica, la de contener las tierras que en su extradós sujetan  por ello, soportan cargas horizontales del terreno así como cargas verticales del edificio y su determinación acerca si es cimentación o estructura estará en función de las variables antes mencionadas.

Los materiales con los que se realizan estos muros de contención pueden ser diversos, tales como:

– Obras de fábrica: piedra ladrillo o bloque.

– Entibaciones de madera o de metal.

– Hormigón en masa o armado.

Las cimentaciones superficiales 

Las cimentaciones superficiales tienen la función de repartir las cargas verticales en la superficie del terreno donde se hallan.

La cota de apoyo donde se sitúan las cimentaciones superficiales se encuentra prácticamente en el nivel natural del terreno, de ahí su nombre, por ello el movimiento de tierras que hay que realizar para éstas suele ser de escasa profundidad. Aún así, es necesario tener en cuenta que la base de estas cimentaciones no ha de estar expuesta a heladas por lo que se deben enterrar como mínimo entre 0,80 y 1,5  metros.

Tenemos tres tipos de cimentaciones superficiales: zapatas aisladas, zapatas corridas y losas de cimentación.

La zapata aislada es adecuada para casi todo tipo de suelos con resistencia y recoge la carga de un solo pilar. Se ejecuta con hormigón armada y su planta suele ser cuadrada. Una pequeña variable de la zapata aislada es la zapata combinada donde, en una misma zapata, confluyen dos pilares distantes entre sí.

En el caso de las zapatas corridas, son adecuadas para la mayoría de los suelos donde las cargas de la estructura son moderadas. Soportan generalmente la carga de un muro estructural superior. Se realizan de igual manera que las zapatas aisladas, en hormigón armado por regla general. También existe una variante de éstas, la zapata lineal con líneas discontinuas donde, en vez de acometer a ellas un muro estructural, lo hacen diferentes pilares.

Los materiales con los que se pueden llevar a cabo tanto las zapatas corridas como las anteriores zapatas aisladas son los siguientes: obras de fábrica, hormigón en masa u hormigón armado. En muchas ocasiones dependerá de la época en que se ejecutan.

En las losas de cimentación, cuando se opta por ellas, es porque se necesita que la estructura reparta sus cargas sobre una base mayor y de este modo se reduce la presión puntual sobre el terreno. Se suelen utilizar en suelos de baja capacidad portante y evitan los asentamientos diferenciales. También es una buena solución para cimentaciones donde el firme es demasiado profundo y la utilización de pilotes no sería una buena solución económica.

Es una muy utilizada solución en edificaciones donde hay sótanos de aparcamientos así como para terrenos donde el nivel freático está próximo a la cimentación, para ello también se emplearán muros perimetrales formando un cajón estanco y estable.

A éstas losas también se les suele denominar como “losas flotantes”.

A la hora del cálculo y diseño de las losas de cimentación debemos tener en cuenta que cuanto mayores dimensiones presentan a lo largo y a lo ancho, mayor ha de ser también su espesor y se han de colocar nervios de rigidización denominados jácenas de cimentación.

El material que se utiliza para este tipo de losas suele ser el hormigón armado pues trabaja a flexión; también se utiliza el hormigón en masa, pero sólo en las ocasiones en que la losa hace la función de una base para pavimento, es decir, una solera.

Las cimentaciones profundas 

Cuando las capas más superficiales del terreno no son capaces de soportar las cargas estructurales que demanda la edificación, o cuando, por las propias características del terreno se producen o pueden llegar a producirse diferentes tipos de movimientos, entonces se recurre a una cimentación más resistente, estamos hablando en este caso de las cimentaciones profundas.

Al igual que resultan más resistentes, también son más caras, debido a que su ejecución hace que, como mínimo, se tenga que ir a más de cinco metros sobre la rasante por regla general, buscando el firme en la gran mayoría de los casos, o si no se pudiese llegar a él. La mayor cohesión del terreno para soportar las cargas de la edificación.

En los tipos de cimentaciones profundas podríamos hablar de pozos de cimentación y de los pilotes y micropilotes.

Los pozos de cimentación se apoyan sobre el firme. Normalmente se utiliza uno para cada pilar, se unen con vigas de arriostramiento o re reparten bajo muros de carga. Se suelen realizar con hormigón en masa y hormigón armado, ciclópeo, así como fábricas de ladrillo y morteros de cal.

Trabajan básicamente a compresión.

En cuanto a los pilotes y los micropilotes, la diferencia básica y fundamental entre ambos radica en su diámetro de tal forma que, mientras que los micropilotes presentan un diámetro de entre doce y veintidós centímetros, la envergadura del diámetro de los pilotes es mucho mayor. En ambos casos hablamos de cimentaciones profundas sin embargo, su función estructural puede ser tanto de apoyo sobre el firme de forma directa, donde su punta descansa en el mismo, como por rozamiento entre el pilote y el terreno; ésto, además de ser una cimentación profunda, también es considerada como una cimentación flotante ya que no apoya en el firme si no que el terreno que lo envuelve por rozamiento es lo que acaba por determinar su flotación.

Generalmente, el material que se utiliza para realizar pilotes a día de hoy es el hormigón armado sin embargo, también pueden ser llevados a cabo, entre otros,  con camisas de acero; en otras épocas se llegaron a realizar pilotes de hormigón en masa e incluso de madera.

Nunca se ha de olvidar que para evitar futuros problemas en el edificio, un detallado y exhaustivo estudio geológico resulta fundamental y, en ocasiones, determinante, para la elección del diseño de la cimentación más adecuada.

 

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