Calculadora de asientos de cimentación directa
Calculadora de asientos de cimentaciones directas por el método multicapa: zapatas aisladas, zapatas corridas, losas y pozos. Reparte la carga en profundidad con la solución de Boussinesq y suma la deformación de cada subcapa para dar el asiento instantáneo, el de consolidación y el secundario, junto al bulbo de presiones dibujado a escala.
Cimentación
Columna de terreno
Las capas se cuentan desde la superficie del terreno. La última se prolonga hasta el fondo del bulbo si hace falta.
Opciones de cálculo
Bulbo de presiones y columna de terreno
Reparto de tensiones y asiento acumulado
Evolución del asiento en el tiempo estimación con cv equivalente
Cálculo capa a capa
Cómo se calcula
Qué es el asiento de una cimentación
El asiento de una cimentación es el descenso vertical que experimenta el elemento de cimentación cuando la carga que transmite comprime el terreno situado bajo él. No es un problema de rotura: un terreno puede tener capacidad portante de sobra y, aun así, deformarse lo suficiente como para fisurar tabiques, descuadrar carpinterías o romper instalaciones enterradas. Por eso los asientos se comprueban en estado límite de servicio, en paralelo a la comprobación de hundimiento.
Lo que daña a una estructura casi nunca es el asiento total, sino el asiento diferencial entre apoyos contiguos y la distorsión angular que provoca. Un edificio puede bajar cinco centímetros de forma uniforme sin una sola grieta, y agrietarse con un centímetro mal repartido.
Tipos de asiento en cimentaciones directas
El asiento total de una cimentación se descompone en tres sumandos, y esta calculadora los separa para que veas cuál manda en tu caso:
- Asiento instantáneo o elástico. Se produce al aplicar la carga, prácticamente sin cambio de volumen, por distorsión del esqueleto del suelo. En arenas y gravas es casi todo el asiento y se agota durante la propia construcción; en arcillas saturadas se calcula en condiciones no drenadas con el módulo Eu.
- Asiento de consolidación primaria. Solo aparece en suelos cohesivos saturados. El incremento de tensión lo absorbe primero el agua de los poros, que necesita tiempo para salir; a medida que se disipa esa sobrepresión intersticial el suelo se comprime. Puede tardar meses o años.
- Asiento de consolidación secundaria. Fluencia del esqueleto del suelo una vez disipada la presión intersticial, a tensión efectiva constante. Es relevante en arcillas plásticas, turbas y suelos orgánicos, y se evalúa con el coeficiente Cα a lo largo de la vida útil de la estructura.
Cómo calcular los asientos de una cimentación paso a paso
El método multicapa que aplica la herramienta sigue esta secuencia, la misma que usarías a mano en un estudio geotécnico:
- Definir la geometría y la carga: ancho B, largo L, profundidad de apoyo D y carga de servicio sin mayorar. Conviene trabajar con presión neta, descontando la presión del terreno excavado, porque esa parte ya la soportaba el suelo antes de construir.
- Levantar la columna de terreno: espesores, densidades natural y saturada, posición del nivel freático y parámetros de deformabilidad de cada nivel geotécnico.
- Calcular la tensión vertical efectiva inicial σ'v0 a cada profundidad, descontando la presión intersticial bajo el nivel freático.
- Repartir la carga en profundidad con la solución de Boussinesq y localizar el fondo del bulbo de presiones, donde el incremento Δσ deja de ser significativo frente a σ'v0.
- Dividir ese espesor en subcapas y calcular la deformación de cada una según su naturaleza: expresión elástica en suelos granulares, expresión edométrica con los índices Cc y Cs o con el módulo Em en suelos cohesivos.
- Sumar todas las contribuciones y comparar el resultado con el asiento admisible y con los límites de distorsión angular de la normativa.
La ventaja del cálculo de asientos multicapa frente al método elástico con un único terreno equivalente es evidente en perfiles heterogéneos: una arcilla blanda intercalada entre dos arenas densas puede aportar el 80 % del asiento total aunque solo represente un tercio del espesor comprimido, y ese reparto lo ves en el diagrama de asiento acumulado.
El bulbo de presiones: hasta dónde llega la carga
El bulbo de presiones es el volumen de terreno bajo la cimentación en el que el incremento de tensión provocado por la carga todavía tiene importancia. Fuera de él, el suelo apenas se entera de que hay un edificio encima. Su tamaño depende sobre todo del ancho y de la forma del cimiento: una zapata cuadrada moviliza el terreno hasta unas dos veces su ancho, una zapata corrida bastante más, y una losa de veinte metros de lado puede comprimir el terreno a treinta metros de profundidad.
