Las cimentaciones superficiales son un componente fundamental en la construcción de edificaciones. Desde la estabilidad de un hogar hasta la seguridad de una estructura comercial, la elección y diseño adecuados de las cimentaciones superficiales pueden marcar la diferencia entre un proyecto exitoso y uno con problemas estructurales.
En este blog post, te presentaremos una guía completa sobre las cimentaciones superficiales, cubriendo desde su definición y tipos hasta los pasos para su diseño y construcción. También te brindaremos información actualizada sobre las mejores prácticas en este campo y recomendaciones para un trabajo exitoso.
¿Qué son las cimentaciones superficiales?
Las cimentaciones superficiales, también conocidas como cimentaciones directas, son un tipo de base estructural que se apoya directamente sobre el suelo, sin extenderse a grandes profundidades. Su función principal es distribuir las cargas de la estructura de manera uniforme sobre el terreno, evitando concentraciones que podrían ocasionar hundimientos o fallas.
Características principales de las cimentaciones superficiales
- Profundidad: Se caracterizan por su escasa profundidad, generalmente no superando los 3 metros.
- Economía: Su construcción suele ser más económica que la de las cimentaciones profundas.
- Simplicidad: Su diseño y ejecución son relativamente sencillos.
- Versatilidad: Se adaptan a una amplia variedad de terrenos y estructuras.
Diferencias entre cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas
La principal diferencia radica en la profundidad de ambas. Las cimentaciones superficiales se apoyan en las capas superiores del suelo, mientras que las cimentaciones profundas se hincan en estratos más profundos y resistentes.
Tipos de cimentaciones superficiales
Existen varios tipos de cimentaciones superficiales, cada uno diseñado para adaptarse a diferentes proyectos y tipos de suelo. Algunos de estos tipos incluyen:
- Zapatas: Son elementos de cimentación aislados que se utilizan para soportar pilares o columnas.
- Zapatas corridas: Son elementos de cimentación superficial que soportan muros de carga distribuyendo linealmente las cargas en el suelo.
- Zapatas aisladas: Son cimientos superficiales que transmiten la carga de una columna al suelo, ampliando la superficie de apoyo.
- Zapatas combinadas: Son cimientos únicos que soportan dos o más columnas adyacentes cuando las zapatas aisladas no son viables.
- Losas de cimentación: Son placas de hormigón que se utilizan para distribuir las cargas de la estructura sobre una superficie amplia.
La elección del tipo adecuado dependerá de las características específicas del suelo y de la estructura a construir.
11 pasos para diseñar cimentaciones superficiales
El diseño de una cimentación superficial requiere una serie de pasos fundamentales para garantizar su eficacia y seguridad. Estos pasos son los siguientes.
Información básica del proyecto
Es fundamental contar con la información básica de tu proyecto, la cual incluye la localización, el diseño del proyecto y la información estructural, que abarca tanto la ubicación como la magnitud de las cargas.
Exploración del suelo
Ten en cuenta explorar el suelo, lo que implica examinar la geología y la estabilidad del terreno, sus condiciones geotécnicas, los perfiles estratigráficos, su caracterización física, así como la mecánica e hidráulica del suelo. Además, es importante considerar la ubicación del nivel freático y de las rocas, así como aquellos suelos que presenten un comportamiento difícil.
Determinación de las propiedades del diseño
Definición de las propiedades del suelo y la roca a considerar en el diseño.
Profundidad mínima de las cimentaciones superficiales
Determina la profundidad mínima que debe tener la cimentación de tu proyecto, teniendo en cuenta la resistencia del suelo, el nivel freático, la posibilidad de expansión del agua, el riesgo de socavación, la susceptibilidad a la licuación y otras consideraciones relevantes.
Dimensiones de la cimentación
El encargado o el especialista en geotecnia, teniendo en cuenta los elementos estructurales y geotécnicos, debe determinar cuáles van a ser las dimensiones B y L con el fin de abordar un diseño. Estas dimensiones deben ser reevaluadas luego de verificar las condiciones de excentricidad con las que cuenta la cimentación.
Capacidad de carga
Es fundamental seguir los lineamientos relacionados con la estimación de la capacidad de carga admisible o última en las rocas y suelos. El ingeniero geotécnico, basándose en su experiencia y buen juicio, será quien elija los lineamientos más adecuados para el tipo de construcción, considerando las condiciones del diseño.
