Cimentaciones CTE: Guía Completa DB-SE-C y EC7

El diseño de cimentaciones según el CTE DB-SE-C y el Eurocódigo 7 (EC7) es un proceso técnico que combina análisis geotécnico, cálculo estructural y verificación normativa. Esta guía completa presenta los requisitos esenciales para el estudio geotécnico, el cálculo de la capacidad portante del terreno y la selección del tipo de cimentación adecuado, con ejemplos prácticos aplicables a proyectos residenciales, industriales y de infraestructura en España.

Una verificación DB-SE-C rigurosa desde las fases tempranas del proyecto reduce el riesgo de asientos diferenciales, sobrecargas inadecuadas y rechazos durante el visado colegial. Dominar los criterios normativos y los métodos de cálculo según EC7 garantiza estructuras seguras, económicas y conformes a la legislación vigente.

Estudio Geotécnico

El estudio geotécnico es el documento base que caracteriza el terreno de cimentación. El CTE DB-SE-C (Anejo C) y la norma UNE 103-600 establecen cuándo es obligatorio, qué contenido mínimo debe incluir y qué parámetros geomecánicos resultan imprescindibles para el cálculo estructural posterior.

Obligatoriedad del estudio geotécnico

Según el DB-SE-C Anejo C, el estudio geotécnico es obligatorio en:

• Edificios de uso residencial de más de 3 plantas sobre rasante.
• Edificios industriales, comerciales o administrativos de cualquier altura si la superficie construida supera los 300 m².
• Edificios singulares (hospitales, centros educativos, grandes superficies) independientemente del tamaño.
• Edificios con sótanos o muros de contención superiores a 3 m de altura.
• Terrenos en zonas sísmicas clasificadas como ac ≥ 0,04 g según la NCSE-02 (aunque en España peninsular la mayoría de zonas requieren ac ≥ 0,04 g).
• Terrenos con antecedentes de inestabilidad (laderas, arcillas expansivas, rellenos antrópicos).

En proyectos de vivienda unifamiliar o nave industrial pequeña (< 300 m²) sobre terrenos conocidos, el técnico puede optar por un reconocimiento geotécnico simplificado, siempre que se documente la experiencia local y se apliquen coeficientes de seguridad adicionales.

Contenido mínimo del estudio geotécnico

Un estudio geotécnico conforme a UNE 103-600 debe contener:

1. Campaña de campo: Número y profundidad de sondeos mecánicos (penetrómetros, calicatas, perforaciones). La norma UNE 103-600 recomienda como mínimo:
   • 1 sondeo cada 800 m² en planta, con profundidad hasta alcanzar estrato resistente o 2 veces el ancho de zapata prevista.
   • Sondeos adicionales si existen variaciones topográficas o cambios litológicos evidentes.
2. Ensayos de laboratorio: Granulometría, límites de Atterberg, densidad, humedad natural, compresión simple en arcillas, corte directo o triaxial para obtener ángulo de rozamiento (φ') y cohesión efectiva (c').
3. Clasificación del terreno: Identificar tipos de suelo (arenas, arcillas, limos) y roca, según USCS o clasificación española. Delimitar nivel freático y variaciones estacionales.
4. Parámetros geomecánicos: Valores característicos de:
   • Ángulo de rozamiento interno (φ').
   • Cohesión efectiva (c').
   • Peso específico (γ).
   • Módulo de deformación (E).
   • Coeficiente de Poisson (ν).
5. Presiones admisibles y recomendaciones: Capacidad portante admisible (qa), asiento total y diferencial estimado, profundidad de cimentación mínima, tipo de cimentación recomendada (superficial vs profunda), necesidad de mejoras del terreno.

Parámetros geomecánicos clave

Los parámetros del terreno que condicionan el diseño de cimentaciones son:

Parámetro	Símbolo	Unidad	Rango típico (España)	Método de obtención
Ángulo rozamiento	φ'	º	25–40º (arenas); 15–30º (arcillas)	Ensayo triaxial, corte directo, SPT correlacionado
Cohesión efectiva	c'	kPa	0–50 kPa (arcillas); 0 (arenas)	Triaxial consolidado drenado (CU, CD)
Peso específico	γ	kN/m³	17–22 kN/m³ (suelos); 20–27 kN/m³ (roca)	Densidad in situ, ensayo de peso unitario
Módulo deformación	E	MPa	5–50 MPa (arcillas); 10–100 MPa (arenas)	Ensayo presiométrico, placa de carga, correlaciones SPT/CPT
Coeficiente Poisson	ν	—	0,2–0,4	Valores tabulados por tipo de suelo

Nota sobre valores característicos: El EC7 exige que los parámetros geotécnicos se expresen como valores característicos (Xk), definidos como estimaciones cautelosas del valor medio. En la práctica, se toman percentiles (por ejemplo, φ'k = percentil 5% si el parámetro es favorable, percentil 95% si es desfavorable).

