Generalidades

1. GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

El cimiento es un elemento constructivo que es-tá formado por dos subcomponentes: el terreno yla infraestructura. Ambos deben dar respuesta a losesfuerzos que les transmite la edificación y, en sucaso, el entorno del edificio durante la vida útil deéste sin que por su causa se originen deterioros,garantizando el grado de fiabilidad que exija lanormativa. Se trata de un elemento constructivo en-terrado que habitualmente permanece oculto y noinfluye en los aspectos estéticos y de diseño, aun-que indirectamente puede afectar a los mismos.

La elección de este sistema constructivo se habasado tradicionalmente en la experiencia, en da-tos empíricos. El cimiento se realizaba de modoanálogo al de otras obras ya ejecutadas con ante-rioridad de características similares cuya descrip-ción solía aparecer en algunos libros y tratados. Esevidente que este empirismo no era garantía de ob-tención de la solución óptima desde el punto de vis-ta técnico, ni económico. El cambio de método seinicia a partir del año 1925 con la publicación dela “Erdbaumecanik” de Karl Terzaghi y comienza aconsolidarse y a iniciarse la Geotecnia, con la pu-blicación en el año 1943 de la “Mecánica teóricade los suelos” del mismo autor. Comienzan enton-ces a cobrar importancia los laboratorios y los mé-todos de reconocimiento de terrenos que tienen porobjeto su clasificación y el conocimiento de sus pro-piedades físicas, mecánicas y físico-químicas.

El empirismo, la experiencia y el “ojo clínico”,eran aún, en los comienzos de la década de losaños 60, los métodos más empleados que dicta-ban la elección del tipo de cimiento y con los quese fijaba la capacidad portante del terreno. En es-ta época,por el contrario, se empezaba a dargran importancia al “estudio geotécnico” y se co-menzaba a valorar su necesidad para garantizarla seguridad y optimar el coste del cimiento.

Figura 1.1Cimiento de un muro por medio de pilotes

36 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS

cala hasta la profundidad deseada, tiro elduro al aire y escucho el ruido que produ-ce al golpear el fondo: si es “clik” asignoal terreno una resistencia de 1 kp/cm2; sies “clok” establezco que la resistencia esde 2 kp/cm2”.

El comentario del Director del estudio fue toma-do como una broma simpática por parte de losasistentes, aunque la realidad es que el técnico lohabía expuesto con total seriedad.

1.2 NOCIONES DE GEOLOGÍA

La Geología estudia los materiales que consti-tuyen la parte observable del globo terrestre, asícomo el orden en que aquellos están repartidosen el tiempo y en el espacio; su fin esencial es lahistoria de la Tierra y su evolución. Se trata por lotanto de la ciencia de la Tierra.

La Geología abarca partes importantes de laGeofísica, que estudia la física de la Tierra (tan-to de la corteza como de su interior), de la Lim-nología que es la ciencia del agua dulce (ríos ylagos) y de la Oceanografía o ciencia de losocéanos; a su vez, está íntimamente relacionadacon la Mineralogía o ciencia de los minerales ycon la Paleontología, que estudia los organismosdesaparecidos cuyos rastros o vestigios se en-cuentran fosilizados.

Otras ciencias con las que la Geologíacomparte contenidos son: la Petrología, que es-tudia la formación de las rocas; la Petrografía oLitología, que se dedica a la descripción de lasmismas en lo que se refiere a su aspecto, estruc-tura y composición mineral; la Geoquímica, queanaliza la composición química de las rocas; laGeología Histórica, cuya finalidad es la recons-titución del estado del globo en las diferentesépocas geológicas y la Física Nuclear, que ofre-ce métodos para la determinación de la edadde la Tierra, estimada de cuatro a cinco mil mi-llones de años (4 a 5 · 10

9años).

Se celebraban numerosas conferencias de di-vulgación. Una de ellas, que tuvo lugar en Torre-molinos (Málaga), fue dictada por un experto yameno Ingeniero de Caminos. Había gran expec-tación e interés por lo que la asistencia a dichaconferencia fue muy numerosa. Al final se estable-ció un coloquio muy interesante que contó congran participación por parte del público asistente.En un momento dado intervino el Director de un im-portante estudio de proyectos y dijo:

“Me parece interesantísimo lo que se haexpuesto en la conferencia, pero yo utilizoun método que no me falla. Tengo una mo-neda de plata de cinco pesetas (el clásicoduro ya desaparecido), hago una pequeña

0

-8

-17-22-25

-37

α α = 5o 12' 42''

19,58 m

23,2 m W = 14,486 T

58,4 m

Arenas y limos convetas arcillosas

Arcilla superior

Arcilla intermediaArena

Arcilla inferior

NF

5 T/m2

W

Figura 1.2 Torre de Pisa. Bulbo de presiones

1.2.1 Eras geológicas

Para facilitar el estudio de los tiempos geológi-cos, en la figura 1.3 se presenta la corresponden-cia entre las grandes divisiones del tiempo y de laestratigrafía. Los grupos y las eras tradicionalmentereconocidos se recogen en la figura 1.4.

Como resumen se ofrecen las figuras 1.5 y 1.6,que recoge periodos y tiempos junto a las caracte-rísticas litológicas dominantes en cada uno de ellos.

1.2.2 Geología Histórica y Paleografía

La Geología Histórica y la Paleografía se de-dican a la reconstitución del estado del globo enlas diferentes eras geológicas: Arcaica o Arqueo-zoica (hasta hace 830 millones de años), Algón-quina (hasta hace 570 millones de años), Paleo-zoica o Primaria (hasta hace 225 millones deaños), Mesozoica o Secundaria (hasta hace 70millones de años), Cenozoica o Terciaria (que ter-minó hace 2 millones de años) y Cuaternaria, tam-bien llamada Neozoico o Antropozoico, que es laépoca geológica en la que vivimos.

1.2.3 Geología Dinámica. Tectónica. Estratigrafía

La Geología Dinámica se encarga de estudiarlos fenómenos que modifican la corteza terrestre.Dentro de ella se encuentran la Tectónica, que ana-liza las deformaciones de la corteza terrestre bajola acción de fuerzas internas, y la Estratigrafía, queestudia la disposición de las rocas sedimentariasestratificadas, analizando los estratos arqueológi-cos, la disposición seriada de las rocas sedimenta-rias de un terreno o formación, las condiciones desedimentación y la edad de los estratos.

1.2.4 Edafología

La Edafología se ocupa especialmente de la ca-pa superior de la corteza terrestre utilizada por lasraíces de las plantas, cuyos constituyentes son mate-ria orgánica y materia viva (insectos y bacterias). Es-ta capa es despreciada por los geotécnicos.

1.2.5 Geotecnia

La Geotecnia es la ciencia que se ocupadel estudio de las modificaciones que producenlas construcciones humanas en los estados deequilibrio y tensión de las capas de corteza te-rrestre.

