Los pozos de cimentación representan una solución técnica de gran relevancia en la arquitectura, ocupando un espacio intermedio entre las cimentaciones superficiales (zapatas corridas, zapatas aisladas, vigas de atado,…) y las profundas (pilotes, micropilotes,…). A continuación, exploraremos en detalle qué son, cuándo utilizarlos, sus fundamentos estructurales, ventajas económicas y consideraciones técnicas fundamentales para su correcta ejecución.

Definición y conceptos básicos

El pozo de cimentación es un tipo de cimentación utilizada cuando los suelos superficiales no son adecuados para cimentaciones convencionales por ser demasiado blandos o presentar baja capacidad portante. Esta solución permite transmitir las cargas estructurales a estratos más resistentes situados a profundidades moderadas, generalmente entre 2 y 4 metros.

La característica distintiva de los pozos de cimentación es que se construyen progresivamente a medida que se van hundiendo en el terreno, creando un elemento estructural que conecta directamente la edificación con un estrato de mayor capacidad portante. Esta particularidad los diferencia tanto de las cimentaciones superficiales (que distribuyen cargas en un área mayor pero a poca profundidad) como de las profundas (que alcanzan estratos muy resistentes a gran profundidad).

Aplicaciones principales

Los pozos de cimentación son una solución estructural que encuentra su aplicación óptima en situaciones donde las condiciones del terreno presentan desafíos específicos para otros tipos de cimentación.

En primer lugar, se emplean cuando los suelos superficiales son blandos o poco competentes, pero a una profundidad moderada se localiza un estrato más resistente y estable. Esta configuración permite transferir las cargas de la estructura hacia capas del suelo con mejor capacidad portante, evitando así el uso de cimentaciones profundas más costosas y técnicamente complejas, como los pilotes.

Además, los pozos son especialmente adecuados en terrenos compuestos por suelos arcillosos compresibles o rellenos artificiales poco consolidados en su capa superior. En estas condiciones, una cimentación superficial podría provocar asentamientos diferenciales significativos, afectando la estabilidad de la estructura. Al utilizar pozos de cimentación, se puede «puentear» o atravesar estos estratos problemáticos, permitiendo que la cimentación se apoye en capas más competentes y homogéneas a mayor profundidad.

Finalmente, su ejecución puede ser más viable en obras de tamaño medio, especialmente en zonas donde el uso de maquinaria pesada para pilotes no es factible o económicamente rentable. Esto hace que los pozos de cimentación sean una alternativa eficaz, económica y técnicamente adecuada en muchas situaciones de obra civil o edificación.

Fundamentos estructurales

El razonamiento estructural detrás de los pozos de cimentación se basa en el principio de transmisión Los pozos de cimentación permiten una transmisión directa de cargas a estratos competentes, lo que los diferencia claramente de las cimentaciones superficiales. Mientras estas últimas tienden a distribuir las cargas lateralmente sobre los primeros estratos del terreno, los pozos las canalizan verticalmente hasta alcanzar capas profundas con mayor capacidad portante.

La eficiencia estructural de esta solución constructiva se basa en varios factores clave:

• Transmisión concentrada de cargas puntuales, como las generadas por pilares o columnas, directamente hacia un estrato firme, sin dispersión en capas intermedias.

• Aislamiento respecto a los estratos intermedios, cuya baja calidad geotécnica podría comprometer la estabilidad si se usaran cimentaciones superficiales.

• Reducción significativa de los asentamientos diferenciales, especialmente en terrenos heterogéneos o con rellenos poco consolidados.

• Distribución uniforme del peso estructural sobre la base del pozo mediante un tapón de hormigón, que actúa como elemento de apoyo y transferencia de carga en toda la sección transversal del pozo.

Gracias a esta configuración, los pozos de cimentación son altamente eficaces en situaciones con cargas concentradas en puntos específicos, como en el caso de pilares estructurales de edificios, torres de transmisión o apoyos de puentes. En estos contextos, otras soluciones —como las zapatas superficiales— requerirían dimensiones desproporcionadas o refuerzos complejos, lo que las hace menos prácticas desde el punto de vista técnico y económico.