Nivel freático y su impacto

La presencia de agua freática reduce la tensión efectiva del suelo (principio de Terzaghi: σ' = σ – u), disminuyendo la capacidad portante y aumentando el riesgo de asientos por consolidación. El estudio geotécnico debe:

• Determinar la cota del nivel freático en el momento de la campaña y estimar su variación estacional.
• Si el nivel freático se sitúa a menos de 2 veces el ancho de la zapata (B) bajo el plano de cimentación, aplicar el peso específico sumergido (γ' = γsat – γw ≈ 10 kN/m³) en los cálculos de presión efectiva.
• Evaluar la necesidad de drenaje perimetral, bombeo durante obra o cimentación profunda (pilotes) si el terreno saturado tiene baja capacidad.

Zonificación geotécnica y variabilidad

En parcelas grandes o con topografía irregular, es habitual que el estudio geotécnico divida el terreno en zonas geotécnicas homogéneas, cada una con parámetros característicos propios. El proyectista debe:

• Identificar qué zona geotécnica afecta a cada elemento de cimentación (zapata, losa, muro).
• Aplicar los parámetros más desfavorables si un mismo elemento afecta a varias zonas.
• Documentar la variabilidad espacial para justificar la elección de factores de seguridad parciales según EC7.

En proyectos urbanísticos con múltiples edificios, la zonificación geotécnica permite optimizar costes: edificios sobre zonas con qa > 200 kPa pueden cimentarse con zapatas aisladas de menor dimensión, mientras que bloques sobre zonas con qa < 100 kPa requerirán losa o pilotes. Esta diferenciación debe reflejarse en el planeamiento de fases de obra y en la asignación de presupuestos.

Ensayos in situ más utilizados

Además de los ensayos de laboratorio, el estudio geotécnico incorpora ensayos de campo que caracterizan el terreno en condiciones no alteradas:

SPT (Standard Penetration Test):

• Ensayo más extendido en España. Consiste en hincar una cuchara normalizada con golpes de maza de 63,5 kg desde 76 cm altura.
• El número de golpes N30 para penetrar 30 cm se correlaciona con φ' en arenas y con consistencia en arcillas.
• Correlaciones típicas (arenas): N30 = 10–30 → φ' ≈ 28–36º; N30 > 50 → arena muy densa, φ' > 38º.
• Limitación: no mide propiedades directamente, solo índices empíricos.

CPT (Cone Penetration Test):

• Penetrómetro estático que mide resistencia de punta (qc) y fricción lateral (fs) de forma continua.
• Permite identificar estratigrafía con precisión centimétrica y estimar módulo de deformación E (E ≈ 2–5 qc en arenas).
• Más preciso que SPT, pero requiere equipo más pesado y no extrae muestras.

Presiómetro Ménard:

• Ensayo de carga radial in situ que mide módulo presiómetro (EM) y presión límite (pl).
• El módulo EM se correlaciona directamente con el módulo de deformación E del terreno (E ≈ αEM, con α = 0,33–1,0 según tipo de suelo).
• Esencial para calcular asientos en losas y diseñar cimentaciones sobre roca blanda o suelos cohesivos.

Ensayo de placa de carga:

• Aplicación de carga vertical sobre placa rígida (60–80 cm diámetro) y medición de asiento.
• Proporciona módulo de balasto k (kN/m³) para diseño de losas y pavimentos.
• Se realiza en explanadas de obra para validar compactación de zahorras y comprobar que qa real ≥ qa diseño.

Capacidad Portante

La capacidad portante del terreno (qult) es la presión máxima que el suelo puede soportar sin sufrir rotura por corte. El EC7 y el DB-SE-C exigen verificar que la presión de contacto diseño (qd) sea inferior a la resistencia de diseño (Rd), aplicando factores parciales de seguridad según el método de Estados Límite (EL).

Métodos de cálculo según EC7

El Eurocódigo 7 (UNE-EN 1997-1) define tres enfoques de cálculo (DA1, DA2, DA3) para Estados Límite Últimos (ELU). En España, la Anejo Nacional del EC7 recomienda el Enfoque de Cálculo 2 (DA2) para cimentaciones superficiales, que aplica factores parciales a las acciones (γF) y a las resistencias del terreno (γR).