Analizados desde el punto de vista geotéc-nico, los materiales que forman la corteza te-rrestre se dividen en dos grandes categorías: te-rrenos y rocas; a su vez, estos son objeto de es-tudio por parte de dos ciencias: la Mecánicadel Terreno y la Mecánica de las Rocas. La dis-ciplina compuesta por la unión de ambas sedenomina Geotecnia.

La Mecánica del Terreno estudia las propie-dades mecánicas, físicas e hidráulicas de losterrenos desde el punto de vista de su aplica-ción a la construcción.

Era cronológica

Era

Periodo

Época

Edad

Zona

Clasificaciónestratigráfica

Grupo

Sistema

Serie

Piso

Hilada y capa

Eras

Precámbrica o Arcaica

Primaria

Secundaria

Terciaria

Cuaternaria

Grupos

Agnostozoico o Arqueozoico

Paleozoico

Mesozoico

Cenozoico

Neozoico o Antropozoico

Figura 1.3Relacionesentre erascronológicas yclasificacionesestratigráficas

Figura 1.4 Grupos y erastradicionales

GENERALIDADES 37

Figura 1.5Evolución de la

Tierra

Figura 1.6Resumen de

eras geológicasy litologías

dominantes

Al menos cuatroplegamientos tectónicos

Plegamientoscaledolíanos

Plegamientoshercinianos o

variscos

Animales unicelulares Animales pluricelulares simples Invertebrados PecesAnimalesterrestresprimitivos

Cám

bric

o80

mill.

Ord

ovic

ense

80 m

ill.

Silú

rico

40 m

ill.

Dev

ónic

o40

mill.

Car

boní

fero

80 m

ill.

1000 900 800 700 600 500 400 300

Karelio Algonquino Paleozóico

600a

570

225a

190

72

2


EraInicio Fin

(millones de años)Tipos de Terreno

Arenisca TorridónRocas detríticas poco seleccionadas

Pizarras, cuarcitasCuarcita, pizarrasPizarras"Old red sandstone". Arrecifes calizosCalizas, areniscas, carbón, pizarras"New red sandstone". Rocas salinasAreniscas rojas, calizas dolomíticas, arcillas y yesíferas

Calizas y margasCalizas (creta)

AreniscasConglomerados. Calizas nummulíticas

Caliza pontiense

RañaMorrenas, varvas, loess, terrazasDetrítica

4.000a

6.000

600a

570

225a

190

72

2

Duracióndel periodo

(millones de años)4.400

a3.400

70703050605035

365 a 375

4570

140 a 160

27111812

60 a 70

20,025

ComponentesBásicos

—

CuarcitasPizarrasAreniscas yCalizas

Calcáreas

—

CalizasMargasArcillasConglomeradosAreniscasYesos y sales

Detrítica sueltaActual

GENERALIDADES 39

1.2.6 El globo terrestre

Supuesto el globo terrestre sensiblemente es-feroidal, cabe distinguir en su masa tres zonas(figura 1.7):

• Núcleo: zona central (contenida dentro deuna esfera de aproximadamente 3.466km de radio) compuesta por materiales depropiedades metálicas y densidad muyelevada.

• Manto: capa formada por roca densa, cu-yo espesor aproximado es de 2.888 km;está limitada en el interior por la superficiedel núcleo y en el exterior por la denomi-nada “Discontinuidad de Mohorovicic”que la separa de la corteza terrestre.

• Corteza: es la capa más delgada, de 12a 35 km de espesor; está situada sobre lacitada discontinuidad, siendo su límite su-perior la hidrosfera o la atmósfera. De suestudio se ocupa la Geotecnia.

En la figura 1.8 se representan una serie dedatos sobre generalidades del globo terrestre.

Plegamientosalpinos

Animalesterrestresprimitivos

Reptiles Mamíferos Hombre

Pérm

ico

30 m

ill.

Triá

sico

30 m

ill.Ju

rásic

o30

mill.

Cre

táci

co70

mill.

Terc

iario

60 m

ill.

Cua

tern

ario

1 m

ill.

200 100 0

Paleoz. Mesozóico Cenozóico

SISTEMAS

ERAS

TIEMPO EN MILLONES DE AÑOS

Océano Pacífico

Indonesia

Océano Índico

AméricadelSur

Océano Atlántico

África

NUCLEO-- 3466 km-- 2888 km--

12 km a

35 km

Radio -- 6366 km

MANTO

CORTEZA

Discontinuidad de Mohorovicic

Figura 1.7Esquema del globo terrestre

1.2.7 Geología de España

En el territorio español pueden distinguirse treszonas diferenciadas que están representadas en lafigura 1.9:

• Sistema de montañas periférico de alturamedia-alta.

• Meseta Central, que constituye aproxi-madamente el 75% de la superficie deEspaña e influye considerablemente ensu altitud media, 660 m (esta magnitudes mayor que la de Francia, 300 m,aunque este país tiene montañas de ma-yor altura).

• Grandes llanuras, entre las cuales las másimportantes son las depresiones del Gua-dalquivir y del Ebro. Su formación es an-terior a la de la Meseta Central y estáncolmadas de sedimentos modernos y pro-fundos.

En función de los terrenos que se observan enel paisaje cabe distinguir las siguientes zonas:

Figura 1.9Distribución de terrenos en la Península Ibérica

MACIZO HERCINIANO DE LA MESETA

DEPRESIONES TERCIARIAS DE LA MESETA

REBORDES ALPINOS DE LA MESETA

DEPRESIONES PERIFERICAS

CORDILLERAS ALPINAS

PRINCIPALES ALINEACIONES MONTAÑOSAS

PIRINEOS

CORDILLERA CANTABRICAMACIZO GALLEGO

RIO EBRORIO DUERO

CORDILLERA CENTRAL

MONTES DE TOLEDORIO TAJO

RIO GUADIANA

RIO GUADALQUIVIR

CORDILLERAS BETICAS

ISLAS BALEARES

CORDILLERAIBERICA

MACIZOCATALAN

Núcleo interior (NIFE)Núcleo exterior (NIFE)Manto (SIMA)Corteza (SIAL)

Figura 1.8Datos del globo terrestre

Densidad(g/cm2)

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Profundidad crecientebajo la superficie (km)

Superficie terrestre Centro de la Tierra

Presión(105 Mpa)

4

10

8

7

6

5

4

3

2

1

3

2

1

Gravitación(m/s2 )

2000

1500

1000

500

Nucleo exterior Nucleo interior 9(NIFE) (NIFE)

Manto(SIMA)

Gravitación

Temperatura

Densidad

Presión

Temperatura(oC)


a

Ecuador r1

r2

Plano de la eclíptica

23o25

a = 10.002,3 KmDensidad media de laTierra = 5,52 g/cm3

Masa de la Tierra = 6 . 1022 kNr1 = 6.356,9 kmr2 = 6.378,4 km

GENERALIDADES 41

LISBOA

SEVILLA

MADRID

BARCELONA

VALENCIA

TERRENOS SILÍCEOS

TERRENOS CALIZOS

TERRENOS ARCILLOSOS

• España arcillosa: corresponde a terrenosterciarios y cuaternarios, dispuestos nor-malmente en bancos horizontales, que nohan sido afectados por plegamientos mo-dernos. Ocupa las mesetas de las dosCastillas y las depresiones del Ebro y delGuadalquivir.