Evaluación de los asentamientos
Al igual que en la determinación de la capacidad de carga, es fundamental que evalúes la magnitud y el tiempo del asentamiento diferencial y total, considerando el tipo de suelo.
Comparación de los asentamientos
En el momento en que compares los asentamientos diferenciales calculados con los tolerables, y estos resulten ser menores o iguales a los tolerables, significa que la capacidad de carga es aceptable. Esto se debe a que cumple con los lineamientos y criterios para garantizar la estabilidad. Sin embargo, si ocurre lo contrario, es necesario que reevalúes los aspectos geométricos, consideres la implementación de medidas correctivas o incluso evalúes la posibilidad de cambiar el tipo de cimentación.
Análisis de estabilidad
Independientemente de la metodología que utilices, ya sea LRFD o ASD, es importante que realices el análisis de estabilidad global de las cimentaciones que se encuentren sobre o cerca de un talud, o de las cimentaciones de terraplenes que estén construidas sobre suelos blandos. Para ello, puedes emplear métodos de cálculo como los del equilibrio límite.
Para las cimentaciones superficiales que soporten cargas horizontales, como las cimentaciones de estructuras de contención o los estribos de puentes, es fundamental verificar su estabilidad ante desplazamientos.
Subpresión, drenaje y protecciones
Además del análisis de estabilidad, es de gran importancia que, dentro del diseño de la cimentación superficial, el ingeniero geotecnista realice las verificaciones y los diseños complementarios necesarios. Estos elementos deben formar obligatoriamente parte del estudio geotécnico que se realice, así como también deben tenerse en cuenta las actividades del siguiente paso.
Recomendaciones constructivas y especificaciones de planos
Aunque las cimentaciones superficiales se emplean con frecuencia para soportar obras de drenaje, estructuras de contención y puentes, no se deben utilizar en los siguientes casos:
- Cuando están afectadas por la socavación.
- En terraplenes.
- En suelos que son susceptibles de licuación.
- Bajo los muros de tierra armada.
Condiciones que deben cumplir las cimentaciones superficiales
Las cimentaciones superficiales deben cumplir ciertas condiciones, como la estabilidad global, la estabilidad frente al hundimiento, la estabilidad frente al deslizamiento, la estabilidad frente al vuelco y la capacidad estructural del cimiento. A continuación, vamos a explicar cada una de estas condiciones de forma más detallada.
Estabilidad global
Las estructuras y sus cimentaciones pueden presentar fallas globales sin que se generen previamente otras fallas locales. Este tipo de fallas son comunes en medias laderas o en los taludes.
Estabilidad frente a los hundimientos
Este tipo de falla puede ocurrir cuando la carga actuante sobre el terreno, que se encuentra bajo la acción de cualquier elemento de cimentación, supera su capacidad de hundimiento.
Estabilidad frente a los deslizamientos
Cuando una cimentación entra en contacto con un terreno, puede someterse a tensiones de corte. Si estas tensiones son mayores que la resistencia del contacto, es posible que se produzcan deslizamientos entre los dos elementos, el terreno y la cimentación.
Estabilidad frente al vuelco
Los vuelcos son comunes en las estructuras que están cimentadas sobre terrenos cuya capacidad portante es mayor que la necesaria para sostener la cimentación. En caso contrario, antes de que se produzca el vuelco, se generaría el hundimiento de la cimentación.
Capacidad estructural de la cimentación
Los esfuerzos que se presentan en los elementos estructurales que forman parte de la cimentación, al igual que cualquier otro tipo de elemento estructural, pueden ser capaces de sobrepasar la capacidad resistente con la que cuentan. Por lo tanto, es fundamental considerar el estado límite último, al igual que se hace con los demás elementos estructurales.
Estas condiciones son fundamentales para garantizar la seguridad y estabilidad de las estructuras construidas sobre cimentaciones superficiales.
Consideraciones adicionales para construir cimentaciones superficiales
Además de los pasos para elaborar cimentaciones superficiales, también te recomendamos tener en cuenta las siguientes sugerencias.
- Normas y códigos de construcción:Es importante seguir las normas y códigos de construcción locales o nacionales al diseñar y construir cimentaciones superficiales.
