CONDICIONES DE UTILIZACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE CIMENTACIÓN.



Como se ha señalado al principio, el proceso de selección de un tipo de cimentación suele ser relativamente complejo, salvo en algunos casos triviales. Sin embargo, cabe establecer algunos criterios orientativos para situaciones normales, haciendo abstracción de algunos factores de tipo económico y constructivo relativos a obras de infraestructura ligados a las cimentaciones como la excavación y contención de sótanos, drenaje de filtraciones, etc. Por otra parte debemos limitarnos a las soluciones tradicionales y convencionales ya que existe una amplia variedad de patentes y sistemas más o menos sofisticados pero cuyo empleo es muy restringido, como es el caso de las columnas de grava, los cimientos celulares, las soluciones mixtas zapatas-pilotes, etc. Otras soluciones como los pilotes de madera, los pozos indios o los cajones de aire comprimido han caído en desuso y prácticamente no se utilizan en edificación. 

En la fig. 8.3 se ha intentado esquematizar el proceso de análisis de factores para elegir una tipología de cimentación. En los apartados que siguen se desarrollan con mayor detalle las líneas expuestas en dicha figura. 

Fig. 8.3  Esquema de decisión en la selección de cimentaciones (excluidos terrenos problemáticos).


 

CIMENTACIONES: CONDICIONANTES IMPUESTOS POR LOS EDiFICIOS PROXIMOS.



En un número relativamente frecuente de casos no existe completa libertad en la elección del tipo de cimentación por la existencia de edificios medianeros, obras o instalaciones que imponen determinadas limitaciones.

Pueden citarse como más tipicos los casos siguientes:

Edificios antiguos con cimentación somera, generalmente en mal estado en terreno blando o arenoso flojo. Esta situación puede obligar a:

    — Realizar las excavaciones de sótanos al abrigo de pantallas in situ o, en casos más delicados, de pantallas de pilotes poco deformables.
    — Consolidar el terreno previamente o incluso recalzar los edificios adyacentes.
    — En el caso de tener que cimentar el nuevo edificio mediante pilotes, evitar los de hinca o desplazamiento.
    — En el caso de cimentaciones por zapata o losa deben estudiarse los asientos inducidos en los edificios próximos (generalmente no son admisibles si las cargas del nuevo edificio son importantes).
    — Estudiar las eventuales modificaciones del nivel freático en el entorno, tanto si asciende por haber reducido la sección de los acuíferos, como si se deprime al realizar agotamientos para trabajar en la nueva excavación. Ambas situaciones pueden dar lugar a asientos en otros edificios.
 
Edificios ligeros cimentados sobre pilotes: Nuevas cargas superficiales pueden inducir flexiones laterales o rozamientos negativos por lo que será casi obligado cimentarlas profundamente.
 
Edificios adyacentes con cargas muy diferentes: Cuando se va a construir un edificio de gran altura y cargas junto a otro de menor importancia, este último se verá inevitablemente influido por la «cubeta de deformaciones» del primero (fig. 8.2) salvo en el caso de que éste o ambos se cimenten sobre pilotes trabajando por punta en un substrato firme.

CONDICIONANTES ECONOMICOS CONSTRUCCION DE CIMENTACIONES.



El factor económico es de muy difícil tratamiento en la cimentación de edificios y no puede contemplarse con la misma óptica que en otro tipo de obras.

Sin entrar en los aspectos deontológicos del proyecto de cimentaciones superabundantes o excesivas, cabe preguntar si es lógico ahorrar o escatimar en las ciinentaciones cuando de ellas depende el futuro de edificios de coste 50 ó 200 veces más elevado que el de los propios cimientos. Afortunadamente son muy escasos los riesgos que se corren en este tema cuando se trata de edificios importantes.

Pero existe otro aspecto del problema y es el de la errónea valoración de algunas soluciones constructivas. Muchas veces se va]oran los materiales empleados cuando lo verdaderamente costoso es la mano de obra y el tiempo empleados.

Los ejemplos son muy numerosos Colocar armaduras en el fondo de un pozo y luego encofrar un plinto armado es mucho más costoso que rellenar el pozo de hormigón en masa y bastante menos peligroso. Una cimentación por Pilotes cortos (<10 m) barrenados puede ser más barata que una cimentación superficial que exija entibación o agotamiento y con seguridad mucho más rápida. El coste de las excavaciones para zapatas o pozos puede aumentar exponencial- mente con la profundidad si hay que entibar. Una cimentación por losa puede ser más barata que una por zapatas si se cuentan los encofrados, riostras, soleras, etc. Un pilotaje puede ser más económico que una losa o al contrario, según su longitud, etc.