• España caliza: compuesta por terrenosde la Era Secundaria que normalmenteestán formados por macizos de grandesespesores de rocas calizas blanco-grisá-ceas. Ocupa una zona que en la parteseptentrional, discurre desde Gerona has-ta Asturias y desciende por el SistemaIbérico hasta unirse con las sierras sub-béticas.

• España silícea: compuesta por terrenosprimarios. Está formada por granitos, pi-zarras y cuarcitas. Ocupa la parte occi-dental y noroeste, es decir, las zonas deExtremadura, Andalucía y Galicia-León.

En la figura 1.11, que se muestra en laspáginas siguientes, se pueden apreciar la distri-bución de los terrenos en las distintas edadesgeológicas y las facies litológicas de los mis-mos en la Península Ibérica.

1.3 DEFINICIONES

Con objeto de aclarar conceptos, es preci-so proceder previamente a la definición de al-gunos términos que serán muy usados en el pre-sente manual y que pueden dar lugar a confu-siones por la costumbre de aplicarlos de mane-ra incorrecta.

Cimentación: “acción y efecto de cimentar”.Cimentar: “poner los cimientos de un edificio”.Cimiento: “parte del edificio que está debajo

de la tierra y sobre el que estriba toda la fábrica”.Estribar: “descansar el peso de una cosa en

otra sólida y firme”.

Tierra: “terreno sólido. Materia inorgánicade la que principalmente se compone el terrenonatural”.

Suelo: “superficie de la tierra. Sitio o solarde un edificio. Terreno en que viven o pueden vi-vir las plantas. Superficie artificial que se hacepara que el piso esté sólido y llano”.

De acuerdo con esta última definición, enel presente manual se prescindirá de la pala-bra "suelo" y en su lugar se utilizará la palabra"terreno" para referirse al material sobre el quedescansa la edificación.

El concepto de suelo debe entenderse refe-rido a una superficie: como tal no es válidopara cimentar, no es un sólido, y como terrenoen que viven o pueden vivir las plantas tampo-co interesan a las materias que son objeto deeste manual.

Figura 1.10El roquedo en la Península Ibérica

Figura 1.11Distribución delos terrenos en

las distintasedades

geológicas yfacies litológicas

de los mismosen España

FACIES LITOLÓGICA

Gneis micácico y granítico MicacitasPizarras cloriticasInserciones arcillosas

Arcillas azulesCalizas y pizarrasPizarras verdosas

CalizasPizarras, areniscas, cuarcitas.En algunos lugares cuarcita ar-moricana

Carbón y facies terrigenos

Areniscas y margas de color rojo

Margas abigarradas a veces yesíferas. En ocasiones, ofitasCalizasAreniscas rojas o rodenos

Margas, calizas margosas Calizas e incluso dolomias

Caliza margosa

Cámbrico• Posdamiense• Acadiense• Georgiense

Silúrico• Gotlandés• Ordovicense

Devónico

Carbonífero• Westfaliense• Dinantiense

Pérmico

Triásico• Superior o

Neuper• Medio o

Muschelkalk• Inferior o

Buntsandstein

Jurásico• Malm• Dogger• Lias

Cretácico• Marina

Primariao

Paleozóica

Mesozóica

ERA PERIODO

Arcáica

UBICACIÓN

Regiones galáico-leonesa y ex-tremeño-andaluza

Manchas en:• Galicia• León• Asturias• Pirineos• Cordillera costera catalana• Extremadura

Grandes extensiones en el noroesteGrandes espesores:• Suroeste• Centro plegado• Existen también en el Moncayo• Sierra de la Demanda

Asturias y LeónAlgo en Pirineos

Asturias, León, Palencia Puertollano (Ciudad Real)Peñarroya (Córdoba)

Poca superficie en el Pirineo ca-talán y aragonés

Afloramientos numerosos de pe-queña extensión

Areas muy reducidas

Pirineos catalanes, costa de Le-vante, cordilleras Penibéticas ySub-béticas


GENERALIDADES 43

FACIES LITOLÓGICA

Muy arenoso, margas y calizasArenosaCalizas potentes, margosas y arenosas

Calizas y margas

Calizas y margas azules

Formación de lagos con series potentes de sedimentosSalesMargas, areniscas rojas y gri-ses. Conglomerados

Areniscas, margas, molasas yconglomerados

Calizas, arcillas, margas y yesos

Arenas y margas arenosas

Depósitos marinos, formaciones terrigenas, morrenas, sedi-mentos eólicos y terrazas porarrastre fluvial.

Arrastre fluvial

Cretácico• Litoral de flysch

• Wealdensesuperior

Terciario• Eoceno o

Nummulítico• Inferior,

Paleógeno ypresiente

• Medio Lutociense.Superior (tres pisos)- Auvergiense- Bartoniense- Ludiense

Oligoceno• Sannoisiense

Mioceno• Marina

• Lacustre

Plioceno

• Marina

• Lacustre

Cuaternario

• Pleistoceno o Diluvial

• Holoceno o Aluvial

Secundariao

Mesozóica

Terciariao

Cenozóica

Cuaternario

ERA PERIODO UBICACIÓN

Litoral cantábrico y algún tramo continentalContinentalLos sedimentos son potentes en toda España; en grado máximoen Castilla la Vieja

Los afloramientos más importan-tes se dan en el norte de lacuenca del Ebro desde Navarraa Cataluña

Toda la península quedó ro-deada por el mar Oligoceno

Yacimientos de Suria y Cardona

Dos zonas:• Sur y Oeste - marina• Centro y Norte - Lacustre

• Marino: poco representado enEspaña, repartido a lo largode las costas. Ampurdán, Al-mería y penetra por el valle delGuadalquivir hasta Sevilla.

• Lacustre: lagunas del interior, aveces cubiertas por el Cua-ternario

A lo largo de las costas actuales

Desembocaduras de los ríos Ebro y Guadalquivir

lagos o cuencas cerradas se depositaron materia-les detríticos de las zonas próximas, como sucedióen el valle del Ebro. En los siguientes apartadosse tratan algunos conceptos básicos relaciona-dos con el tema que se trata.

1.4.1 Terreno edáfico

El terreno edáfico es aquél en el que se asien-ta y desarrolla la actividad biológica. En él se pro-ducen los fenómenos más intensos de meteoriza-ción. Su espesor, a partir de la superficie, está limi-tado a 1 ó 2 metros.

1.4.2 Terreno residual

Es el comprendido entre el terreno edáfico y laroca sana o terreno resistente. El espesor de estosterrenos es muy variable, dependiendo de la inten-sidad de la meteorización y de la erosión física:los espesores mayores se encuentran en zonas lla-nas y en rocas muy meteorizadas por su naturalezao por su estado de fisuración.

1.4.3 Terreno transportado

Es aquél que se origina por aluviones por loque también se denomina “terreno aluvial”. No tie-ne nada que ver con el terreno residual.

