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Cimentaciones

Cálculo geotécnico de cimentaciones

Una cimentación constituye el elemento de transmisión de cargas al terreno de una estructura. En función de su geometría y la forma de transmitir las cargas podemos distinguir tres tipos de cimentaciones:

Cimentaciones superficiales

Se trata de cimentaciones donde la superficie de apoyo sobre el terreno es considerablemente más grande que su canto o dimensión vertical. El concepto de superficial, se refiere más a su extensión en planta que a la cota de apoyo, al contrario de lo que le sucede a los pilotes que debido a su penetración en el terreno, reciben el nombre de cimentaciones profundas.

Dentro de cimentaciones superficiales se han considerado en este apartado: zapatas, pozos y losas. Se han englobado los pozos dentro de esta clasificación dado que a lo que en cálculos geotécnicos se refiere se determinan de forma similar a las zapatas o losas.

Para el cálculo de una cimentación superficial en un estudio geotécnico, es necesario determinar fundamentalmente la tipología de cimentación más adecuada, la profundidad y nivel geotécnico de apoyo, la capacidad portante o tensión admisible del terreno para dicha tipología y dimensiones de cimentación, los asientos admisibles para las cargas esperadas y en el caso de losas, frecuentemente el módulo de balasto vertical.

Además aunque no se ha considerado dentro de esta categoría habría que analizar la presencia o no del nivel freático, agresividad del terreno al hormigón, taludes de excavación y proceso constructivo y problemáticas geotécnicas concretas como pueden ser cimentar sobre suelos blandos o compresibles, suelos colapsables, arcillas expansivas, cavidades, cargas próximas, etc.

Cimentaciones profundas (pilotes)

Las cimentaciones profundas son elementos de gran longitud en comparación con su sección transversal. Dentro de esta categoría solo se han considerado los pilotes aunque existen otros tipos de cimentaciones profundas. Los pilotes pueden dividirse en función del proceso constructivo en pilotes hormigonados“in situ” y pilotes hincados. Usualmente son de hormigón aunque también se emplean  metálicos o de madera.

Como se ha comentado anteriormente también existen otros tipos de cimentaciones profundas como pueden ser las pantallas de hormigón, habitualmente usadas como contención de tierras, los micropilotes o las columnas de grava o suelo cemento. Estas tipologías serán tratadas en el apartado siguiente de cimentaciones especiales.

Las cimentaciones profundas suelen emplearse cuando no existe un terreno superficial o poco profundo con una capacidad portante suficiente para soportar las cargas trasmitidas por la estructura, se quieren limitar los asientos o las condiciones de ejecución de una cimentación superficial son muy complejas como puede ser las excavaciones bajo el nivel freático en terrenos muy permeables o las excavaciones en terrenos con pendiente y cuya estabilidad está comprometida o cargas muy elevadas y concentradas.

Para el estudio geotécnico de una cimentación mediante pilotaje es necesario determinar, al menos, el nivel o niveles geotécnicos de apoyo de los pilotes y sus propiedades geotécnicas, la carga admisible del pilote, resistencia por fuste y punta, estimación de asientos y de rozamiento negativo si corresponde.

Además aunque queda fuera del alcance de esta categoría debería definirse el proceso constructivo como puede ser la estabilidad de la excavación de la perforación y el posible el uso de lodos bentoníticos o polímeros o revestimientos metálicos perdidos o recuperable o la facilidad o dificultad de atravesar los distintos niveles geotécnicos.

Cimentaciones especiales

Dentro de este apartado se han englobado todas aquellas cimentaciones que no suelen ser las habituales y que suelen requerir un estudio especial. Cabe comentar los micropilotes, pantallas de hormigón, columnas de suelo/cemento o pilotes mix, columnas de grava y los cajones indios.

Con un carácter únicamente informativo indicaros que un estudio geotécnico de una cimentación debería dar respuesta, al menos, a lo siguiente:

Tipología de cimentación

  • Cota prevista de apoyo y nivel o niveles geotécnicos de empotramiento.
  • Caracterización geotécnica de los distintos niveles litológicos.
  • Parámetros para el dimensionado de la cimentación (tensión admisible, asientos, módulo de balasto vertical u horizontal, resistencia por fuste y punta de los pilotes, carga admisible pilote, etc).
  • Presencia del nivel freático y su posible evolución.
  • Agresividad del terreno y agua freática.
  • Estabilidad de la ladera sobre la que se asienta la cimentación.
  • Presencia de rellenos antrópicos, suelos expansivos, colapsables, blandos, sensitivos,  etc y posibles soluciones geotécnicas al respecto.
    Usos anteriores de la parcela con posible incidencia en la cimentación (antiguas canteras o escombreras, minería subterránea, terrenos sobre antiguos humedales o terrenos ganados al mar, etc).
  • Riesgos previsibles asociados a la cimentación como puede ser la sismicidad, presencia de cavidades o sobrecargas próximas.

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