Se puede concluir que siempre conviene hacer una comparación entre posibles alternativas partiendo de una valoración realista de los costes de materiales, de los plazos de ejecución, de la facilidad de inspección y control y de la garantía de comportamiento bajo las cargas del edificio, sin olvidar la resolución de los problemas de interacción con otros edificios.

CIMENTACIONES: INFLUENCIA DEL TIPO DE EDIFICIO

Parece existir un principio general respecto al coste aceptable en la cimentación de un determinado edificio, manejándose como valores usuales los del 3 a 8% del coste de ejecución material.


En edificios singulares o en aquellos cuya finalidad o ubicación en terrenos problemáticos exigen una sofisticada infraestructura puede llegarse a porcentajes de hasta el 20% pero estos casos no pueden considerarse significativos.

Dentro de estos planteamientos la deducción inmediata es que los edificios de escasa importancia, ligeros, de pocas plantas, etc., deben intentarse cimentar de forma barata, es decir, superficial, mediante zapatas o, como mucho, pozos.

Los edificios de altura admiten con relativa facilidad la repercusión de cimentaciones más costosas como losas o pilotajes, soluciones que, por otra parte, se hacen inevitables en cuanto el terreno es de resistencia media a baja.

Los edificios muy esbeltos y de gran altura como torres o rascacielos están sometidos a fuertes empujes horizontales de viento y en muchos casos deben también proyectarse para resistir acciones sísmicas. Los momentos de vuelco transmitidos a la base del edificio dan lugar a fuertes tensiones de borde, unas de tracción y otras de compresión que, en terrenos deformables pueden producir giros o inclinaciones irreversibles. Las soluciones usuales consisten en:

— Reducir la deformabilidad del terreno, consolidándolo o inyectándolo.
— Transmitir las cargas a pilotajes profundos, con niveles de asientos muy reducidos.
— Reducir las tensiones de apoyo recurriendo a grandes losas de cimentación, cuyo peso sirve también para centrar la resultante de las cargas.
— Construir cimentaciones profundamente empotradas en el terreno de forma que los esfuerzos horizontales y los momentos sean contrarrestados por la resistencia pasiva de! terreno en la superficie latera! y en el fondo.

Es importante comprobar que no existen zonas de diferente compresibilidad que puedan inducir asientos diferenciales en Las losas de cimentación de estos edificios.

Si La resistencia del terreno es baja, una solución habitual consiste en recurrir a una cimentación compensada, intentando que el peso de las tierras excavadas para la ejecución de sótanos equivalga al peso del edificio, resultando por tanto una carga neta muy pequeña o nula. Si las cargas del edificio no son homogéneas, por existir cuerpos de distintas alturas, los sótanos suelen escalonarse para conseguir la misma carga neta en toda la superficie.

En casos de resistencia muy baja y terrenos compresibles en profundidad y cuando rio es posible una reducción importante de la carga neta por razones funcionales, posición de nivel freático, etc., la solución anterior suele combinarse con un pilotaje flotante.

En el caso de edificios muy altos y esbeltos (por ejemplo torres de televisión) deben tenerse en cuenta los fenómenos de inestabilidad derivados de la ligera excentricidad de cargas inducida por defectos constructivos, distribución interna, o acciones exteriores, como el viento, dando lugar a giros de la cimentación que pueden llegar a ser irreversibles y de rotura o vuelco (1).

Cuando se trata de construir gran número de edificios de altura moderada y existen fuertes limitaciones de coste debe considerarse la posibilidad de prefabricar las cimentaciones (se entiende de tipo superficial ya que los pilotes de hinca también se prefabrican). 



Las soluciones más usuales son:

— Colocación de zapatas monolíticas prefabricadas (generalmente bloques cúbicos o en tronco de pirámide) en huecos previamente abiertos en el terreno. El contacto puede asegurarse con inyección de un mortero, arena compactada, etc. Los pilares, si son metálicos se sueldan o atornillan a placas previamente colocadas en las zapatas y sin son de hormigón se encofran sobre los hierros de espera previstos en las mismas.
— Construcción de zapatas con un plinto hueco (fig. 8.1) en el que se encaja el pilar, genralmente también prefabricado, sellando la unión con un mortero de cemento, eventualmente con resma. 

 Fig. 8.1  Zapata prefabricada.