Fórmula general de Terzaghi-Meyerhof para capacidad portante última en cimentación superficial:

qult = c' Nc sc ic + q Nq sq iq + 0,5 γ B Nγ sγ iγ

Donde:

• c': cohesión efectiva del terreno (kPa).
• q: sobrecarga efectiva al nivel de cimentación (q = γ Df, siendo Df la profundidad de cimentación).
• γ: peso específico del terreno (kN/m³).
• B: ancho de la zapata (m).
• Nc, Nq, Nγ: factores de capacidad portante (función de φ').
• sc, sq, sγ: factores de forma (rectangular, cuadrada, circular).
• ic, iq, iγ: factores de inclinación de la carga.

Factores de capacidad portante Nc, Nq, Nγ (Meyerhof):

φ' (º)	Nc	Nq	Nγ
20	14,8	6,4	5,4
25	20,7	10,7	10,9
30	30,1	18,4	22,4
35	46,1	33,3	48,0
40	75,3	64,2	109,4

Factores de forma (zapata rectangular L × B, con L ≥ B):

sc = 1 + (B/L) (Nq/Nc)
sq = 1 + (B/L) tan φ'
sγ = 1 – 0,4 (B/L)

Para zapata cuadrada (B = L), los factores de forma aumentan la capacidad portante aproximadamente un 20–30% respecto a cimentación corrida (B/L → 0).

Factores parciales de seguridad (DA2)

En el Enfoque de Cálculo 2 (DA2), se aplican:

• Factores γF a las acciones:
  • Permanentes desfavorables: γG = 1,35.
  • Permanentes favorables: γG = 1,00.
  • Variables desfavorables: γQ = 1,50.
• Factores γR a la resistencia del terreno:
  • Capacidad portante: γR;v = 1,40 (para hundimiento).
  • Deslizamiento: γR;h = 1,10.

La verificación de ELU se expresa:

Vd ≤ Rd

Donde:

• Vd = γG Gk + γQ Qk: acción de diseño vertical (kN).
• Rd = A' qult / γR;v: resistencia de diseño (kN), siendo A' el área efectiva de contacto.

Ejemplo numérico: zapata aislada

Datos del proyecto:

• Edificio de 4 plantas + baja, uso residencial.
• Zapata cuadrada de lado B = 2,0 m, profundidad Df = 1,2 m.
• Terreno: arena media densa, φ' = 32º, c' = 0 kPa, γ = 19 kN/m³.
• Nivel freático a 5 m de profundidad (no afecta).
• Carga característica permanente Gk = 400 kN, variable Qk = 150 kN.

Paso 1: Sobrecarga efectiva al nivel de cimentación:

q = γ Df = 19 × 1,2 = 22,8 kPa

Paso 2: Factores de capacidad portante para φ' = 32º (interpolando tabla):

Nc ≈ 35,5
Nq ≈ 23,2
Nγ ≈ 30,2

Paso 3: Factores de forma (zapata cuadrada B = L = 2,0 m):

sc = 1 + (2,0/2,0) × (23,2/35,5) = 1 + 0,653 = 1,653
sq = 1 + (2,0/2,0) × tan 32º = 1 + 0,625 = 1,625
sγ = 1 – 0,4 × (2,0/2,0) = 1 – 0,4 = 0,6

Paso 4: Factores de inclinación (carga vertical centrada):

ic = iq = iγ = 1,0

Paso 5: Capacidad portante última:

qult = 0 × 35,5 × 1,653 × 1,0 + 22,8 × 23,2 × 1,625 × 1,0 + 0,5 × 19 × 2,0 × 30,2 × 0,6 × 1,0
qult = 0 + 859,0 + 344,3 = 1203,3 kPa

Paso 6: Resistencia de diseño:

Rd = (B² × qult) / γR;v = (2,0² × 1203,3) / 1,40 = 4812 / 1,40 = 3437 kN

Paso 7: Acción de diseño:

Vd = 1,35 × 400 + 1,50 × 150 = 540 + 225 = 765 kN

Paso 8: Verificación ELU hundimiento:

Vd = 765 kN ≤ Rd = 3437 kN → ✓ OK (ratio 765/3437 = 0,22 → factor seguridad global ≈ 4,5)

La zapata cumple con amplio margen. En la práctica, se optimizaría reduciendo B a 1,5 m y recalculando.

