La cimentación se define como la parte de una estructura que se encarga de conectar y transmitir la carga desde la estructura hasta el suelo. El suelo solido en el que descansa una cimentación se denomina como lecho de la cimentación. La base es la encargada de transmitir su propio peso y el de la estructura al suelo, de tal modo que no se exceda la capacidad de la carga definitiva del suelo y así el asentamiento sea tolerable.

¿Por qué es necesaria una cimentación?

La cimentación se necesita para que cumpla los siguientes aspectos.

  • Para distribuir el peso de una estructura sobre un área grande de tierra.
  • Con el fin de evitar los asentamientos desiguales
  • Para evitar o prevenir los movimientos laterales de la estructura
  • La cimentación ayuda a aumentar la estabilidad estructural

¿Por qué existen diferentes tipos de cimentaciones?

Como ya se sabe existen diferentes tipos de suelo y su capacidad de carga también es diferente. Esto quiere decir que dependiendo del suelo, la carga de la estructura y su tamaño, los ingenieros deciden entre los diferentes tipos de cimentaciones la que sea más acorde para el tipo de suelo.

Tipos de cimentaciones

 

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Por lo general todas las cimentaciones son divididas en dos categorías, estas categorías son cimentaciones profundas y poco profundas. El uso de cada una de ellas depende de la profundidad del suelo en donde es localizada la base. Esto quiere decir que si el ancho de la base es mayor con respecto a la profundidad de la base, debe ser etiquetada como cimentación poco profunda y si por el contrario se evidencia que el ancho de la base es más pequeña con respecto a la profundidad esta cimentación se denomina como profunda.

Cimentación superficial

La cimentación superficial es una parte de la construcción que se encarga de repartir la fuerza que una estructura le transmite por medio de sus elementos de apoyo sobre la superficie de un terreno con gran tamaño que se encuentra en la capacidad de soportar la carga de la estructura.

Se considera una cimentación superficial en el momento que esta cuenta con 0,50 m. y 4 m. de profundidad, o en el momento en que las tensiones admisibles con las que cuentan las diferentes capas del suelo que se encuentran en el lugar de la construcción facilitan el apoyo de la edificación de forma directa sin que se puedan presentar asientos excesivos de la estructura que provoquen daños y afecten la función de la estructura; en el caso de que se presenten estos tipos de inconvenientes, se utilizará la cimentación profunda.

Asientos diferenciales en las cimentaciones superficiales
No se debe dejar de lado la posibilidad de que en un mismo solar se pueda llegara a encontrar diferentes tipos de terreno en donde se construirá una misma estructura; esto puede llegar a generar asientos diferenciales de gran peligro a pesar de que los valores de los asientos totales arrojen resultados como admisibles. A continuación, te enseñaremos varios ejemplos de cimentaciones superficiales.

Zapatas aisladas

 

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Las zapatas aisladas por lo general se utilizan en las cimentaciones poco profundas o superficiales con el objetivo de transportar y extender cargas concentradas, que son creadas por diferentes elementos como los pilares, las columnas, etc. Las zapatas aisladas pueden ser construidas con material no reforzado o reforzado. A pesar de esto, en el caso de que se utilice una base no reforzada, el alto de la base tiene que ser mayor con el fin de proporcionar la separación de la carga necesaria.

¿En qué momento utilizar las zapatas aisladas?

Es importante que las zapatas aisladas se utilicen en el momento en el que estamos seguros de que no se va a presentar algún tipo de asentamiento variable en toda la estructura. No se recomienda el uso de las zapatas aisladas para que soporten cargas generalizadas. En este último caso expuesto se debe hacer uso de otros tipos de zapatas como son la losa de cimentación o la zapata corrida (Continua).

Zapatas corridas

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Las zapatas corridas son utilizadas con normalidad en muros. Estas posiblemente cuentan con una sección rectangular, estrechada cónicamente o escalonada. Las dimensiones con las que cuentan están directamente relacionadas con la carga que se pretende soportar, la presión admisible sobre el terreno y la resistencia a la comprensión del material.

Por facilidad en las construcciones la altura mínima que se adopta en los cimientos de hormigón es de 30 cm. aproximados. En el caso de que las alturas sean mayores se realizan de forma escalonada teniendo en cuenta su ángulo de reparto de las presiones.

En el momento que la tierra se intente desmoronar o que el cimiento se deba escalonar, se deben utilizar encofrados, los encofrados son sistemas de moldes temporales o permanentes que se usan con la finalidad de darle forma al hormigón o algunos otros materiales similares como por ejemplo el tapial antes de fraguar. En el caso de que los cimientos estén hechos de hormigón apisonado, se pueden hormigonar sin la necesidad de estos.

Cuando por necesidad del proyecto el trabajo de cimentación se deba interrumpir, es recomendable que se corte en escalones la junta vertical con el fin de lograr una unión correcta con el tramo que sigue. De igual forma se deben colocar hierros de armadura para reforzar la unión.

