¿Cómo funcionan las cimentaciones?

Debajo de todas esas formas arquitectónicas que nos causan diversas sensaciones, que nos proveen comodidad y refugio, existe un elemento muy importante que sostiene y mantiene sobre el terreno a una edificación: las cimentaciones. Aunque parezca complejo su funcionamiento, las  cimentaciones actúan en base a principios muy simples de física que les permiten aprovechar la gravedad y el terreno para proveer un soporte firme a numerosas clases de edificaciones. Las medidas de las cimentaciones se basan en varios factores, peso propio de la edificación, cargas de servicio (mobiliario, personas, objetos almacenados) y el más importante de todos, la capacidad de carga del terreno, la cual es obtenida mediante estudios geotécnicos que miden factores tales como el porcentaje de compactación, la cantidad de agua y el tipo de suelo (arcillas, arenas, gravas, limos, etc.).

De acuerdo al tipo de suelos y de construcción de cada proyecto, existen diversos tipos de cimentaciones que se clasifican en dos grandes categorías, las cimentaciones superficiales y las cimentaciones profundas. Las cimentaciones superficiales convierten las cargas verticales de la construcción en apoyo horizontal y pueden funcionar en diversas distribuciones, aisladas (para columnas), corridas y de plataforma completa (para muros). Son particularmente indicadas para edificaciones de baja altura y en suelos relativamente firmes. La anchura de la base de la cimentación ayuda a disminuir el porcentaje de asentamiento y ayuda a que éste se haga de manera más uniforme.

Las cimentaciones profundas pueden funcionar solas o combinadas con una cimentación superficial y son especialmente adecuadas para construcciones de gran altura, consisten en pilotes que se empotran a profundidad en el suelo, multiplicando la superficie de contacto con el terreno a semejanza de una barra empotrada en una superficie vertical, lo cual también contribuye a proveer mayor resistencia vertical a la edificación, sobre todo ante las cargas de viento. Entre más agua contenga el suelo y sea más poroso, tendrá una menor capacidad de carga, que deberá compensarse con cimentaciones más anchas y/o profundas.

Así mismo una edificación de mayor peso y altura también requerirá cimentaciones de mayor profundidad. Otro factor también muy importante a considerar es también si se construirá en una zona sísmica, en donde se deberán crear estructuras que soporten movimientos en diversas direcciones y que tengan una mayor flexibilidad. Por otro lado el asentamiento es un fenómeno natural inherente a todas las construcciones, el cual debe realizarse de manera uniforme para no generar tensiones al interior de las estructuras que causen fisuras o inclinaciones conocidas como “asentamientos diferenciales”.

En suelos que tengan grandes cantidades de agua y que aparte se encuentren en zonas sísmicas, como por ejemplo en el Valle de México, también se debe considerar el fenómeno de la “licuefacción de suelos”, donde el suelo pierde todo soporte como consecuencia de los movimientos telúricos, para lo cual deben emplearse cimentaciones muy profundas y que aparte consideren elementos huecos que le otorguen flotabilidad a la cimentación a semejanza de un barco.

Los materiales que requiere una cimentación deben tener una gran resistencia a la compresión, como lo son el concreto, la piedra y en menor medida el ladrillo. Actualmente el material más empleado para las cimentaciones es el concreto, ya sea en masa (sólo para edificaciones ligeras) o armado con refuerzos de acero, lo que le confiere resistencia a la flexión, muy importante para soportar asentamientos diferenciales y movimientos sísmicos. El concreto permite realizar cimentaciones de base más ancha con menos volumen (conocidas como zapatas) a diferencia de la piedra, con la cual los cimientos deben elaborarse con secciones cuadrangulares o trapezoidales. De ésta manera, antes de empezar a hacer cálculos más detallados al respecto, podemos determinar con anticipación que tipo de cimentación es la más adecuada para un determinado proyecto, de acuerdo al tipo de material que se piensa emplear, el tipo de suelo que existe en la zona y al tipo de distribución que tendrá en planta, así como el número de éstas.

• Neufert, Ernst “Arte de Proyectar en la Arquitectura” Editorial Gustavo Gili, México 1995
• Rodríguez, Carlos “Manual de Auto-Construcción” Editorial Pax, México 1995