Ventajas económicas y optimización

La implementación de pozos de cimentación puede suponer un ahorro económico considerable en comparación con otras soluciones, siempre que las condiciones geotécnicas del terreno sean favorables. Este ahorro se manifiesta en varios aspectos clave del proceso constructivo:

• Menor volumen de excavación y consumo de hormigón, especialmente en comparación con cimentaciones superficiales que requieren amplias superficies de contacto para repartir las cargas.
• Reducción en el uso de armaduras y materiales especializados, lo cual representa una ventaja frente a sistemas de pilotaje que exigen elementos más sofisticados y costosos.
• Disminución de los tiempos de ejecución, ya que el proceso constructivo de un pozo suele ser más rápido que el de otras cimentaciones profundas como pilotes o micropilotes.
• Simplicidad relativa en la ejecución, que no demanda maquinaria pesada ni equipos altamente especializados, lo que facilita su aplicación en zonas con acceso limitado o condiciones logísticas complejas.

Diversos estudios comparativos han demostrado que los pozos pueden optimizar significativamente los costes del proyecto cuando existe un estrato competente a una profundidad moderada. Por ejemplo, frente a soluciones como los micropilotes, los pozos de cimentación pueden representar una reducción de costes de entre un 15% y un 30%, dependiendo de las características geotécnicas y estructurales del sitio.

Además, una ventaja adicional de esta técnica es la posibilidad de inspección visual directa durante la excavación, lo cual permite verificar en tiempo real las condiciones del terreno y realizar ajustes técnicos si es necesario, evitando así sobrecostes derivados de imprevistos geotécnicos que no pueden detectarse fácilmente con otros métodos.

Alternativas técnicas

Cuando se presentan problemas de capacidad portante en los estratos superficiales del terreno, existen diversas alternativas a los pozos de cimentación, cada una con sus propias ventajas, limitaciones y condiciones óptimas de uso:

• Zapatas superficiales: Son viables cuando el terreno presenta una capacidad portante adecuada a poca profundidad. No obstante, requieren una mayor ocupación en planta, lo que puede ser un inconveniente en espacios reducidos o con restricciones arquitectónicas.
• Losas de cimentación: Permiten distribuir las cargas de manera uniforme sobre una gran superficie, reduciendo la presión sobre el terreno. Sin embargo, pueden resultar antieconómicas para edificaciones de pequeña o mediana escala, debido al alto consumo de hormigón y acero.
• Micropilotes: Son apropiados en terrenos muy heterogéneos, con baja cohesión o con acceso limitado para maquinaria pesada. Aunque eficaces, su ejecución suele implicar mayores costes en comparación con otras soluciones.
• Pilotes tradicionales: Constituyen una solución eficaz para grandes cargas o suelos extremadamente deficientes. Sin embargo, su ejecución requiere equipos especializados, mayor complejidad técnica y una inversión considerable.
• Técnicas de mejora del terreno: Métodos como la compactación dinámica, inyecciones de resinas o lechadas, o la sustitución de material, permiten mejorar in situ las propiedades geotécnicas del terreno, haciendo viable el uso de cimentaciones menos profundas. No obstante, su eficacia depende del tipo de suelo y deben ser cuidadosamente evaluadas.

La elección entre estas alternativas y los pozos de cimentación debe basarse en un análisis técnico-económico integral, que considere aspectos como:

• Las características geotécnicas del terreno.
• La magnitud y distribución de las cargas estructurales.
• Los plazos de ejecución del proyecto.
• Las limitaciones logísticas del sitio.
• Y los recursos económicos disponibles.

Una evaluación rigurosa de estos factores permite seleccionar la solución más eficiente, segura y rentable para cada caso específico.