Según el Código Técnico de la Edificación CTE, las zapatas corridas son las que se encargan de recoger más de tres pilares. Este código las considera distintas en comparación con las zapatas combinadas, que cuentan con la capacidad de recoger dos pilares. Esta comparación ha sido debatida debido a que una zapata combinada se encuentra perfectamente en la capacidad de soportar tres pilares.

Zapatas combinadas

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Entre la categoría de las cimentaciones superficiales se encuentran las zapatas combinadas estas se utilizan debido a que en el momento de predimensionar los cimientos, la distancia que se presenta entre zapatas resulte ser muy pequeña, o en otros casos puede llegar a superponerse. Estas situaciones arrojan dos problemas que son los siguientes.

  • Cuando se presentan alguna posibilidad de desmoronamiento del terreno; esto va a requerir del uso de los encofrados en el momento de abrir los pozos.
  • El otro inconveniente que se debe subsanar se debe a la influencia que genera cada zapata sobre el suelo activo de la zapata que se encuentra próxima, esto se conoce con el termino de superposición de bulbos. En este caso es donde se requiere del uso de una zapata combinada.

Losas de cimentación

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Las losas de cimentación, o también conocidas como plateas de fundación p cimentaciones por placa, esta es una cimentación superficial que se dispone en plataforma, esta tiene como finalidad transmitir las cargas de la estructura al terreno distribuyendo los esfuerzos de forma uniforme.

Estas losas se caracterizan por llevar una armadura principal en su parte superior con el ánimo de contrarrestar la contrapresión del terreno y el empuje que causa el agua subterránea, también cuenta con una armadura en su parte inferior, justo debajo de las paredes portantes y pilares, que se encarga de excluir lo que más se pueda la producción de las flechas desiguales.

En los momentos en que los terrenos cuenten con poca resistencia para cimentar (capacidad inferior a 1 Kg/cm2), puede suceder que las zapatas de los pilares aislados intenten juntarse.

¿En qué situación usar las losas de cimentación?

A continuación, te explicaremos cuatro momentos en los que es una buena solución utilizar en tus proyectos las losas de cimentación.

  • Cuando la estructura cuenta con una superficie pequeña en comparación con su volumen un ejemplo de esto son los rascacielos, silos y depósitos.
  • En el momento que la base de los cimientos que se calcula resulta tal que la transmisión de la carga a 45º representa cierta profundidad en exceso.
  • Cuando el terreno cuenta con una estratificación desigual y son previstos asientos irregulares.
  • En el momento que el terreno que se utiliza para asentar es flojo y cuenta con un gran espesor y en el caso de utilizar pilotes al momento de colocarlos serian muy exagerados en su tamaño.

Cimentaciones profundas

Existen varios tipos de cimentaciones profundas a continuación te contaremos cuales son las más utilizadas.

Cimentación de pilotes

La cimentación de pilotes es un tipo de base profunda que se utiliza en la construcción de una estructura para transferir su carga al estrato de roca dura que se encuentra muy por debajo del nivel del suelo. En los tipos de suelos donde se utilizan los pilotes no se puede utilizar la cimentación poco profunda como por ejemplo las bases separadas. Este cimiento también se usa para evitar el levantamiento de la estructura por cargas laterales como la fuerza que ejerce el viento y los terremotos.

Tipos de suelo donde se utiliza un pilote

Por lo general la cimentación de pilotes se utiliza donde las características que presentan el suelo cerca de su superficie no son las más adecuadas para resistir cargas pesadas. La profundidad de los estratos de roca dura por lo general llegan a tener una profundidad de 5 a 50 metros (15 pies a 150 pies) desde su superficie.

La base del pilote se encarga de resistir las cargas de la estructura por la fricción que se ejerce entre la piel y el rodamiento final. El uso de la cimentación de pilotes también ayuda a prevenir el asentamiento diferencial.

Cimentación de ejes perforados o Caisson

Los ejes perforados , también conocidos como cajones, se caracterizan por ser un tipo de cimentación profunda y su acción es muy similar a la cimentación de pilote, pero se diferencia en que la cimentación es fundida in situ con alta capacidad. Este tipo de cimentación se encarga de resistir las cargas de la estructura por medio de la resistencia del eje, la resistencia del dedo o la combinación de estas dos. Los ejes perforados o cajones se construyen por medio del uso de una barrena.

Características del suelo donde se utilizan

Esta cimentación es capaz de transferir cargas de las columnas más grandes que las que transfieren los pilotes. Son utilizados en el momento que los estratos duros que se encuentran debajo del nivel del suelo son de 10 a 100 metros (25 a 300 pies )

El uso de los pozos perforados o la base del cajón no son recomendados en el momento que el suelo cuenta con depósitos profundos de arcilla o suelo granulares sueltos que contienen agua. Tampoco es recomendable utilizarlos en los tipos de suelos donde las formaciones de espeleología son difíciles de estabilizar, donde existen suelos formados por cantos rosados o cuando se evidencia la presencia del acuífero artesiano.