Tema 9: Movimiento de tierras, cimentaciones y estructuras

El terreno es la masa de materia mineral en la que se apoyan las cimentaciones de los edificios; según cómo sea, se elige un tipo u otro de cimentación.

El CTE distingue tres clases de terreno:

• T-1, terrenos favorables: presentan poca variabilidad y en ellos la práctica habitual de la zona es la cimentación directa mediante elementos aislados.

• T-2, terrenos intermedios: muestran variabilidad, o bien en la zona no siempre se adopta la misma solución de cimentación, o bien cabe suponer rellenos antrópicos de cierta importancia, que probablemente no pasen de 3,0 m.

• T-3, terrenos desfavorables: todos los que no se pueden encuadrar en los dos tipos previos. Entran aquí, entre otros, los suelos expansivos o colapsables, los residuales, los terrenos con pendiente mayor de 15 grados y los suelos con rellenos antrópicos de más de 3 metros.

La estructura del edificio la forman elementos como pilares, vigas y forjados, que aguantan las cargas (peso propio, uso, viento, sismo, etc.) y las llevan hasta el terreno.

La cimentación es el conjunto de elementos que transmiten al terreno las cargas de la edificación. Sus lesiones pueden causar problemas muy graves de estabilidad.

El CTE (DB SE C) define tres tipologías: cimentación directa, cimentación profunda y elementos de contención.

Cimentación directa. Reparte las cargas de la estructura directamente sobre un plano de apoyo horizontal. Se utiliza para transmitir al suelo las cargas de uno o varios pilares, de muros de carga, de muros de contención de tierras en sótanos, de forjados o del conjunto de la estructura. Puede ser mediante zapatas aisladas, combinadas o corridas, pozos de cimentación, emparrillados o losas.

Cimentación profunda. Se considera profunda aquella cuya parte más baja alcanza, en el terreno, más de 8 veces su diámetro o su ancho. Se ejecuta cuando una cimentación superficial o directa no es técnicamente viable. Ejemplos: pilote aislado, grupo de pilotes, zonas pilotadas o micropilotes.

Elementos de contención. Los principales son los muros y las pantallas.

• Los muros crean y conservan un desnivel en el terreno; llevan los esfuerzos hasta su base y soportan los empujes laterales con deformaciones admisibles.

• Las pantallas contienen las tierras en excavaciones verticales, cuando sin apoyo no se sostendrían ni el terreno ni los edificios o estructuras cimentadas junto a la excavación. Pueden ser, entre otros tipos, de hormigón continuo, de pilotes o de tablestacas.

La estructura aérea es el «esqueleto» del edificio: elementos conectados entre sí que reciben y reparten las cargas para que la construcción sea estable, segura y resistente.

Hay tres tipos:

• Estructuras murarias, a base de muros y forjados.

• Estructuras entramadas, a base de pilares, forjados y pórticos.

• Estructuras históricas, a base de arcos y bóvedas.

Estructuras murarias. Son sistemas en los que los forjados transmiten las solicitaciones verticales del edificio a los muros, que actúan como elemento resistente. Es lo habitual en la mayor parte de los edificios antiguos o de poca entidad.

• Esquema estructural: lo normal es que cada vano funcione por separado.

• Elementos resistentes: en vertical, sobre todo muros de carga (trabajan a compresión), con posibles machones o pilares sueltos. En horizontal, forjados de madera o de vigueta de hormigón y bovedilla (trabajan a flexión).

La estructura entramada es una red tridimensional de piezas (vigas, pilares, soportes…) que constituye el esqueleto del edificio, sea de hormigón, madera o metal. Los elementos se pasan las cargas unos a otros de forma secuencial hasta llevarlas al terreno a través de la cimentación.

Sus elementos se ordenan en tres órdenes según la cuantía de carga que transmiten:

• Primer orden: las piezas verticales, es decir, pilares o soportes.

• Segundo orden: las vigas, que descansan sobre los anteriores; puede haber forjados sin vigas específicas, llamados losas.

• Tercer orden: los forjados, habitualmente de vigueta y bovedilla, aunque también pueden ser de chapa de acero apoyada sobre perfilería metálica.

Puede haber además piezas auxiliares: zancas de escalera, riostras y similares.

• Esquema estructural: normalmente hay elementos verticales que trabajan a compresión y elementos horizontales que trabajan a flexión; si existen elementos inclinados, trabajan de forma mixta (compresión y flexión).

• Elementos resistentes verticales: se llaman pilares (hormigón), soportes (acero) o pies derechos (madera).

• Elementos resistentes horizontales: vigas, viguetas (cuando integran un forjado) o losas.

Cada vez son más habituales las estructuras prefabricadas de hormigón: sus piezas (paneles, vigas, columnas, módulos enteros…) se producen en taller o fábrica y se llevan para ensamblarlos en la obra. Así se acelera el proceso y se gana control de calidad, porque se trabaja en un entorno controlado antes de llevar las piezas a su emplazamiento.

Las estructuras históricas se basan en arcos y bóvedas. Cubren espacios y aguantan cargas gracias a su forma curva, haciendo que los materiales trabajen a compresión; así prescinden de piezas horizontales como las vigas.

Esquema estructural: arcos y bóvedas reciben las cargas verticales y las desvían hacia los muros o columnas en que se apoyan. Frente a los empujes horizontales cuentan a veces con apoyos auxiliares, como los arbotantes o los contrafuertes.