Asientos admisibles

Además de verificar el ELU de hundimiento, el DB-SE-C exige comprobar el Estado Límite de Servicio (ELS) de asiento total y asiento diferencial. Los límites recomendados son:

• Asiento total absoluto: ≤ 25 mm (estructuras convencionales), ≤ 50 mm (naves industriales sin maquinaria sensible).
• Asiento diferencial: δ/L ≤ 1/500 (donde δ es la diferencia de asiento entre apoyos contiguos y L la distancia entre ellos).
• Asiento diferencial en fachadas: ≤ 10 mm para evitar fisuras en cerramiento de ladrillo.

El cálculo de asientos se realiza mediante teoría de elasticidad (método de Boussinesq) o consolidación unidimensional (Terzaghi) en arcillas. La presión de contacto en ELS se toma sin mayorar (Gk + ψ Qk, con ψ = 0,3–0,7 según tipo de sobrecarga).

Fórmula simplificada de asiento elástico (Steinbrenner):

s = q B (1 – ν²) / E × I

Donde:

• q: presión de contacto en ELS (kPa).
• B: ancho de zapata (m).
• ν: coeficiente de Poisson (adimensional).
• E: módulo de deformación del terreno (MPa).
• I: factor de influencia (función de geometría y profundidad del estrato compresible, tablas de Steinbrenner o Janbu).

Si el asiento calculado supera los límites admisibles, se amplía la zapata (mayor B → menor q) o se opta por cimentación profunda (pilotes).

Asientos en arcillas: consolidación primaria

En arcillas saturadas de baja permeabilidad, el asiento no se produce de forma instantánea, sino a lo largo de meses o años (consolidación primaria). El proceso se modela con la teoría de Terzaghi:

s_final = (H × Cc / (1 + e0)) × log10((σ'0 + Δσ') / σ'0)

Donde:

• H: espesor del estrato compresible (m).
• Cc: índice de compresión (obtenido de ensayo edométrico, típicamente 0,2–0,5 en arcillas blandas).
• e0: índice de poros inicial (adimensional).
• σ'0: presión efectiva vertical inicial al centro del estrato (kPa).
• Δσ': incremento de presión efectiva debido a la carga de cimentación (kPa).

El tiempo de consolidación (t90, tiempo para alcanzar el 90% del asiento final) se estima mediante:

t90 = (T90 × H²) / cv

Donde:

• T90: factor de tiempo (≈ 0,848 para consolidación unidimensional, drenaje doble).
• cv: coeficiente de consolidación (m²/año), obtenido de ensayo edométrico (típicamente 1–10 m²/año en arcillas).

Ejemplo práctico: Edificio de 6 plantas sobre arcilla blanda de 4 m de espesor, Cc = 0,3, e0 = 0,9, cv = 2 m²/año. Incremento de presión Δσ' = 60 kPa. Asiento final estimado: s = (4 × 0,3 / 1,9) × log10((80 + 60) / 80) ≈ 0,13 m = 130 mm. Tiempo t90 = (0,848 × 4²) / 2 ≈ 6,8 años.

Este asiento (130 mm) excede ampliamente el límite de 25 mm, por lo que se descarta cimentación superficial. Soluciones: pilotes hasta estrato resistente a mayor profundidad, o precarga del terreno (aplicar sobrecarga temporal durante 1–2 años para consolidar antes de construir).

Influencia de la excentricidad de carga

Si la carga vertical actúa con excentricidad (momento flector en base de pilar), la presión de contacto no es uniforme. El DB-SE-C exige que la excentricidad e cumpla:

e ≤ B/6 (zapatas cuadradas o rectangulares)

Si e > B/6, aparece tracción en parte de la base (despegue), lo cual no es admisible. La presión máxima se calcula como:

q_max = (V / A) × (1 + 6e/B)
q_min = (V / A) × (1 - 6e/B)

Para e = B/6, q_min = 0 (distribución triangular). Para e < B/6, distribución trapezoidal con q_min > 0.

Criterio de diseño: Limitar e < B/8 en zapatas aisladas para garantizar distribución de presiones razonablemente uniforme y evitar concentración de tensiones en borde.

Tipos de Cimentación

El CTE DB-SE-C y el EC7 clasifican las cimentaciones en superficiales (zapatas, losas) y profundas (pilotes, pantallas). La elección depende de la capacidad portante del terreno, las cargas de proyecto, la presencia de sótanos y las condiciones hidrogeológicas.