De ahí una consecuencia práctica que conviene recordar al planificar un reconocimiento: los sondeos y penetraciones deben alcanzar todo el bulbo de presiones. Un sondeo de seis metros no sirve para calcular los asientos de una losa, por mucho que el terreno de los seis primeros metros sea excelente. En la herramienta, el criterio por defecto sitúa el fondo del bulbo donde Δσ baja del 10 % de la tensión efectiva existente, y puedes cambiarlo al 5 %, al 15 % o fijar la profundidad a mano.
Asiento admisible y distorsión angular según el CTE
El CTE DB-SE-C no fija un valor máximo de asiento total: limita los movimientos por sus efectos sobre la estructura, a través de la distorsión angular entre apoyos.
| Tipo de estructura | Límite |
|---|---|
| Estructuras isostáticas y muros de contención | 1/300 |
| Estructuras reticuladas con tabiquería de separación | 1/500 |
| Estructuras de paneles prefabricados | 1/700 |
| Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia arriba | 1/1000 |
| Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia abajo | 1/2000 |
Como criterio de predimensionamiento, en estructuras convencionales de hormigón o acero se suelen aceptar 25 mm de asiento en zapatas aisladas y 50 mm en losas de cimentación. Son los valores que la calculadora propone por defecto, y puedes ajustarlos al caso concreto. Conviene además asumir que el asiento real estará comprendido, en términos generales, entre la mitad y el doble del calculado: la deformabilidad del terreno es el parámetro geotécnico con más dispersión de todos.
Para pasar del asiento total al diferencial y comprobar la distorsión angular entre pilares, te vendrá bien esta otra hoja: cálculo de asientos diferenciales y distorsión angular.
Preguntas frecuentes sobre el cálculo de asientos de cimentación
¿Qué asiento admisible se considera en una cimentación?
En estructuras convencionales se suelen admitir 25 mm en zapatas aisladas y 50 mm en losas de cimentación. El criterio que realmente manda es la distorsión angular entre apoyos, que el CTE DB-SE-C limita a 1/300 en estructuras isostáticas, 1/500 en estructuras reticuladas con tabiquería y hasta 1/2000 en muros de carga sin armar.
¿Cómo se calcula el asiento de una zapata aislada?
Se calcula la presión neta transmitida, se reparte en profundidad con la solución de Boussinesq para un área rectangular cargada, se divide el terreno bajo la zapata en subcapas y se suma la deformación de cada una: expresión elástica Δσ·H/E en suelos granulares y expresión edométrica con los índices de compresión en suelos cohesivos. El asiento total es la suma de todas las subcapas hasta el fondo del bulbo de presiones.
¿Qué diferencia hay entre asiento total y asiento diferencial?
El asiento total es el descenso absoluto de un punto de la cimentación; el asiento diferencial es la diferencia de descenso entre dos puntos. Un asiento total grande pero uniforme rara vez daña la estructura, mientras que un asiento diferencial moderado puede fisurarla, porque introduce esfuerzos para los que no se ha dimensionado.
¿Cuánto tarda en producirse el asiento de una cimentación?
En arenas y gravas el asiento es prácticamente inmediato y se agota durante la construcción. En arcillas saturadas, el asiento de consolidación necesita que el agua salga de los poros, de modo que puede tardar de meses a décadas según el coeficiente de consolidación cv y el camino de drenaje. La calculadora estima esa evolución y los tiempos para el 50 %, el 90 % y el 95 % de la consolidación.
¿Hasta qué profundidad hay que calcular los asientos?
Hasta el fondo del bulbo de presiones, que suele situarse donde el incremento de tensión baja del 10 % de la tensión efectiva existente. En zapatas cuadradas ronda dos veces el ancho; en zapatas corridas y losas, bastante más. El reconocimiento geotécnico debe alcanzar esa profundidad, o el cálculo se queda sin datos justo donde importa.
¿Sirve este cálculo para pilotes o para cimentaciones sobre roca?
No. La herramienta está planteada para cimentaciones directas o superficiales: zapatas aisladas, zapatas corridas, losas y pozos de cimentación. Los asientos en cimentaciones profundas siguen otros planteamientos, y en macizos rocosos se recurre a correlaciones con el módulo de deformación del macizo.