Sistemas de Cimentación y Tipos de Forjados en Edificación

Introducción a los Elementos Estructurales

El forjado es un elemento estructural horizontal que cumple una doble función: por un lado, actúa como elemento resistente frente a esfuerzos de flexión y cortante, y por otro, sirve para separar los distintos pisos de un edificio. Su función principal es recibir las cargas permanentes, como su propio peso, los pavimentos o los muros, así como las cargas variables, como el uso de las plantas o la nieve, y transmitirlas a las vigas para que estas las conduzcan al resto de la estructura.

La cimentación transmite las cargas del edificio al terreno y garantiza su estabilidad. Su dimensionado depende de las cargas y de la resistencia del suelo. Cuanto peor sea el terreno o mayor sea la carga, mayor deberá ser la cimentación. La tensión admisible del terreno se calcula como carga dividida entre superficie de apoyo (σ = N/S).

Tipos de Cimentaciones Superficiales

Zapatas: Aisladas, Combinadas y Corridas

Las zapatas son elementos de cimentación superficial que transmiten las cargas de la estructura al terreno:

• Zapatas aisladas: Se utilizan para soportar un único pilar, ya sea de hormigón o metálico. Están formadas por un bloque de hormigón armado que incorpora una parrilla de acero en su parte inferior, generalmente con barras de diámetro igual o superior a 12 mm. Pueden ser centradas, medianeras o de esquina.
• Zapatas combinadas: Sirven para cimentar dos o más pilares próximos entre sí. Al estar sometidas a esfuerzos de tracción en su parte superior, necesitan armaduras tanto en la cara inferior como en la superior.
• Zapatas corridas: Son cimentaciones alargadas que se utilizan para soportar muros o alineaciones de varios pilares. Cuando sirven de base para muros de hormigón, es necesario dejar armaduras de espera para conectar ambos elementos.

Losa de Cimentación y Solera

La losa es un elemento de cimentación superficial que se emplea cuando el área cubierta por posibles cimentaciones aisladas ocupa toda o casi toda la planta del edificio. Consiste en una gran masa de hormigón armado que cubre toda la superficie, con dos parrillas (inferior y superior) y armaduras de refuerzo.

La solera, por su parte, es un elemento de cierre horizontal que apoya directamente en el terreno. Es de hormigón y suele llevar un pequeño mallazo (Ø 6 15 x 15 cm). Para evitar la humedad, se puede ejecutar sobre un encachado (capa de gravas limpias de unos 15 cm) y una lámina plástica de polietileno. Otras opciones incluyen la solera ventilada apoyada sobre piezas de plástico tipo "iglús" o la impermeabilización con una capa de bentonita.

Sistemas de Forjados en la Construcción

Forjados Unidireccionales de Viguetas

Los forjados unidireccionales de viguetas transmiten las cargas en una única dirección: de las viguetas a las vigas y de estas a los pilares. Están formados por viguetas paralelas (separadas entre 60 y 70 cm) y bovedillas (cerámicas, de hormigón o poliestireno). Incluyen zunchos de borde, mallazo de reparto y una capa de compresión de 4 o 5 cm.

Tipos de Viguetas

• Vigueta pretensada: Se fabrica aplicando una compresión previa al hormigón. Esto genera una contraflecha que compensa la deformación cuando la vigueta entra en servicio, resultando en un elemento más resistente.
• Viguetas semirresistentes: No tienen resistencia suficiente por sí solas durante la construcción y requieren apuntalamiento. Se colocan barras de acero llamadas negativos en la unión con las vigas.
• Viguetas resistentes o autoportantes: Soportan su propio peso y el de los elementos del forjado sin necesidad de apuntalamiento. Son ideales para forjados sanitarios, creando una cámara de aire sin encofrados.
• Viguetas in situ: Se construyen directamente en la obra, requiriendo el encofrado de toda la superficie inferior.
• Viguetas metálicas: Sistema en desuso que utiliza perfiles laminados (IPN o IPE) con conectores para unirse al hormigón.

Forjados Mixtos y Especiales

Forjado de Chapa Colaborante

Es un forjado mixto unidireccional donde el hormigón se vierte sobre una chapa grecada que actúa como encofrado y armadura de positivos. La chapa dispone de resaltos para garantizar la adherencia y evitar el deslizamiento relativo, permitiendo que ambos materiales trabajen de forma solidaria.

Losa Alveolar

Formada por placas prefabricadas de hormigón pretensado con huecos longitudinales (alveolos). Permiten cubrir grandes luces con rapidez, sin necesidad de encofrado ni apuntalamiento, aunque requieren maquinaria pesada para su colocación.

Viguetas Joist

Consisten en viguetas de celosía metálica (perfiles tubulares o angulares unidos por diagonales). Crean una estructura muy ligera que facilita el paso de instalaciones por su interior.

Forjado Reticular o Bidireccional

Este tipo de forjado no utiliza vigas, sino una red de nervios de hormigón dispuestos en dos direcciones perpendiculares. Utiliza casetones para aligerar el peso y ábacos o capiteles en la zona de los pilares para transmitir las cargas. Ofrece mayor libertad arquitectónica al no requerir pilares perfectamente alineados.

Especificaciones Técnicas del Hormigón

La designación HA-25/B/40/IIa se desglosa de la siguiente manera:

• HA: Hormigón Armado.
• 25: Resistencia característica (25 N/mm² medida a los 28 días).
• B: Consistencia blanda.
• 40: Tamaño máximo del árido (40 mm).
• IIa: Ambiente húmedo normal.

Parámetros adicionales:

• Separación mínima entre barras: 2 cm.
• Relación agua/cemento máxima: 0,65.
• Contenido mínimo de cemento: 200 kg/m³ (HM) y 250 kg/m³ (HA).
• Canto mínimo: Zapata 35 cm (HM) y 25 cm (HA); Encepado ≥ 40 cm.
• Recubrimiento habitual: 3 cm en estructura y 5 cm en cimentación.
• Diámetros de barras corrugadas: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32 y 40 mm.

Estructuras Metálicas y de Madera

Cerchas y Pilares Metálicos

Las cerchas son estructuras ligeras trianguladas formadas por un cordón superior (pares), un cordón inferior (tirante) y barras intermedias (montantes y diagonales). Se utilizan para salvar grandes luces en naves industriales. Los nudos pueden ser soldados o atornillados.

En los pilares metálicos se usan perfiles de inercia similar en ambas direcciones (HEB, 2 UPN en cajón, perfiles huecos). Los perfiles IPE se reservan para casos con inercia en una sola dirección.

Madera Estructural

• Madera aserrada: Obtenida directamente del tronco, usada para luces pequeñas (4-6 metros).
• Madera laminada encolada: Formada por láminas unidas con adhesivos. Permite cubrir luces de 30 a 70 metros y crear formas complejas como cúpulas o cubiertas curvas.

Muros de Contención

Estructuras diseñadas para contener tierras:

• Muros de gravedad: Resisten por su propio peso (hormigón en masa, mampostería).
• Muros estructurales: De hormigón armado, trabajan a flexión y se apoyan en una zapata corrida. Pueden incluir puntera, talón, contrafuertes o anclajes.