1.4.4 Diagénesis y metamorfismo

La evolución de los materiales que tienen suorigen en la roca es continua. El conjunto de modi-ficaciones que sufren se engloba bajo la denomi-nación de “diagénesis”.

En la diagénesis influyen:• La presión: peso de las capas que se van

depositando encima y el líquido que contie-nen sus poros.

• La temperatura: variaciones de volumen porcambios térmicos.

• La naturaleza de la fase acuosa intersticial:acidez o alcalinidad y potencial oxidantereductor.

1.4 TERRENO

Se define el “terreno” como un conjunto de ma-sas minerales con origen común o de una mismaépoca; sobre él puede estribar el cimiento.

En función del tamaño de los granos que loscomponen, se distinguen dos grandes grupos oclases de terrenos:

Granulares ≥ 20 μmCohesivos < 20 μm

En la figura 1.12 se recoge una clasificaciónelemental de los terrenos según la dimensión desus partículas. Los terrenos de la Península Ibéricase clasifican en cuatro grupos:

• Situados sobre rocas silíceas o ácidas.• Situados sobre rocas calizas duras.• Margas, sobre rocas calizas blandas.• Otros terrenos tales como tierras negras an-

daluzas y desérticos.

En el proceso natural de formación de terrenos,la erosión tiende a destruir los macizos montañososy los materiales disgregados son arrastrados y de-positados en depresiones por la acción del hielo(sedimentos glaciares) del viento (sedimentos eóli-cos) y del agua (sedimentos fluviales). Estos mate-riales pueden acumularse en continentes (sedimen-tos continentales) o bien en océanos y mares (sedi-mentos marinos). Una clase especial de sedimentoscontinentales son los lacustres depositados en gran-des lagos, que hoy son tierras emergidas. En estos

Bloques rocososBolos, guijarrosGravasArenas

LimosArcillas finasArcillas muy finasColoides (caolini-ta, illita, bentonita)

> 200 mm200 a 20 mm20 a 2 mm2 mm a 50 μm

> 300 mm400 a 60 mm60 a 2 mm2 mm a 60 μm

50 μm a 5 μm5 μm a 2 μm

2 μm a 0,2 μm < 0,2 μm

Figura 1.12Clasificación elemental de los terrenos según las dimensiones de sus partículas


GENERALIDADES 45

1.5.1 Roca

La Real Academia de la Lengua Española defi-ne la “roca” como aquella "sustancia mineral quepor su extensión forma parte importante de la cor-teza terrestre. Conjunto de minerales, agregadosnaturalmente. Cualquier material mineral que formaparte de la corteza terrestre. Masa concreta muysólida de esta materia". Para el geólogo, las rocasconforman la corteza terrestre y están definidas porsu origen, composición y sistema de cristalización.

En la figura 1.14 (página siguiente) se definenlos minerales componentes de rocas.

1.5.1.1 Clasificación de las rocas por sugénesis

Las rocas se clasifican en ígneas, sedimenta-rias y metamórficas atendiendo a los procesos quelas han generado (figura 1.13).

Las rocas ígneas se forman por enfriamientodel magma en el interior de la corteza terrestre (in-trusivas) o en el exterior (extrusivas o volcánicas).Las rocas sedimentarias tienen su origen en la ero-sión, transporte y posterior precipitación y consoli-dación de material proveniente de otras rocas. Lasrocas metamórficas son el resultado de la modifica-ción de las rocas ígneas y sedimentarias despuésde ser sometidas a procesos de metamorfismo porlas acciones corticales terrestres, fundamentalmentepresión y temperatura.

En las figuras 1.15 a 1.17, se expone la clasi-ficación de los distintos tipos.

La presión origina un fenómeno de consolida-ción que lleva consigo un aumento de resistencia.En ocasiones tiene lugar la recristalización, quesuele conducir a una cementación. Los procesos decementación, efectuados a temperatura ordinaria ypequeña profundidad, se producen por la uniónde partículas debida a la acción de elementos ce-mentantes, entre los cuáles los más abundantes sonel sílice, los carbonatos y los sesquióxidos.

1.5 ROCA MATRIZ

Las tierras, como se ha visto, son pseudo-sóli-dos formados por partículas que proceden de laroca matriz sometida al ciclo erosivo. Un macizorocoso no es una unidad homogénea, sino que es-tá dividido por superficies débiles o litoclasas quelo estructura en bloques; cada uno de éstos estáformado por material de la roca matriz que sueleser más resistente e indeformable que la masa ro-cosa, a la que se denomina “roca”.

En la corteza terrestre predominan dos tiposde rocas:

SIAL: rocas ligeras formadas por silicio y aluminio.SIMA: rocas oscuras pesadas formadas por si-

licio, hierro y magnesio. La lava volcánica proce-dente del manto es una roca de este grupo.

Con respecto a la fracturación que, como seha dicho, es propia de los macizos rocosos hayque definir los siguientes conceptos que condicio-nan la capacidad portante:

Diaclasas: estratos de discontinuidad situadosentre estratos de rocas y terrenos fuertemente con-solidados, donde se producen preferentemente losfenómenos de deslizamiento y erosión.

Buzamiento: inclinación de una capa de terreno.Litoclasas: superficie en la que se ha produci-

do la fracturación de la roca; para su definición,se deben precisar con exactitud: orientación o rum-bo, buzamiento, espaciamiento, espesor, relleno,configuración y área efectiva.

Falla: solución de continuidad debida a movi-mientos geológicos que interrumpen una formación.

Figura 1.13Clasificación general de las rocas

Granitos

Basaltos

Conglomerados, areniscas, lutitas

Calizas, dolomías, rocas evaporíticas

Mármoles y pizarras

Plutónicas

Volcánicas

Detríticas

Químicas

––

Ígneas

Sedimentarias

Metamórficas

Color

Blanco

Rojo a grisclaro

Blanco a gris

Incoloro o gris

Verde a negro

Negro a verde

Negra

Negra o verde

Verde

Negro marróna negro

Amarillo o ver-de a negro

Blancogeneralmente

Brillo

Grasiento

Cristalino

Cristalino

––

Cristalino

––

Cristalina

Cristalino

––

Cristalino

Fractura

Espumosadesigual

Cristalizado;se exfolia alo largo dedos planosortogonales

Cristalizado;tiene dos

planos obli-cuos de ex-foliación

Fácilexfoliación

Planos de exfoliaciónmarcados

Laminar

––

––

––

Cristalizado;se exfolia

fácilmente alo largo detres planos

Dureza(1)

7

6

6

2-2,5

2,5-3

––

5-6

5-6

––

3

Observaciones

––

––

Mezcla70-90% albita

30-10% anortita

––

––

Derivado de labiotita

Frecuentementecristalizado enforma alargada

Formados por losmismos materia-les básicos quela hornblenda

Se parece a laaugita, pero no

contiene Al, ni Fe

––

Son si l icatos de magnesio que cont ienen hierro

Se parece al espato calizo y, al igual que éste, se exfolia fácilmente

Mineral hidratado, transformado del feldespato. Es terroso y plástico con la humedad.Puede absorber hasta un 70% de agua