Resistencia y criterios de diseño

La determinación de la resistencia mínima requerida del terreno de apoyo para los pozos de cimentación es un paso fundamental en el diseño geotécnico, ya que garantiza tanto la estabilidad estructural como el control de asentamientos. Para ello, deben considerarse los siguientes factores clave:

Tensión admisible del terreno:
Según los estudios geotécnicos específicos del sitio, los valores requeridos para pozos de cimentación suelen oscilar entre 1,5 y 2,5 kg/cm² (0,15 a 0,25 MPa). Por ejemplo, a una profundidad de 2,50 m, pueden encontrarse estratos con una tensión admisible cercana a 1,7 kg/cm², mientras que a 3,50 m esta puede incrementarse hasta 2,5 kg/cm², lo cual evidencia la mejora de la capacidad portante con la profundidad.

Tipo de terreno de apoyo:
La naturaleza del estrato de fundación influye directamente en la capacidad portante. Según referencias normativas y bibliográficas, los valores típicos varían ampliamente:

• Arcillas y limos blandos: < 0,075 MPa (0,75 kg/cm²).

• Arcillas compactas o duras: entre 0,3 y 0,6 MPa (3 a 6 kg/cm²).

• Gravas o suelos granulares densos: incluso superiores a 0,8 MPa, dependiendo de la compactación y humedad.

Factor de seguridad:
Para garantizar un margen adecuado frente a la incertidumbre del comportamiento del suelo, se recomienda emplear un factor de seguridad entre 2,5 y 3,0, especialmente en cimentaciones profundas como los pozos, donde la precisión del modelo geotécnico es crítica.

Asentamientos previsibles:
Es imprescindible verificar que los asentamientos estimados se encuentren dentro de los límites admisibles para la estructura. Esto cobra especial relevancia en pozos agrupados, donde los efectos de interacción pueden generar asentamientos diferenciales.

Determinación de la profundidad óptima:
La profundidad adecuada para cimentar debe establecerse en base al estudio geotécnico del terreno, buscando alcanzar un estrato competente, comúnmente conocido en ingeniería como la «tosca«: una capa arcillosa compacta, de tonalidad rojiza, que presenta una capacidad portante adecuada y buena estabilidad frente a la humedad.

Métodos de cálculo aplicables:
La resistencia del terreno puede evaluarse mediante modelos analíticos clásicos (como Terzaghi o Meyerhof) y también mediante modelos numéricos más avanzados (elementos finitos o diferencias finitas), lo que permite optimizar tanto la geometría del pozo como su profundidad y sección transversal, en función de las cargas reales de proyecto y las condiciones del suelo.

Consideraciones especiales para la ejecución

implementación de pozos de cimentación requiere atención a ciertos aspectos críticos que pueden afectar su comportamiento:

Nivel freático: Su presencia complica la ejecución y puede requerir técnicas de achique o incluso métodos especiales de estabilización. Si el nivel freático es elevado, puede ser necesario dejar el pozo vacío tras su sellado1.

Calidad del terreno: Es fundamental verificar que el estrato de apoyo corresponde efectivamente al previsto en los estudios preliminares. La identificación adecuada de la «tosca» u otro estrato competente es crucial para garantizar la capacidad portante esperada3.

Verticalidad y alineación: Debe controlarse rigurosamente durante todo el proceso de hundimiento para evitar excentricidades en la transmisión de cargas.

Estabilidad temporal: Durante la excavación, especialmente en terrenos poco cohesivos, puede ser necesario tomar medidas adicionales para garantizar la estabilidad de las paredes.

Interacción con estructuras vecinas: En entornos urbanos, debe evaluarse la posible afección a edificaciones próximas, especialmente si el proceso de excavación puede alterar las condiciones de cimentaciones adyacentes.

Gestión de materiales excavados: La tierra extraída debe clasificarse adecuadamente; la tosca puede reutilizarse como material de relleno en otras obras, mientras que el resto suele enviarse a vertederos específicos3.

Estas consideraciones deben abordarse desde la fase de proyecto, estableciendo protocolos específicos de control durante la ejecución que garanticen el cumplimiento de las especificaciones técnicas.

Espero que esta información te haya sido útil, y te animo a seguir atento, ya que cada tanto publicaré un nuevo artículo con temas relacionados que podrían ser de tu interés. Si tienes alguna duda puedes dejarme un comentario.