Patologías de Cimentación y Fundamentos de Diseño Estructural: Fallos, Asientos y Rigidez de Zapatas

Patologías Estructurales y sus Causas

• Agua abundante: La presencia excesiva de agua en el terreno.
• Error de proyecto: Suele ser la causa más grave de fallo estructural.

Mecanismos de Fallo en Cimentaciones

• Hundimiento: El suelo colapsa de golpe al no soportar el peso (rotura rápida).
• Asientos: El edificio desciende lentamente.
  • Asientos Admisibles: El descenso es uniforme en toda la estructura, sin causar daños significativos.
  • Asientos Diferenciales: Una parte desciende más que otra, provocando la aparición de grietas y siendo peligroso para la estabilidad.
• Punzonamiento: Típico en losas y zapatas flexibles.
  • Descripción: El pilar atraviesa la losa como un punzón.
  • Prevención: Se evita aumentando el canto (espesor) o mediante armadura de refuerzo específica.

Patologías Causadas por el Agua

1. Patologías Mecánicas

• Socavación: Causada por agua de río o tubería rota, que erosiona y deja hueca la zapata.

  Solución: Cimentar a mayor profundidad.

• Sifonamiento: Ocurre por el ascenso del nivel freático. El agua arrastra partículas finas del suelo.

  Solución: Profundizar el muro y utilizar pozos de bombeo.

2. Patologías Físicas

• Variación del Nivel Freático: Si el nivel baja, las cabezas de los pilotes de madera pueden pudrirse, o el suelo pierde empuje y se asienta.
• Heladas: El agua en los poros del suelo se congela, se expande y puede romper el cimiento.
• Expansividad: Fenómeno típico de arcillas que se hinchan significativamente al mojarse.

3. Patologías Químicas

• Agresividad: Aguas con sulfatos que atacan y degradan el hormigón.

  Solución: Usar cemento sulforesistente.

Datos Clave y Criterios de Diseño de Cimentaciones

• Uso de Losa de Cimentación: Se recomienda cuando la suma de la superficie de todas las zapatas individuales ocuparía más del 50% del solar.
• Criterio de Rigidez en Zapatas:
  • Zapata Rígida: Vuelo (v) inferior o igual a dos veces el canto (h) (v ≤ 2h).
  • Zapata Flexible: Vuelo (v) superior a dos veces el canto (h) (v > 2h).

  Nota: Un vuelo corto y una zapata gruesa resultan en una cimentación Rígida. Una zapata ancha y fina resulta en una cimentación Flexible.

• Regla de la Pendiente (Zapatas a distinta altura):

  La diferencia de altura entre zapatas debe ser menor que la mitad de la distancia horizontal entre ellas.

• Profundidad Mínima de Apoyo de Zapata:
  • General: 50 cm.
  • Zonas de Heladas: 80 cm.
• Hormigón de Limpieza: Espesor estándar de 10 cm.
• Clasificación de Anclajes:
  • Provisionales: Vida útil ≤ 2 años.
  • Permanentes: Vida útil > 2 años.
• Límites de Asiento para Edificios de Hormigón Armado:
  • Arcillas: Máximo 50 mm.
  • Arenas: Máximo 25 mm.

  Nota: Estructuras metálicas o de madera suelen tolerar mayor movimiento (50 mm a 75 mm).

• Manifestación de Asientos Diferenciales: Se observan grietas a 45º en tabiques y fachadas.

Diferencia entre Tipos de Vigas de Cimentación

Viga Riostra (Viga de Atado)

• Función: Unir zapatas para prevenir movimientos horizontales.
• Capacidad estructural: No soporta momentos flectores significativos.

Viga Centradora

• Uso: Se emplea en zapatas de esquina o medianería.
• Función: Centrar la carga excéntrica para evitar el vuelco de la zapata.
• Capacidad estructural: Sí soporta momentos flectores.