Las cimentaciones profundas son elementos estructurales que proporcionan resistencia, estabilidad y fuerza a las edificaciones cuando el suelo superficial no cumple con las mejores condiciones para soportar la estructura.
De hecho, podemos decir que, en las zonas con mayor debilidad de tierra, esta práctica es obligatoria para garantizar la seguridad de las personas que vivirán o trabajarán en dicha edificación.
Ahora bien, es importante seleccionar el diseño de cimentaciones profundas según las características del suelo y del proyecto.
Por ello, en este artículo le explicaremos cuándo se deben hacer estas cimentaciones y cómo se hacen. Además, verá los tipos que existen y las enormes ventajas que ofrece. ¡Empecemos!
¿Qué son las cimentaciones profundas?
Son el conjunto de elementos que sirven para apoyar y fijar una estructura al terreno, de forma que pueda soportar y distribuir las cargas que recibe hacia el suelo más resistente, sin sufrir deformaciones excesivas ni desplazamientos indeseados.
Las cimentaciones directas y profundas se apoyan en las capas profundas del terreno, que tienen mayor capacidad portante que las superficiales.
También, suelen tener una profundidad mayor a 3 metros, y se emplean en edificaciones de gran altura y peso, como rascacielos, torres de comunicación o grandes puentes.
Asimismo, se utilizan cuando el terreno superficial es poco resistente o presenta problemas geotécnicos. Algunos ejemplos de esto son los suelos blandos, arcillosos, arenosos o con presencia de agua.
No olvide que las cimentaciones profundas son una herramienta estructural clave en ingeniería civil para transferir la carga de las edificaciones a las capas de suelo más duras y resistentes.
¿Cuándo debe hacerse una cimentación profunda?
Las cimentaciones poco profundas o muy profundas se hacen considerando el tipo y la magnitud de las cargas que debe soportar la estructura, las características geológicas y geotécnicas del terreno, el nivel freático, la normativa vigente y el presupuesto disponible.
En ese sentido, se recomiendan cuando:
- La estructura tiene unas cargas muy elevadas o muy concentradas, que superan la capacidad portante del terreno superficial.
- El terreno superficial es poco resistente o inestable, y presenta riesgos de asentamientos diferenciales, deslizamientos o licuefacción.
- El terreno de la superficie está afectado por agentes externos, como la erosión, la corrosión o la contaminación.
- El terreno tiene una gran variabilidad espacial o temporal, lo que dificulta el diseño y el control de la cimentación.
- Se requiere una mayor rigidez o estabilidad de la estructura frente a acciones horizontales, como el viento o los sismos.
- Busca minimizar el impacto ambiental de la obra o aprovechar mejor el espacio disponible.
Clasificación de las cimentaciones profundas
Los tipos de cimentaciones profundas que existen son:
Muros pantalla
Son elementos estructurales verticales que se construyen en el perímetro de la excavación, antes de realizar el vaciado del terreno.
Su función es contener las tierras y el agua, y así evitar el colapso de las paredes de la excavación.
Además, pueden actuar como cimentación de la estructura, transmitiendo las cargas al terreno mediante rozamiento o punta.
Por su parte, los muros pantalla se pueden ejecutar mediante diferentes técnicas, como el hincado, la perforación o el fresado.
El material más utilizado para su construcción es el hormigón armado, aunque también se pueden emplear otros materiales, como el acero o el plástico.
Cimentaciones profundas por sustitución
Estas se emplean cuando existe una extracción previa del terreno y se sustituye todo ese material por otro mucho más resistente.
En otras palabras, se hace un hueco, se extrae el material actual y se rellena con un material de más resistencia y calidad estructural. El material más utilizado para este tipo de cimentaciones es el hormigón.
Por supuesto, la resistencia es óptima y su estabilidad garantiza que la edificación se mantenga en perfecto estado por décadas.
Algunos ejemplos de este tipo de cimentaciones son los pilares, las columnas de grava o las columnas de suelo-cemento.
Cimentaciones profundas por flotación
Las cimentaciones profundas por flotación son aquellas que se realizan mediante la introducción de un material menos denso que el terreno en el que se apoya, que suele ser el aire, inyectado por medio de tubulones a la estructura.
El objetivo es reducir el peso de la estructura y aumentar de forma importante la capacidad portante.
Cimentación por pilares
Es muy parecido a la sustitución, pero con la diferencia de que en el terreno se usan unos elementos verticales de forma circular u ovalada, y hechos de hormigón armado, mediante técnicas como hincado o perforación.
Cabe mencionar que la capacidad de carga en cimentaciones profundas por pilares es alta porque se usa en suelos blandos, y esto permite que la profundidad de trabajo sea grande.
Además de esto, es frecuente que en los proyectos de ingeniería civil más altos se utilicen estas cimentaciones para aportar más resistencia cortante u horizontal a la edificación, ideal para fuertes vientos.
Cimentación profunda por pilotes
Los pilotes en cimentaciones profundas tienen el objetivo de introducir en el terreno unos elementos verticales de hormigón armado, acero o madera, mediante la técnica del hincado o perforación.
En este caso, la forma de los pilotes es circular, cuadrada o rectangular, y pueden llegar a medir entre 15 y 60 metros de longitud. Un detalle interesante es que las cimentaciones profundas por pilotes son empleadas en proyectos con cargas muy elevadas y concentradas, o cuando las cargas superan la capacidad portante del terreno.
Cimentación profunda con micropilotes
Es muy parecida a las cimentaciones profundas por pilotes, pero con la diferencia de que se trabaja con elementos verticales de menor diámetro, que suelen ser de 30 cm o menos, y que se encajan por medio de la perforación.
Los micropilotes están formados por una barra o tubo metálico rodeado de una lechada de cemento.
Cajones de cimentación
Los cajones de cimentación son unos elementos estructurales huecos que se construyen en superficie y se hunden en el terreno mediante su propio peso o mediante la extracción de aire o agua de su interior.
Tienen una forma prismática o cilíndrica, y suelen tener una longitud entre 10 y 100 metros.
Proceso constructivo de cimentaciones profundas
Para construir las cimentaciones profundas ideales, debe seguir estos pasos:
- Estudio geotécnico: realizar una serie de ensayos e investigaciones sobre el terreno para determinar sus características físicas, mecánicas e hidráulicas, y así poder elegir el tipo de cimentación más adecuado.
- Diseño estructural: hacer los cálculos y los planos necesarios para definir las dimensiones, la forma, el material y la disposición de los elementos de la cimentación.
- Ejecución: construir los elementos de la cimentación en el terreno y colocarlos en su lugar.
- Control de calidad: realizar pruebas y verificaciones sobre los elementos de la cimentación, para comprobar que se han ejecutado de forma correcta.
Ventajas de las cimentaciones profundas
Las ventajas de las cimentaciones profundas son:
- Permiten aprovechar las capas más resistentes del terreno.
- Ayudan a transmitir las cargas a mayor profundidad.
- Se pueden adaptar a diferentes tipos de terreno, incluso a aquellos que presentan problemas geotécnicos o hidrológicos.
- Minimizan el impacto ambiental de la obra, al reducir la excavación y el movimiento de tierras.
- Optimizan el espacio disponible, al permitir construir estructuras más altas y pesadas
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