(1) La dureza corresponde ala escala de Mohs:

9: Corindón10: Diamante

5: Apatito6: Feldespato7: Cuarzo8: Topacio

Potásico KAlSi3O8

microlina y ortosa

Sódicos y cálcicos plagioclasa

NaAlSi3O8 AlbitaCaAl2(SiO4)2 Anortita

Potásica H2KAl3 (SiO4)3moscovita

De magnesio y hierroH2K(MgFe)(Al,Fe)(SiO4)3

Biotita

Clorita

FELDES-PATOS

MICAS

Mineral

Cuarzo SiO2

HornblendaSilicato de magnesio, calcio, alumi-

nio y hierro

Augita

Diópsido

HiperstenaOlivino

Espato calizoCaCO3 Calcita

DolomitaCaMg(CO3)2

CaolinAl2Si2O7+2H2O

Figura 1.14Principales minerales componentes de las rocas

1: Talco2: Yeso3: Calcita (espato calizo)4: Fluorita (espato de flúor)


GENERALIDADES 47

Mineral

Feldespato potásicoMicrolinaOrtoclasaPlagioclasaCuarzoMica

FeldespatosMicrolinaOrtoclasaPlagioclasa

HornblendaFeldespatos

PlagioclasaHornblendaAugitaOlivinoFeldespatosPlagioclasa

Rocas plutónicas ointrusivas

Granito

Pegmatita

Sienita

Diorita

GabroNorita

Rocas sedimenta-rias o metamórficas

Pórfido de granito oaplita

Pórfido de sienita

Porfidita de hornblenda

Diabasa

Rocas volcánicas oefusivas

PórfidoCuarcífero oliparita

Pórfido de feldespato otraquita

Andesita

DiabasaDe altiplano

Basalto

Rocas ácidas(1)

Rocas básicas(2)

(1) Ricas en ácido salícico. Contienen 65 - 75% de SiO2.(2) Ricas en hierro y magnesio. Pobres en ácido silícico (el basalto no contiene ácido silícico).

(1) Formadas principalmente por precipitación de carbonatos, también de hidratos y silicatos, en agua o por evaporación de ésta.

(2) Estos sedimentos son restos de organismos vegetales y/o animales muertos.(3) Estos sedimentos proceden de rocas pulverizadas preexistentes, que se aglutinan con

un cemento de unión. Según el tamaño de los “clastos” o unidades de sedimentación se clasifican en:

Rutitas: clastos de aspecto rudo, tosco; tamaño de bolos o guijarros; pudingas y conglo-merados.Arenitas: clastos del tamaño de arenas gruesas; grauvacas, arcosas y ortocuarcitas.Lutitas: clastos de tamaño semejante al del lodo; lutitas, arcillas y las generalmente deno-minadas pizarras.

Químicas(1)

Piedra caliza• Dura• Blandas (creta)• Flinita• Caliza dura rica en

magnesio (dolomita)

Clásticas(3)

Cenizas volcánicas• Toba

Arena• Piedra arenisca

Arcilla• Pizarra• Arcilla de alumbre (Pi-

zarra fuertemente con-solidada)

De origen orgánico(2)

Piedra caliza

Carbones minerales

Petróleo

Turba

Figura 1.15Rocas ígneas

Figura 1.16Rocassedimentarias

Figura1.17Rocas metamórficas

GneissLeptitaMármol(1)

Piedras verdes• Basalto• Diabasa• GabroGneis anfibólicos

(1) Piedra caliza limpia que se ha hecho granulosa a cau-sa de la recristalización.

Una vez en el terreno se distinguen dos tipos di-ferentes: aguas superficiales, que discurren sobrela superficie de la Tierra, se canalizan en arro-yos, ríos, o ramblas y desembocan en lagos ymares; aguas subterráneas, que son aquellas in-filtradas en el terreno, o que han quedado inclui-das en los terrenos sedimentarios al producirse eldepósito de sus partículas; en este último caso,se habla de “agua de sedimentación”, que pue-de tomar cuatro formas distintas (figura 1.18):

• Agua de contacto• Agua capilar• Agua freática • Agua de almacenamiento

Se conoce como “agua de contacto” aquellaque está en las capas de terreno superiores a lazona capilar, sin comunicación con las capas infe-riores. El terreno se encuentra sin saturar y, supo-niendo el cero en el valor de la presión atmosféri-ca, su presión es negativa.

El agua capilar asciende por capilaridad apartir de la superficie freática, siendo su altura va-riable en función del tipo de terreno. La presión delagua capilar es negativa.

Se considera agua freática la que se encuentrapor debajo del nivel freático siendo éste “el lugargeométrico de los puntos en los que la presión delagua es igual a la atmosférica”. La presión delagua por debajo del nivel freático es positiva. Estaagua freática está en comunicación continua y suprofundidad está limitada, ya que las altas presio-nes a las que se ve sometido el terreno lo plastifi-can, haciéndolo impermeable. Así, el agua a gran-des profundidades solo puede existir combinadaquímicamente.

Finalmente, se definen como “aguas de alma-cenamiento” las que se encuentran generalmente aprofundidades superiores a los 100 m, en grandescavidades. Puede ser el caso de montañas calizaso yesíferas en cuyo interior se encuentran a vecesgrandes lagos. También se encuentran impregnan-do rocas muy porosas, como el gneis.

1.6 VERTEDEROS

Según la Real Academia de la Lengua Espa-ñola se entiende por “vertedero” aquel "sitio don-de se vierte algo: escombro, basura, residuos noutilizables".

La directiva 75/442/C.E.E. lo define como elemplazamiento de eliminación de residuos que sedestina al depósito de residuos en la superficie obajo tierra. Incluye el emplazamiento de elimina-ción de residuos internos (es decir, el vertedero enel que un productor elimina sus residuos en el lugardonde se producen) y excluye las instalaciones enlas cuáles se descargan los residuos para poderprepararlos para su transporte posterior a otro lu-gar para su valoración, tratamiento o eliminación,así como el depósito temporal (es decir, inferior aun año) de residuos anterior a la valoración, el tra-tamiento o la eliminación.

1.7 AGUAS

Las aguas presentes en el terreno proceden delos agentes meteorológicos: lluvia, nieve y granizo.

Figura 1.18Diferentes tiposde aguassubterráneas

superficie dela capa freática

zona de agua capilar

superficie del terreno sedimentario

1. Agua subterránea y agua capilar 2. Superficie del agua subterráneaa bombear

embudo de hundimiento

3. Ejemplo de la presencia del agua subterránea en las rocas y tierras

terreno rocoso

superficie delagua subterránea

manantialmanantial

pozo

manto freáticosuperficie de la capa freática

terreno sedimentario


GENERALIDADES 49

1.8 EL CIMIENTO

El cimiento es un elemento constructivo fun-cional constituido por dos sub-componentes: elelemento estructural y el terreno.

