La cimentación, la ubicación y los estudios previos a desarrollar un proyecto son los aspectos principales a tener en cuenta en un proceso de planeación y diseño estructural. Aquí algunas claves para el éxito del proceso.

Proceso de diseño estructural

La empresa Megaestructuras recomienda seguir las siguientes etapas en este trabajo:

Etapa de estructuración

Es la más importante toda vez que la optimización del resultado final del diseño depende del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura esqueletal más adecuada para una edificación específica. Aquí se seleccionan los materiales que van a constituir la estructura, se define el sistema estructural principal y el arreglo y dimensiones preliminares de los elementos estructurales más comunes.

Estimación de las acciones

Aquí se identifican las acciones que se consideran que van a incidir o que tienen posibilidad de actuar sobre el sistema estructural durante su vida útil. Entre ellas se encuentra, por ejemplo, las acciones permanentes como la carga muerta, acciones variables como la carga viva y acciones accidentales como el viento y el sismo.

Análisis estructural

Este proceso lleva a la determinación de la respuesta del sistema estructural ante la solicitación de las acciones externas que puedan incidir sobre dicho sistema. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una acción determinada; está en función de sus propias características y puede expresarse en función de deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc.

Pruebas a los materiales del suelo

En concepto de los ingenieros Elías E. Matos y Eduardo Medina W., “antes de iniciar el diseño de una construcción, se deben analizar en un laboratorio las muestras representativas de tipo de suelo en que se desea construir”. Allí se analiza la granulometría, composición y resistencia de los suelos.

Estas pruebas permiten:

.Identificar la densidad máxima práctica de un suelo .Determinar cuánto puede compactar el suelo, .Establecer el nivel óptimo de humedad en el sitio .Conocer la densidad seca máxima del suelo .Saber cuánto peso puede soportar el suelo

Algunas de esas pruebas son:

Pruebas de Compactación: reproduce en el laboratorio unas condiciones dadas de compactación de campo.
Prueba Proctor Estándar: consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas dentro de un molde de dimensiones y forma determinadas por medio de golpes de un pisón.

Prueba de Compactación Nuclear: usada para obtener porcentajes de humedad. Esta prueba utiliza rayos gama que determinarán las densidades.

A la hora de compactar el suelo

Para elegir el método tenga en cuenta:
Tipo de suelo
Tamaño de la obra
Variaciones del suelo
Densidad
Humedad
Tiempo de ejecución
Economía
Equipos que posee

Equipos (rodillos) ideales para la compactación:
Vibratorio: para suelos granulares
Neumáticos: arenas uniformes y suelos cohesivos “Pata de cabra”: suelos finos Lisos: gravas y arenas estables

Las cimentaciones

De acuerdo con la compañía de seguros Mapfre, “las cimentaciones tienen como misión transmitir al terreno las cargas que soporta la estructura del edificio” por los que tiene un papel protagónico en la planeación estructural de un proyecto.

Las mismas se pueden clasificar así:

Cimentaciones directas: reparte las cargas de la estructura en un plano de apoyo horizontal:

Son las más rápidas y más económicas.

Se consideran cuatro tipos: zapatas aisladas, combinadas o corridas, emparrillados y losas.
Es ideal para terrenos firmes y competentes.
Cimentación en pozo: Es una solución intermedia entre cimentaciones profundas y superficiales:

Se aplica cuando la resistencia del suelo requerida se alcanza a profundidades medias pero sin que se justifique la necesidad de cimentar con pilotes.

Es una solución económica, porque es un tipo de cimentación barato, pero sin dejar de lado la eficiencia.

Ideal para suelos fangosos y húmedos, expuestos a desprendimientos y sumergidos.

Cimentaciones profundas: se emplean cuando los estratos superiores del terreno no son aptos para soportar una cimentación con zapatas.

Este tipo de cimentación es ideal para:
El edificio transmite esfuerzos que no son distribuidos totalmente por una cimentación superficial.

Edificaciones sobre el agua.
Variaciones estacionales afectan el terreno.
Cimientos sometido a tracción (edificios altos sometidos al viento).
Resistencia para cargas inclinadas.
Para recalzar cimientos que ya existen.

Materiales para cimentación

Mapfre también explica cuáles son los materiales más adecuados a la hora de la construcción de pilotes:

Hormigón armado: ofrece alta capacidad de resistencia, buena fluidez y capacidad de autocompactación. Se realizan directamente en el sitio de la obra

Hormigón prefabricado: Es de alta resistencia y rigidez. A diferencia de los de hormigón armado, éstos se llevan ya listos para instalar en la obra.

Acero: Aunque son los pilotes más fuertes, están sujeto a corrosión. Son ideales para contener tierras o para actuar como barrera del agua en caso de excavaciones para cimentaciones, sótanos.

Madera: Ideal para pilotar zonas blandas amplias. Es el material más económico, pero no puede resistir esfuerzos como consecuencia de fuertes hincados.

Concreto: Es el más usado en la actualidad y entrega gran resistencia a la edificación.

Requisitos sostenibles
Si usted quiere desarrollar proyectos sostenibles y/o lograr una certificación LEED, de acuerdo con Fernando Omaña, director del proyecto Tierra Firme, usted debe tener en cuenta en la etapa de diseño estructural:

Selección de los procesos constructivos con bajo grado de polución

Materiales base de estructura (concreto y acero), con un porcentaje de material reciclado posconsumido o preconsumido, ya que estos créditos se alcanzan por porcentajes y la estructura pesa mucho dentro de los costos por materiales por su alto volumen y peso, que es como generalmente se calculan estos porcentajes, por lo que es muy importante hacer esfuerzos para alcanzar estos créditos que más adelante pueden costar mucho más.