Cimentaciones superficiales

Se consideran superficiales cuando la profundidad de cimentación Df < 4B (siendo B el ancho de la zapata). Transmiten las cargas directamente al terreno en superficie o a poca profundidad.

Zapatas aisladas

Uso típico: Pilares de edificios de poca altura (hasta 6 plantas) sobre terrenos con capacidad portante qa ≥ 150 kPa.

Ventajas:

• Ejecución rápida y económica.
• Flexibilidad para ajustar dimensiones a cada pilar.
• Menor volumen de excavación.

Dimensionamiento básico:

1. Calcular área necesaria: A = (Gk + Qk) / qa, donde qa es la presión admisible del terreno (qa = qult / FS, con factor de seguridad global FS ≈ 3 en método tensiones admisibles, o bien qa = qult / γR;v en EC7).
2. Adoptar zapata cuadrada B × B o rectangular L × B (L ≤ 2B).
3. Verificar punzonamiento según EHE-08: perímetro crítico a 2d del borde del pilar (d = canto útil).
4. Armar con malla ortogonal de diámetro calculado según momento flector en sección de pilar.

Separación mínima entre zapatas: ≥ 2B para evitar solapes de bulbos de presión (si la separación es menor, considerar zapata corrida o losa de cimentación).

Zapatas corridas

Uso típico: Bajo muros de carga en viviendas unifamiliares o naves industriales con pilares muy próximos.

Dimensionamiento: Ancho B constante a lo largo de la longitud L. La verificación de capacidad portante se realiza por metro lineal. El armado longitudinal resiste momento flector debido a excentricidad de cargas y esfuerzo cortante en secciones intermedias.

Losa de cimentación

Uso típico: Edificios de más de 8 plantas, terrenos con capacidad portante baja (qa < 100 kPa), presencia de sótanos completos, asientos diferenciales elevados.

Ventajas:

• Distribuye la carga total del edificio en toda la superficie, reduciendo presión de contacto.
• Rigidiza la estructura y limita asientos diferenciales.
• Actúa como solera de sótano (ahorro en partidas).

Dimensionamiento:

1. Verificar que presión media (Σ cargas / Área losa) < qa.
2. Modelar losa como placa sobre apoyo elástico (Winkler): asignar módulo de balasto k (kN/m³) al terreno.
3. Calcular momentos flectores y esfuerzos cortantes con software de elementos finitos (CYPE, SAP2000).
4. Armar losa con doble malla (superior e inferior) y refuerzos locales bajo pilares.

Espesor mínimo: 40 cm en edificios de 5–8 plantas, 60 cm en edificios de más de 10 plantas (evitar problemas de punzonamiento).

Ventajas adicionales de la losa:

• Reduce asientos diferenciales al rigidizar la estructura, redistribuyendo presiones entre zonas de distinta capacidad portante.
• Actúa como barrera de humedad si se impermeabiliza correctamente (lámina de PVC, bentonita sódica).
• Facilita la ejecución en terrenos heterogéneos o con rellenos antrópicos.

Desventajas:

• Mayor consumo de hormigón y acero (coste 50–80% superior a zapatas aisladas).
• Dificultad para ejecutar instalaciones bajo losa (requiere pasar conductos antes del hormigonado).
• Sensibilidad a retracción de fraguado (requiere juntas de dilatación cada 15–20 m).

Proceso constructivo:

1. Excavación y nivelación del terreno, comprobación de qa con ensayo de placa de carga.
2. Vertido de hormigón de limpieza (10 cm, HM-20) para regularizar superficie.
3. Impermeabilización (si hay nivel freático elevado) con lámina adherida o bentonita.
4. Colocación de armadura inferior (malla Ø12–Ø16, separación 15–20 cm).
5. Montaje de separadores y armadura superior (refuerzos en zonas de pilares).
6. Hormigonado en franjas (evitar juntas frías), vibrado y curado mínimo 7 días.
7. Verificación de canto y resistencia (extracción de testigos si es necesario).

Cimentaciones profundas

Se utilizan cuando la capacidad portante del terreno superficial es insuficiente (qa < 80 kPa) o cuando existen estratos resistentes a mayor profundidad (> 4 m).

Pilotes

Definición: Elementos lineales verticales (o inclinados) que transmiten cargas a estratos profundos mediante resistencia por punta y por fuste.