El elemento estructural, infraestructura o ci-miento propiamente dicho tiene como función,“recibir, dar respuesta y transmitir al terreno oroca, los esfuerzos que las acciones directas oindirectas, permanentes, variables, accidentalesy/o fortuitas, que se ejercen sobre la estructuraresistente, originan en ella o en el propio ci-miento”.

El terreno o la roca son los sub-componen-tes que han de soportar y dar respuesta a losesfuerzos que les transmite el cimiento durantetoda la vida prevista para la construcción. Lacapacidad portante, o de cálculo, del terrenoserá función de su carga de hundimiento afec-tada por un coeficiente de seguridad o de lacarga límite que origina asientos iguales o me-nores que los admisibles para el tipo de edifi-cación que se trate.

El cimiento, en conjunto, debe cumplir sufunción durante toda la vida prevista para laconstrucción, con el grado de fiabilidad quelas normas señalan, sin que las previsibles va-riaciones puedan ser causa de fenómenos pato-lógicos en aquella.

Tales alteraciones pueden afectar a cual-quiera de los dos subcomponentes y provocardaños importantes en elementos constructivos yestructurales, que pueden alcanzar los estadoslímites de servicio, o el estado límite último.

En cualquier caso, se deben tener en cuen-ta las responsabilidades deontológicas adminis-trativas, civiles y penales a que pueden dar lu-gar estas lesiones, siempre susceptibles de re-ducirse o eliminarse con un proyecto de cimien-tos bien estudiado y una cimentación correcta-mente ejecutada.

Figura 1.20 Costes de reparación de lesiones

423

10

45

PEQUEÑO (< 10% CI)

MEDIO (10% < CI < 30%)

ALTO ( <30% CI)

DEMOLICIÓN

CI: coste inicial

1.8.1 Importancia de la Patología de Cimientos.Costes. Responsabilidad

En un estudio realizado por ASEMAS, en elque se ha analizado la frecuencia de las cau-sas generadoras de 6.184 siniestros que habí-an dado lugar a expedientes de reclamacióndesde 1.984 hasta 1.990 (lo que hace unamedia de 1.030 expedientes anuales), toman-do como variables el coste y la responsabilidaddel arquitecto, se llegó al resultado recogido enla figura 1.19.

O.V.

13725486

Origen de lareclamación

SueloColindantesAccidentesEstructuraEjecuciónProyecto

HumedadesOtros

CosteResponsa-bilidad delarquitecto

O.M.

17358264

O.V.

14735286

O.M.

17836245

Figura 1.19Orden deimportancia delos siniestrosordenados por elcoste y por laresponsabilidaddel Arquitecto

O.V. Obra viva O.M: Obra muerta


Cómo puede observarse en la figura, el“suelo” (el cimiento), ocupa el primer lugar enlos cuatro casos, en “costo” y “responsabilidaddel Arquitecto”.

En otro estudio más reciente de ASEMAS(diciembre de 1997), que se refleja en las figu-ras 1.21 y 1.22, se aprecia, la “cimentación”figura, en cuanto a número de siniestros, en ter-cer lugar. De 4.024 siniestros estudiados, 522(12,97%) son debidos a fallos de cimientos. Eltotal de siniestros se distribuye en catorce gru-pos, como se indica en la tabla.

Por otro lado, en una encuesta sobre pato-logía de estructuras de hormigón, realizada porla Comisión IV.GT.IV.1 del Grupo Español delHormigón en el año 1992, se reparten los cos-tos de reparación de lesiones en relación conel coste inicial, según se indica en el gráficode la figura 1.21.

No es fácil deducir de este estudio la in-fluencia del fallo del cimiento en los procesospatológicos observados. Sin embargo, anali-zando los gráficos de “localización de lesio-nes", (figura 1.23) y “manifestación de lesio-nes” (figura 1.24), se puede concluir que el fa-llo por asiento del cimiento ha sido la causaprimera de las fisuras que ocupan el primer lu-gar en “manifestaciones” y que su “localiza-ción” puede estar en pilares, vigas, forjados,tabiques y cerramientos.

Tomando como base esta hipótesis y anali-zando las figuras 1.23 y 1.25, se llega a laconclusión de que el mayor costo de repara-ción está originado por fallos de cimientos.

Los datos son lo suficientemente importantesy significativos para asumir la responsabilidady la decisión de que tanto el proyecto como ladirección de obra se realicen de forma correc-ta; sin duda, un proyecto bien estudiado origi-nará una disminución de los costes y de losriesgos de lesiones en el cimiento.

Número

374

522

382

843

345

3

3

266

384

652

10

62

11

140

%

9,29

12,97

9,49

20,95

8,57

0,07

0,07

6,61

9,54

16,20

0,25

1,54

0,27

3,48

(Numero total de eventos: 4024)

Sistema afectado

A000: Edificio en general

C000: Cimentación

E000: Estructura

F000: Fachadas

I000: Instalaciones

J000: Jardinería

M000: Mobiliario y equipamiento

P000: Particiones

Q000: Cubiertas

R000: Revestimientos

T000: Acondicionamiento del terreno

V000: Pavimentos y firmes urbanización

X000: Medios auxiliares

0000: Sin datos

Figura 1.22Estadística patológica

Figura 1.21 Costes de reparación

Edificio en generalCimentación

EstructuraFachadas

InstalacionesJardinería

Mobiliario y equipamientoParticionesCubiertas

RevestimientosAcondicionamiento del terreno

Pavimentos y firmes de urbanizaciónMedios auxiliares

Sin datos0 5 10 15 20 25

% de casos

400

300

200

100

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NÚMERO DE CASOS (%)

LOCALIZACIÓN DE LESIONES

(7)

(30)

(43)(35)

(21)(21)

(5)(3) (4)

(5)

La suma es superior al 100% por localización múltiple

1. Cimentación 6. Cerramientos 2. Pilares 7. Cubiertas 3. Vigas 8. Contacto con el terreno 4. Forjados 9. Elementos superficiales 5. Tabiques 10. Otras

GENERALIDADES 51

1.8.2 Datos para la realización del proyectode cimientos

Un buen proyecto de cimientos exige previa-mente la elección de un sistema idóneo desde lospuntos de vista constructivo, técnico y económico;para ello es preciso conocer los siguientes datos:

• Datos del entorno.• Tipología de la edificación.• Esfuerzos actuantes sobre el cimiento.• Tipología del cimiento; clases.• Datos del terreno.