- Experto en geotecnia:Se recomienda consultar con un ingeniero geotécnico para obtener un análisis detallado del suelo y recomendaciones específicas para el diseño de la cimentación.
- Materiales de calidad:Es fundamental utilizar materiales de alta calidad y resistencia en la construcción de las cimentaciones.
- Supervisión y control de calidad:Se debe realizar una supervisión y control de calidad durante la construcción de la cimentación para garantizar que se cumplan las especificaciones del diseño.
Dominar el arte de las cimentaciones superficiales es fundamental para cualquier profesional de la construcción. Desde la elección del tipo adecuado hasta el diseño y la construcción, cada paso es crucial para garantizar la seguridad y estabilidad de las estructuras. Con esta guía completa, esperamos haber proporcionado a los profesionales de la construcción los conocimientos y herramientas necesarios para llevar a cabo proyectos exitosos de cimentaciones superficiales en Bogotá, Colombia y más allá.
Construcción de cimentaciones superficiales
La construcción de cimentaciones superficiales implica una serie de pasos cruciales:
- Excavación del terreno: Se realiza la excavación de acuerdo a las dimensiones y profundidad establecidas en el diseño.
- Encofrado de la cimentación: Se instalan los encofrados que darán forma a la cimentación.
- Colocación de la armadura de acero: Se coloca la armadura de acero, que proporcionará resistencia a la cimentación.
- Vaciado del hormigón: Se vierte el hormigón en los encofrados, asegurando un correcto vibrado para eliminar burbujas de aire.
- Curado del hormigón: Se mantiene el hormigón húmedo durante un período de tiempo para garantizar su correcto fraguado y resistencia.
Ventajas y desventajas de las cimentaciones superficiales
Ventajas
- Bajo costo de construcción: Son más económicas que las cimentaciones profundas.
- Facilidad de construcción: Su ejecución es relativamente sencilla y rápida.
- Adecuadas para terrenos con buena capacidad portante: Son ideales para terrenos con buena capacidad para soportar las cargas de la estructura.
Desventajas de las cimentaciones superficiales
- No son adecuadas para estructuras con grandes cargas: No son apropiadas para soportar estructuras con cargas muy elevadas, ya que podrían sobrepasar la capacidad portante del suelo.
- Pueden ser propensas a los movimientos del terreno: En terrenos con movimientos o expansiones, las cimentaciones superficiales pueden verse afectadas, ocasionando fisuras o desniveles en la estructura.
Aplicaciones de las cimentaciones superficiales
Las cimentaciones superficiales encuentran una amplia gama de aplicaciones en la construcción, siendo especialmente utilizadas en:
- Viviendas unifamiliares: Son la opción más común para cimentaciones en este tipo de construcciones.
- Edificios de poca altura: Se utilizan en edificios de dos a cuatro pisos, siempre que las cargas y las características del suelo lo permitan.
- Muros de contención: Sirven para contener tierras en terrenos con desniveles o para evitar deslizamientos.
- Vallas: Se utilizan para soportar vallas perimetrales o cercas.
- Naves industriales: Se emplean en naves industriales de pequeña a mediana envergadura, siempre que el suelo tenga la capacidad portante adecuada.
Las cimentaciones superficiales se erigen como elementos fundamentales en el mundo de la construcción, proporcionando soporte y estabilidad a una amplia variedad de estructuras. Su simplicidad, economía y versatilidad las convierte en una opción atractiva para diversos proyectos.
Sin embargo, es crucial realizar un análisis exhaustivo del terreno, las cargas de la estructura y las condiciones climáticas para garantizar un diseño y una construcción adecuados.
¿Te ha resultado útil este blog post sobre cimentaciones superficiales?
¡Déjanos tu comentario! Comparte tu experiencia con las cimentaciones superficiales, tus dudas o preguntas. También puedes suscribirte a nuestro blog para recibir más información sobre este tema y otros relacionados con la construcción.
¿Necesitas ayuda con el diseño o construcción de cimentaciones superficiales?
¡Contáctanos! Ponemos a tu disposición nuestro equipo de expertos en geotecnia e ingeniería civil para asesorarte y ofrecerte soluciones personalizadas para tu proyecto.
Pingback: Pilotes de cimentación: Proceso constructivo ✅