Tipos de pilotes:

Tipo	Ejecución	Aplicación	Capacidad típica (kN)
Prefabricado hincado	Hormigón prefabricado, hincado con martinete	Terrenos sin bolos, poca profundidad (<15 m)	300–1000
Perforado in situ (CPI)	Perforación + armadura + hormigonado	Terrenos cohesivos, profundidad 10–40 m	500–3000
Micropilotes	Perforación pequeña diámetro (<300 mm), inyección lechada	Rehabilitación, recalces, terrenos con bolos	100–500
Pilotes barrena continua (CFA)	Barrena helicoidal, extracción + inyección simultánea	Terrenos granulares, nivel freático alto	800–2500

Cálculo de capacidad portante de pilotes (método α para pilotes en arcilla, método β para pilotes en arena):

Qult = Qpunta + Qfuste = qb Ab + Σ (qs As)

Donde:

• Qpunta: resistencia por punta (kN).
• Qfuste: resistencia por fuste (kN).
• qb: presión de rotura en punta (función de Nc, qult del estrato resistente).
• Ab: área de la sección transversal de la punta (m²).
• qs: resistencia unitaria por fuste (kPa), función de cohesión y adhesión α o fricción lateral β.
• As: superficie lateral del pilote en contacto con cada estrato (m²).

El EC7 exige verificar pilotes mediante ensayos de carga estática (10% del total de pilotes) o pruebas de integridad (100%). La resistencia característica Rc;k se deduce de ensayos de campo (SPT, CPT, presiómetro) o pruebas de carga.

Ejemplo de dimensionamiento de pilote CPI:

• Edificio de 10 plantas, carga por pilar Vd = 2200 kN.
• Terreno: arcilla blanda hasta -8 m (cu = 40 kPa), arena densa desde -8 m hasta -18 m (φ' = 35º, N30 > 40).
• Se proyecta pilote perforado Ø600 mm, longitud 15 m (3 m en arcilla, 12 m en arena, punta a -15 m).

Resistencia por fuste en arcilla (método α, α = 0,5 para arcilla normalmente consolidada):

Qfuste,arcilla = α × cu × π × D × L1 = 0,5 × 40 × π × 0,6 × 3 ≈ 113 kN

Resistencia por fuste en arena (método β, β ≈ 0,25 para arena densa):

σ'v,media = γ × profundidad media = 19 × (8 + (8+15)/2) = 19 × 13,5 = 256 kPa
Qfuste,arena = β × σ'v,media × π × D × L2 = 0,25 × 256 × π × 0,6 × 12 ≈ 1450 kN

Resistencia por punta (arena densa, qb ≈ 50 × N30 ≈ 2000 kPa):

Qpunta = qb × Ab = 2000 × (π × 0,6² / 4) ≈ 565 kN

Capacidad total:

Qult = Qfuste,arcilla + Qfuste,arena + Qpunta = 113 + 1450 + 565 = 2128 kN

Resistencia de diseño (EC7 DA2, γR = 1,40):

Rd = Qult / γR = 2128 / 1,40 = 1520 kN

Como Vd = 2200 kN > Rd = 1520 kN, se requiere aumentar longitud a 18 m o diámetro a 800 mm, o bien colocar 2 pilotes por pilar (solución más común).

Pruebas de integridad: Se realizan ensayos PIT (Pile Integrity Test) por reflectometría en el 100% de pilotes para detectar estrangulamientos, discontinuidades o barro en fuste. En el 10% se ejecuta ensayo de carga estática hasta 1,5 × Qk para validar capacidad portante real.

Muros de contención y muros pantalla

Uso típico: Sótanos de edificios, contención de tierras en desniveles, obras lineales (túneles de acceso, rampas).

Muro pantalla (método top-down):

1. Excavación de panel con lodos bentoníticos para estabilizar paredes.
2. Colocación de armadura y hormigonado bajo lodos (desplazamiento del lodo).
3. Encaje de forjados conforme avanza la excavación hacia abajo.
4. Impermeabilización exterior y drenaje perimetral.

Verificación estructural (EC7 + EHE-08):

• Estabilidad al vuelco: Momento estabilizador (peso muro + terreno sobre talón) ≥ 1,5 × Momento volcador (empuje activo).
• Deslizamiento: Fricción base + empuje pasivo ≥ 1,5 × Empuje activo horizontal.
• Capacidad portante bajo la base: Presión de contacto ≤ Rd (con excentricidad controlada e ≤ B/6).
• Resistencia estructural: Armado de pantalla para momento flector máximo + cortante, considerando empujes de Rankine o Coulomb.