Figura 1.24Manifestaciónde las lesiones

Figura 1.25Localización delesiones

500

01 2 3 4 5 6

MANIFESTACIONES

1. Fisuras 2. Oxidación de armaduras 3. Rotura del hormigón 4. Ataque al hormigón 5. Deformaciones excesivas 6. Otras

450

400

350

300

250

200

150

100

150

(15)

(11) (8)

(20) (22)

(62)

NÚMERO DE CASOS (%)La suma es superior al 100% por localización múltiple

1.8.3 Esfuerzos actuantes

Los esfuerzos que actúan sobre el cimiento seobtienen mediante el cálculo de la estructura queha de ser sustentada por el mismo. Normalmenteson los siguientes:

N: Esfuerzos verticalesH: Esfuerzos horizontalesM: Momentos flectores Mx y MyT: Momentos torsores

(se tienen en cuenta excepcionalmente)

Figura 1.23Localización de lesiones

Demolición

6,76,54,24,80,61,14,9

12,53,42,4

Coste de la reparación(Distribución en %)

Medio

35,052,041,438,160,959,853,733,337,914,6

Pequeño

33,323,640,344,027,026,422,025,037,961,0

Localización de Lesiones

CimentaciónPilaresVigasForjadosTabiquesCerramientosCubiertasContacto con terrenoElementos superficialesOtros

Alto

25,017,914,213,111,512,619,529,220,722,0


1.8.4.1 Diferencias funcionales

Las diferencias funcionales entre estos tres ti-pos de cimientos se describen a continuación.

En el cimiento superficial, se considera quelos esfuerzos N, H y M son transmitidos en su to-talidad al terreno a través de la superficie del ci-miento, considerándose como tal la superficiehorizontal más profunda del mismo en contactocon el terreno.

En el caso de los cimientos semiprofundos, seacepta que en la absorción de los esfuerzos N,H y M colaboran la superficie del cimiento y lassuperficies verticales de contacto cimiento-terreno.En casi todos los casos, cuando 4 < D/B < 10,puede considerarse el cimiento semi-profundo co-mo un pilote corto. En este caso los esfuerzos My H son absorbidos por las superficies verticales yN por superficies horizontales y verticales.

Finalmente, en un cimiento profundo a basede pilotes, éstos se consideran articulados en elencepado. El esfuerzo N es absorbido por puntay por rozamiento a lo largo del fuste del pilote,de forma conjunta o sólo por uno de los dos pro-cedimientos.

En el caso de empujes horizontales sobre elpilote, éste esfuerzo actuante se transmitiría al te-reno por el fuste, considerando el pilote articula-do en el encepado y empotrado a una ciertaprofundidad.

En la mayoría de los casos de edificación, pa-ra la elección del sistema de cimiento basta el es-fuerzo de compresión N.

En el caso de naves industriales y otras estruc-turas cuyos esfuerzos verticales son pequeños, elmomento flector Mx es el condicionante principalpara el diseño del cimiento óptimo y de su cálculo.

1.8.4 Tipología de cimientos

Una clasificación general de los cimientos seestablece en función de la relación:

De acuerdo con este criterio, en la figura 1.26se reproduce una clasificación cuyos autores sonS. Costet y G. Sanglerat, que está relacionadacon los esquemas de la figura 1.27.

DB

= Profundidad de la superficie del cimientoAncho del cimiento

Superficial

<4

ZanjasPozos, macizos

ZapatasVigasLosas

>10

Pilotes prefabricadosPilotes “in situ”Micropilotes

Muros-PantallaPozos

ProfundoSemi-profundo

4-10*

Pozos, macizosZapilotes

Pozos indiosCajones de aire com-

primido

Figura 1.27Tipos decimiento

SUPERFICIAL

D

B

D

B

D

BSEMIPROFUNDO PROFUNDO

Figura 1.26Clasificación delos cimientos deacuerdo con su

forma

CLASE DE CIMIENTOS

D/B

TIPOS

*En otras clasificaciones se da el valor 5<D/B<10

1.9 EL TERRENO DE CIMIENTOS

El concepto de "terreno" hace referencia aaquellos materiales sobre los que pueden estri-bar los esfuerzos transmitidos por la edificacióna través del cimiento. Estos materiales pueden es-tar formados por dos o tres fases diferenciadas:

• Partículas sólidas más aire.• Partículas sólidas más agua.• Partículas sólidas más agua más aire.

A su vez, el aire normalmente contiene aguaen estado de vapor. Cuando los huecos están total-mente llenos de agua, se dice que el terreno estásaturado. Las partículas sólidas suelen estar forma-das por silíce, carbonatos, minerales arcillosos yotras sustancias como sulfatos y materias orgánicas.

Los terrenos también pueden contener mate-ria orgánica; el porcentaje de ésta es muy im-portante, porque disminuye la resistencia y au-menta la deformabilidad. Los terrenos ricos enmateria orgánica abundan en zonas pantanosasy lacustres, marismas, antiguas albuferas, estua-

Observaciones

Apto para cimientos. La aptitud depende fundamentalmente de las características y propiedades del resto de partículas sólidasque componen el terreno. El terreno ideal para cimentar es elexento de materia orgánica.

Pueden utilizarse como cimientos, aunque existe riesgo de asientos im-portantes por consolidación y colapso al cabo de un cierto tiempo acausa de la descomposición de la materia orgánica. El riesgo es gra-ve cuando el terreno orgánico está bajo el nivel freático o en zona deoscilación del mismo. No es aconsejable cimentar en este tipo de te-rreno. Se debe analizar el riesgo y en su caso mejorar el terreno.

Se debe recurrir a soluciones especiales de cimientos.

Se debe recurrir a soluciones muy especiales tales como la susti-tución del terreno o cimientos profundos.

Contenido de materia orgánica (%)

0 – 2

2 – 10

10 – 35

> 35

Tipo de terreno

Normal

Con trazos de materia orgánica

Orgánico

Turba

GENERALIDADES 53

Figura 1.28Clasificación deterrenos según elcontenido demateria orgánica

rios, lagunas interiores y zonas pantanosas de-secadas (Albuferas de Levante, Marismas deHuelva, estuarios del Cantábrico). Según el con-tenido de materia orgánica, pueden distinguirselos terrenos que se exponen en la figura 1.28.

Una clasificación general que engloba todoslos terrenos existentes es la siguiente (se entiendeaquí el concepto de “terreno” en el sentido que seespecifica al inicio de este apartado):

• Rocas.• Terrenos (figura 1.30).• Bolos y gravas. El diámetro de los bolos os-

cila entre 60 y 300 mm; el de las gravasgruesas es superior a 40 mm (40-60).

• Rellenos controlados.• Rellenos incontrolados.

En lo sucesivo, los departamentos de medioambiente regularán sin duda el vertido de estos últi-mos, estableciendo tres clases de vertederos: de re-siduos peligrosos, de residuos no peligrosos y deresiduos inertes; se establecerán distintos requisitospara cada uno de ellos.


Figura 1.30Clasificación de

terrenos por eltamaño de partículas

Terrenos

No cohesivos

Cohesivosgranulares

Cohesivos

(1) Finos plásticos. Arcillas.Tamaño máximo de las partículas 0,002 mm = 2μmLuz de malla (mm)

(2) Los tamices A.S.T.M 200 y A.S.T.M 4 tienen luces de malla de 0,076 mm y 4,76 mm respectivamente.En su lugar se utilizan los equivalentes marcados por normas U.N.E., cuyas luces de malla son respectivamente de 0,080 mm y 5,00 mm.

(3) Este porcentaje corresponde solamente a la cantidad retenida en el tamiz 200.

