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Geotecnista y Estructurista en el diseño de cimentaciones

Actualizado: abr 14


El diseño de cimentaciones es una actividad en la que se traslapan las especialidades de Geotecnia y Estructuras. El diseño propiamente dicho de la cimentación incluye:


- El análisis del sistema suelo-cimentación-superestructura y la determinación de las fuerzas internas y deformaciones que se generan por dicha interacción.

- La revisión de la capacidad de carga de la cimentación y de los asentamientos que se producen por las cargas sobre el suelo.

- El dimensionamiento de la cimentación y la consideración en la superestructura de las solicitaciones debidas a los movimientos de los apoyos.


El ingeniero geotecnista, especialista en ingeniería de suelos y rocas, realiza el diseño conceptual de una cimentación mientras que el ingeniero estructurista realiza, tanto el diseño estructural de la misma como el de la superestructura. Desafortunadamente, hay muy pocos ingenieros que realmente dominen ambas áreas, por lo que es sumamente importante que la comunicación entre ambos especialistas sea la adecuada durante el intercambio de datos y parámetros para un diseño satisfactorio geotécnico-estructural de la cimentación.


Importancia del geotecnista

El comportamiento de una cimentación depende de las propiedades mecánicas del suelo subyacente. Por ser éste un material natural, sus propiedades no son controlables y son más difíciles de determinar con precisión que las de los materiales de la estructura. Además, la respuesta de la mayoría de los suelos bajo carga estática es no lineal desde niveles de bajos esfuerzos y se modifica en forma importante con el tiempo. Por ello, es indispensable que el diseño geotécnico esté a cargo de un ingeniero geotecnista especialista con la capacidad y experiencia necesaria para un correcto diseño de cimentaciones.


Importancia del estructurista

La utilidad del diseño estructural es que se garantiza que el material no presente fallas durante su periodo de vida útil, las cuales van desde fallas de servicio hasta problemas de inestabilidad o roturas; también se controlan las deformaciones que el material pudiera presentar, pues en el momento en que percibimos las imperfecciones del mismo, éste deja de ser funcional. En el diseño de cimentaciones, el estructurista hace el análisis para determinar las presiones de contacto y los elementos mecánicos internos que presenta el cimiento.


Proceso de diseño

Un buen proceso de diseño debe tener una secuencia parecida a la que se expone a continuación. El estructurista hace el análisis de la superestructura con las combinaciones y factores de carga correspondientes según la normativa vigente y aplicable, considerando a la cimentación infinitamente rígida (apoyos empotrados). Genera una tabla con los elementos mecánicos que llegan al nivel de cimentación: carga vertical, horizontal y momento.


Con base en la planta arquitectónica, la bajada de cargas dada por el estructurista y las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, el geotecnista hace una primera propuesta de cimentación donde indica dimensiones, profundidad de desplante, capacidad de carga admisible y asentamientos a corto y largo plazo, así como módulos de reacción del suelo.


Esta información es dada al estructurista para verificar que las dimensiones (largo, ancho y longitud, o diámetro) sean adecuadas para que el elemento soporte los elementos mecánicos internos (cortante y momento) generados por las cargas de la superestructura, así como para verificar que las presiones de contacto entre la cimentación y el suelo no sobrepasen la capacidad de carga admisible.


Si esto no se cumple, se deben proponer nuevas dimensiones u otro tipo de cimentación y se repite el proceso descrito anteriormente donde se genera un bucle de retroalimentación entre geotecnista y estructurista hasta que el visto bueno es dado por ambas disciplinas.


Cabe mencionar que durante todo este proceso la comunicación entre ambos ingenieros es vital para el mejor diseño posible de la cimentación. No se puede hacer el diseño estructural sólo con datos dados en un estudio de mecánica de suelos sin la intervención del geotecnista, de igual forma no se puede hacer el diseño geotécnico de la cimentación sin tener el análisis de la superestructura que hace el estructurista.

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