Empuje activo de Rankine (terreno granular sin cohesión, trasdós horizontal):

Ea = 0,5 γ H² Ka

Donde:

• Ka = tan²(45º – φ'/2): coeficiente de empuje activo.
• H: altura del muro (m).
• γ: peso específico del terreno (kN/m³).

Empuje pasivo (resistencia del terreno delante del muro):

Ep = 0,5 γ H² Kp

Donde:

• Kp = tan²(45º + φ'/2): coeficiente de empuje pasivo (Kp >> Ka).

El empuje activo se reduce si se coloca un sistema de anclajes temporales o permanentes (tirantes pretensados anclados en estrato resistente).

Criterios de selección entre superficial y profunda

Tabla de decisión:

Condición	Cimentación recomendada
qa > 150 kPa, cargas moderadas (< 800 kN/pilar)	Zapatas aisladas
qa 80–150 kPa, cargas altas (> 800 kN/pilar)	Losa de cimentación
qa < 80 kPa, estrato resistente a 5–20 m	Pilotes perforados (CPI, CFA)
qa < 80 kPa, estrato resistente > 20 m	Pilotes prefabricados hincados o micropilotes
Edificio con sótano completo	Losa + muro pantalla (si excavación > 4 m)
Terreno expansivo (arcillas con IS > 2%)	Losa postensada o pilotes
Nivel freático elevado (< 2 m)	Losa impermeabilizada o pilotes (evitar zapatas)
Rehabilitación/recalce	Micropilotes o pilotes de resina inyectada

Criterio económico: El coste de cimentación superficial es 40–60 €/m² (zapatas), 80–120 €/m² (losa), mientras que cimentación profunda oscila entre 150–300 €/m lineal de pilote (diámetro 400–600 mm). Se opta por pilotes solo cuando la mejora del terreno superficial (compactación, sustitución, jet-grouting) resulta más cara.

Mejoras del terreno

En casos intermedios (qa = 60–100 kPa), es posible mejorar el terreno para permitir cimentación superficial:

• Compactación dinámica: Impactos de masa pesada (10–20 t desde 10–20 m altura) en arenas y gravas sueltas. Aumenta φ' en 3–5º, incrementando qa en 30–50%.
• Vibroflotación: Inserción de vibrador en terreno granular, densificación por licuefacción transitoria.
• Columnas de grava (stone columns): Perforación e hincado de grava compactada en retícula (malla 2–3 m). Aumenta capacidad portante y acelera consolidación en arcillas.
• Jet-grouting: Inyección de lechada de cemento a alta presión, formando columnas de suelo-cemento. Aplicable en arcillas blandas y rellenos heterogéneos.
• Sustitución parcial: Excavación de 1–2 m de terreno blando y reemplazo por zahorra compactada. Solución sencilla para parcelas pequeñas.

El coste de mejora del terreno oscila entre 20–80 €/m² (compactación dinámica, sustitución) y 80–200 €/m² (jet-grouting, columnas de grava). El proyectista debe comparar con el coste de cimentación profunda en cada caso.

Criterios de selección de mejora:

• Compactación dinámica: Arenas y gravas sueltas (N30 < 15), profundidad efectiva 4–8 m, incremento de φ' en 3–5º.
• Vibroflotación: Arenas saturadas sueltas, profundidad 5–15 m, aplicable en zonas sin restricciones de vibración.
• Columnas de grava: Arcillas blandas (cu < 30 kPa), mejora de capacidad portante + aceleración de consolidación, reducción de asientos en 30–50%.
• Jet-grouting: Rellenos heterogéneos, arcillas orgánicas, zonas urbanas con limitaciones de espacio, formación de pantalla impermeable.
• Sustitución parcial: Terrenos superficiales inadecuados (turba, rellenos sueltos), profundidad 1–2 m, solución económica para parcelas pequeñas.

Documentación de mejoras: El proyecto de cimentación debe incluir plano de ubicación de mejoras, especificación de materiales (grava limpia 20–60 mm para columnas, zahorra Z1 para sustitución), control de ejecución (densidad in situ, ensayo de placa) y certificación de cumplimiento por dirección facultativa.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cuándo es obligatorio el estudio geotécnico según el CTE?

El estudio geotécnico es obligatorio para edificios residenciales de más de 3 plantas, edificios industriales o comerciales de superficie > 300 m², estructuras singulares (hospitales, centros educativos), edificios con sótanos o muros de contención > 3 m, y terrenos en zonas sísmicas (ac ≥ 0,04 g) o con antecedentes de inestabilidad. En proyectos más pequeños (vivienda unifamiliar, nave industrial < 300 m²) sobre terrenos conocidos, se puede optar por un reconocimiento geotécnico simplificado con coeficientes de seguridad adicionales.