Contenido de finos plásticos(1)

(%)

< 15

> 15< 35

> 35

Pasa> 50

Limos yArcillas

Limos yArcillas

Limos yArcillas

Tamiz 200(2)

(%)

Tamiz 4

(%)(3)

Retenido> 50

Arenas y Gravas

Arenas yGravas

Arenas yGravas

Pasa> 50

Arenas

Arenas

Arenas

Retenido> 50

Gravas

Gravas

Gravas

1.9.1 Acción del agua en terrenos de cimientos

La situación del nivel freático con relación a lasuperficie del terreno hace variar la capacidadportante del terreno.

En terrenos no cohesivos arenosos la capa-cidad portante disminuye al aumentar la cotadel nivel freático desde la superficie del cimien-to hasta la superficie del terreno. Por el contra-rio, la capacidad portante aumenta si aumenta

Rellenos

Escombreras

Vertederos

Hidráulicos

Observaciones

EscollerasRestos de demolición

Sin tratarIncineradosTriturados

Clases

Granulares

MixtasMineras

IndustrialesUrbanos

Balsas minerasProductos de dragadoDesechos industrialesFigura 1.29

Tipos de rellenos

GENERALIDADES 55

En los terrenos cohesivos arcillosos la consis-tencia (véase la expresión [2.13]) disminuye alaumentar la humedad de modo que tienen consis-tencia mínima cuando están saturados. La dismi-nución de su consistencia supone también la dis-minución de la capacidad portante. Los terrenosde consistencia menor de 0,75 (blanda, fluida olíquida) saturados tienen una capacidad portantemuy pequeña y originan problemas de estabili-dad en los taludes.

D

B

B

A

C

E

NF1

NF3

NF5

NF2

NF4

NF6

PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO

superficie del terreno

superficie del cimiento

CAPACIDADPORTANTE

la profundidad del nivel freático. Cuando el ni-vel freático está por debajo de la superficie delcimiento, a una profundidad igual o mayor queel ancho de la zapata, la capacidad portanteya no depende de él (figura 1.31).

Cuando la compacidad (véase la fórmula[2.7]) del terreno arenoso es inferior a 35 (“suelta”a “muy suelta”) la inmersión en agua puede provo-car asientos bruscos y producir el colapso.

Si el terreno es de baja compacidad (menorde 35) la superficie del cimiento debe estar siem-pre sumergida o con una humedad sensiblementeconstante y sin riesgo de inmersión por variacióndel nivel freático u otras razones. Por ello, en casode que exista nivel freático, la superficie del ci-miento debe situarse a la cota más baja previsiblede dicho nivel.

Si no hay riesgo de variación de humedad, ola compacidad del terreno es mayor de 35, la co-ta óptima de la superficie del cimiento debe situar-se a una distancia del nivel freático igual o mayorque el ancho B de la zapata. Evidentemente, ade-más de este factor hay que considerar la capaci-dad portante del terreno.

Superficie del cimiento

Nivel AZona ACNivel CZona CENivel E

Cotas inferiores a E

N:Número de penetrómetro estándarB: Ancho de la zapataD: Profundidad de la superficie del cimientoK: Función de N y BK’: Función de N y D

Nivel freático

NF 1NF 2NF 3NF 4NF 5NF 6

Capacidad portante

0,5K'+0,5KaK'+0,5KK'+0,5KK'+bKK'+KK'+K

Observaciones

1>a>0,5

b>0,5

CE=B

Figura 1.31Variación de lacapacidadportante delterreno enfunción de laprofundidad delnivel freático

Nivel Freático (NF):1: En la superficie del terreno2: Superior a la cota del cimiento3: Coincide con la cota del cimiento4: Inferior a la cota del cimiento5: Inferior, a distancia igual al ancho del cimiento6: A distancia mayor que el ancho del cimiento

• Terrenos colapsables: yesíferos, eólicos, lo-ess, cenizas volcánicas.

• Terrenos kársticos: formaciones calizas o ye-síferas con grandes huecos debidos a la di-solución de componentes minerales de lasrocas. Pueden hundirse bruscamente.

• Laderas inestables, deslizantes: en ningúncaso se debe cimentar sobre ellas sin una fi-jación previa de las uniones.

• Terrenos agresivos al hormigón: puedenaparecer agentes agresivos en las partículassólidas o en el agua. El hormigón del ci-miento debe fabricarse con cementos resis-tentes al agente agresivo.

1.10 NOMENCLATURA

Una vez realizada la descripción de los dife-rentes terrenos sobre los que es posible plantear uncimiento con mayor o menor grado de compleji-dad, en lo sucesivo en éste manual se denomina-rán “rocas” a aquellos terrenos formados por unamatriz rocosa con resistencia a compresión simplesuperior a 5 N/mm2.

El resto de los materiales sobre los que puedenestribar los esfuerzos transmitidos por una edifica-ción serán designados con el nombre genérico de“terrenos” o “rellenos”, según sea su naturaleza.

Todos ellos deberán cumplir durante toda lavida útil de la edificación, sometidos a las condi-ciones climatológicas y ambientales previsibles ya las de uso y utilización previstas, las siguientescondiciones:

• Capacidad portante frente a hundimientocon el coeficiente de seguridad mínimo pre-visto en proyecto.

• Variaciones dimensionales (asientos e hin-chamientos) iguales o menores que los admi-sibles previstos.

• Seguridad frente al deslizamiento.• Ausencia de agresividad del terreno o del

agua contenida en el mismo sobre el sub-componente estructural del cimiento.


Cuando los terrenos de consistencia mayor de0,75 (compactos, duros y muy duros) están sumer-gidos, su capacidad portante también disminuye.Si la consistencia se determina en función del nú-mero N obtenido en el ensayo estándar S.P.T., seutiliza la siguiente expresión:

[1.1]

O lo que es lo mismo:

Nch = 0,5 N+ 7,5 [1.2]

(Si N<15 se toma Nch= N)

N: valor obtenido del ensayoNch: valor corregido para terreno sumergidoNcp: valor corregido teniendo en cuenta el

factor profundidadNcor: valor corregido por los factores de pro-

fundidad y terreno sumergido

La superficie del cimiento debe quedar en zo-na sumergida o bien en zona superior a la máximacota del nivel freático, aproximadamente un metropor encima. Es aconsejable que este terreno cohe-sivo de cimiento tenga las variaciones mínimas po-sibles de humedad.

Finalmente, los terrenos expansivos son aque-llos terrenos arcillosos, preconsolidados que ex-perimentan variaciones de volumen (hinchamien-to y retracción) al aumentar o disminuir la hume-dad. El cimiento vendrá determinado por el gra-do de expansividad y el tipo de edificio que seva a construir. Evidentemente, si se consigue quela humedad del terreno no varíe, no habrá varia-ción de volumen y desaparecen los problemaspara proyectar el cimiento.

1.9.2 Otros terrenos conflictivos

Otros terrenos que también pueden dar proble-mas a la hora de plantear el cimiento de un edifi-cio sobre ellos son:

Nch = N − 12

N −15( )

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