Tipos de cimentaciones en la construcción

Su función principal es transmitir las cargas de la estructura al terreno de forma segura, garantizando la estabilidad, durabilidad y seguridad de la obra a lo largo del tiempo.

La elección del sistema de cimentación depende de múltiples factores: las características geotécnicas del terreno, las cargas estructurales, la presencia de agua subterránea, las condiciones de ejecución y las limitaciones del entorno. Por ello, conocer los tipos de cimentaciones es fundamental para seleccionar la solución más adecuada en cada proyecto.

A continuación, analizamos los sistemas más utilizados en ingeniería civil y edificación.

Qué es la cimentación y cuál es su función estructural

La cimentación es el conjunto de elementos estructurales encargados de transmitir las cargas de la estructura al terreno portante. Su diseño busca evitar problemas como:

• Asentamientos diferenciales

• Pérdida de capacidad portante del terreno

• Inestabilidad estructural

• Daños en la superestructura

Para ello, el proyecto de cimentación debe basarse en un estudio geotécnico detallado, que permita conocer la resistencia, estratigrafía y comportamiento del suelo. En función de la profundidad de apoyo y del modo en que transmiten las cargas, las cimentaciones se clasifican generalmente en cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas.

Cimentaciones superficiales

Las cimentaciones superficiales se utilizan cuando el terreno competente se encuentra a poca profundidad y tiene capacidad suficiente para soportar las cargas de la estructura. Suelen emplearse en edificaciones residenciales, industriales y pequeñas infraestructuras.

Zapatas aisladas

Las zapatas aisladas son uno de los sistemas más comunes en estructuras porticadas de hormigón o acero. Su función es transmitir las cargas puntuales de pilares al terreno.

Características principales:

• Distribuyen la carga en una superficie mayor

• Se emplean en terrenos con buena capacidad portante

• Pueden ser cuadradas, rectangulares o circulares

Zapatas combinadas

Las zapatas combinadas se utilizan cuando dos o más pilares comparten la misma cimentación. Esto suele ocurrir cuando los pilares están muy próximos o cuando existen limitaciones de espacio, como en edificaciones colindantes.

Este sistema permite repartir las cargas de forma más uniforme y reducir posibles excentricidades.

Zapatas corridas

Las zapatas corridas se emplean principalmente en muros de carga o muros estructurales.

Se caracterizan por:

• Tener una geometría longitudinal continua

• Distribuir la carga linealmente sobre el terreno

• Utilizarse habitualmente en viviendas unifamiliares o edificaciones de pequeña escala

Losas de cimentación

La losa de cimentación es una solución que cubre toda la superficie de la estructura. Se utiliza cuando el terreno presenta baja capacidad portante o cuando las cargas deben distribuirse sobre una superficie amplia.

Entre sus ventajas destacan:

• Reducción de asentamientos diferenciales

• Mayor rigidez estructural

• Distribución uniforme de cargas

Cimentaciones indirectas o profundas

Las cimentaciones indirectas son aquellas que tienen una gran profundidad en relación con su dimensión transversal, por lo que también se conocen como cimentaciones profundas.

Estas soluciones se emplean cuando los estratos superficiales del terreno no presentan suficiente capacidad portante. En estos casos, la cimentación se ejecuta hasta alcanzar capas más profundas y resistentes del suelo, generalmente situadas a más de 3 metros de profundidad. El objetivo es transmitir las cargas estructurales hacia estos estratos más competentes, garantizando la estabilidad de la construcción.

A continuación, se presentan los principales tipos de cimentaciones profundas utilizados en ingeniería civil. 

Pilotes

Los pilotes son elementos estructurales alargados que permiten transferir las cargas de una estructura hacia estratos profundos del terreno o hacia capas de roca más resistentes. Se utilizan especialmente cuando el terreno superficial presenta baja capacidad portante o cuando la estructura está sometida a cargas importantes. Además de transmitir cargas verticales, los pilotes también ayudan a resistir cargas laterales, como las provocadas por el viento o por acciones sísmicas. Asimismo, constituyen una solución eficaz para prevenir asentamientos diferenciales. 

Pilotes prefabricados

Los pilotes prefabricados forman parte del grupo de pilotes de desplazamiento. Se fabrican previamente y posteriormente se introducen en el terreno mediante diferentes técnicas de hinca.

Entre los métodos de instalación más habituales se encuentran:

• Hinca por percusión mediante golpes de maza

• Hinca mediante vibración

• Sistemas hidráulicos de empuje

Estos pilotes pueden estar formados por un solo tramo o por varios tramos unidos entre sí, dependiendo de la profundidad requerida.

Pilotes hormigonados in situ

Los pilotes hormigonados in situ se ejecutan directamente en obra. Su construcción consiste en realizar una perforación en el terreno donde posteriormente se introduce la armadura y se rellena con hormigón.

Existen dos métodos principales de ejecución:

• Mediante excavación previa del terreno

• Mediante desplazamiento del terreno durante la perforación

Este sistema permite adaptarse a diferentes condiciones geotécnicas y profundidades.

Muros pantalla

Los muros pantalla son una solución de cimentación profunda muy utilizada en edificaciones de gran altura o en proyectos con excavaciones profundas.

Su función principal es contener los empujes del terreno y evitar deformaciones del mismo, especialmente en entornos urbanos donde existen construcciones cercanas. Además, estos elementos pueden asumir cargas verticales transmitidas por otros elementos estructurales y contribuyen a reducir el riesgo de daños en edificaciones colindantes durante las excavaciones.

Cálculo de cimentaciones en ingeniería civil

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 o infraestructuras. 

Análisis de cargas 

En primer lugar, se analizan todas las cargas que actuarán sobre la estructura:

• Cargas permanentes (peso propio, acabados, instalaciones)

• Cargas variables (personas, vehículos, mobiliario)

• Cargas accidentales o excepcionales (viento, sismo, nieve)

Estudio geotécnico del terreno

El estudio geotécnico permite determinar las características del suelo, entre ellas:

• Capacidad portante

• Compresibilidad

• Cohesión

• Permeabilidad

Estos parámetros son fundamentales para seleccionar el tipo de cimentación más adecuado.

Selección del sistema estructural

Posteriormente se define el sistema estructural más adecuado para la obra, que puede ser de hormigón armado, acero, madera u otros materiales, dependiendo de factores como el uso de la estructura, las cargas, los costes o los plazos de ejecución.

Dimensionamiento estructural

En esta fase se calculan las dimensiones y resistencias necesarias de los elementos estructurales como:

• Columnas

• Vigas

• Losas

• Muros estructurales

Diseño de la cimentación

El diseño de la cimentación se realiza a partir del estudio geotécnico y de los resultados del cálculo estructural. En esta etapa se determina el tipo de cimentación más adecuado, sus dimensiones y los detalles constructivos necesarios para su ejecución.

Verificación estructural

Posteriormente se realizan comprobaciones y verificaciones para garantizar que la solución adoptada cumple con los requisitos de seguridad, estabilidad y normativa vigente.

Elaboración de la documentación técnica

Finalmente se desarrolla la documentación técnica del proyecto, que incluye:

• Planos estructurales

• Memorias de cálculo

• Detalles constructivos

• Especificaciones técnicas

En Inviasa, el desarrollo de proyectos de ingeniería civil se aborda desde un enfoque técnico integral, evaluando las condiciones del terreno, las necesidades estructurales y los requisitos constructivos para seleccionar las soluciones de cimentación más adecuadas en cada proyecto. Contáctanos y te ayudamos a hacer realidad tu proyecto.