¿Qué diferencia existe entre DB-SE-C y EC7 en el cálculo de cimentaciones?

El DB-SE-C establece los requisitos normativos españoles de seguridad estructural en cimentaciones, pero remite al Eurocódigo 7 (EC7, UNE-EN 1997-1) para los métodos de cálculo detallados. El EC7 introduce los Enfoques de Cálculo (DA1, DA2, DA3) basados en Estados Límite, aplicando factores parciales de seguridad a acciones y resistencias. En España, el Anejo Nacional del EC7 recomienda el Enfoque de Cálculo 2 (DA2) para cimentaciones superficiales, que aplica γG = 1,35, γQ = 1,50 a las cargas y γR;v = 1,40 a la resistencia del terreno.

¿Cómo se calcula la capacidad portante de una zapata en arena?

Se utiliza la fórmula de Terzaghi-Meyerhof: qult = c' Nc sc + q Nq sq + 0,5 γ B Nγ sγ. En arenas (c' = 0), el término dominante es el de sobrecarga (q Nq sq) y el de peso propio (0,5 γ B Nγ sγ). Los factores Nc, Nq, Nγ dependen del ángulo de rozamiento φ' del terreno (obtenido del estudio geotécnico). Los factores de forma (sc, sq, sγ) aumentan la capacidad en zapatas cuadradas o circulares respecto a cimentación corrida. La resistencia de diseño es Rd = (A' × qult) / γR;v, que se compara con la acción de diseño Vd = γG Gk + γQ Qk.

¿Cuándo se utilizan pilotes en lugar de zapatas?

Se opta por cimentación profunda (pilotes) cuando la capacidad portante del terreno superficial es insuficiente (qa < 80 kPa), cuando existe un estrato resistente a mayor profundidad (> 4–5 m), cuando los asientos diferenciales calculados superan los límites admisibles (δ/L > 1/500), o cuando el nivel freático elevado dificulta la ejecución de zapatas. Los pilotes transmiten las cargas a estratos profundos mediante resistencia por punta y por fuste. La elección entre pilotes prefabricados hincados, perforados in situ (CPI), micropilotes o barrena continua (CFA) depende de las características del terreno, profundidad del estrato resistente y restricciones de vibración en obra.

¿Qué es el asiento diferencial y cómo se controla?

El asiento diferencial es la diferencia de asiento vertical entre dos apoyos contiguos de la estructura (δ = s1 – s2). El DB-SE-C limita el asiento diferencial a δ/L ≤ 1/500 (donde L es la distancia entre apoyos) para evitar fisuras en tabiquería, rotura de instalaciones y mal funcionamiento de puertas y ventanas. Se controla mediante: cimentación rígida (losa o zapatas corridas arriostradas), uniformización de presiones de contacto (zapatas de distinto tamaño para cargas variables), mejora del terreno en zonas blandas, o cimentación profunda (pilotes) que reduce la influencia de estratos compresibles superficiales. El cálculo de asientos se realiza con métodos elásticos (Boussinesq, Steinbrenner) en arenas y métodos de consolidación (Terzaghi) en arcillas.

Conclusión

El diseño de cimentaciones según el CTE DB-SE-C y el Eurocódigo 7 combina tres pilares fundamentales: un estudio geotécnico riguroso que caracterice el terreno, un cálculo de capacidad portante con factores de seguridad parciales coherentes con el método de Estados Límite, y una selección del tipo de cimentación que equilibre seguridad estructural, control de asientos y viabilidad económica.

Dominar estos criterios normativos permite a arquitectos, ingenieros y calculistas proyectar cimentaciones seguras, optimizar costes de ejecución y garantizar el cumplimiento en el visado colegial y en la verificación de proyectos BIM. La integración de herramientas de cálculo automatizado (CYPE, software de elementos finitos) con los requisitos del EC7 agiliza el proceso de dimensionamiento y documentación, especialmente en proyectos de mayor envergadura con múltiples zonas geotécnicas.

Si estás preparando un proyecto de ejecución con cimentación compleja (pilotes, losa, muro pantalla), nuestra plataforma de verificación DB-SE-C automatiza la comprobación de capacidad portante, asientos diferenciales y cumplimiento de factores de seguridad según EC7. Consulta nuestros planes y precios para proyectos de verificación integral de estructuras CTE y acelera tu camino hacia el visado colegial sin rechazos ni retrasos.