2.1 Generalidades

1. Este apartado se refiere a los aspectos propios de la cimentación, como complemento a los principios y reglas establecidos con carácter general en DB-SE.
2. El comportamiento de la cimentación debe comprobarse frente a la capacidad portante (Resistencia y estabilidad) y la aptitud al servicio. A estos efectos se distinguirá, respectivamente, entre estados límite últimos y estados límite de servicio.
3. Las comprobaciones de la capacidad portante y de la aptitud al servicio de la cimentación se efectuarán para las situaciones de dimensionado que sean pertinentes.
4. Se tendrán en cuenta los efectos que, dependiendo del tiempo, pueden afectar a la capacidad portante o aptitud de servicio la cimentación comprobando su comportamiento frente a:
   1. acciones físicas o químicas que pueden conducir a procesos de deterioro;
   2. cargas variables repetidas que puedan conducir a mecanismos de fatiga del terreno;
   3. las verificaciones de los estados límites de la cimentación relacionados con los efectos que dependen del tiempo deben estar en concordancia con el periodo de servicio de la construcción.
5. Las situaciones de dimensionado de la cimentación se seleccionarán para todas las circunstancias igualmente probables en las que la cimentación tengan que cumplir su función, teniendo en cuenta las características de la obra y las medidas adoptadas para atenuar riesgos o asegurar un adecuado comportamiento tales como las actuaciones sobre el nivel freático.
6. Las situaciones de dimensionado se clasifican en:
   1. situaciones persistentes, que se refieren a las condiciones normales de uso;
   2. situaciones transitorias, que se refieren a unas condiciones aplicables durante un tiempo limitado, tales como situaciones sin drenaje o de corto plazo durante la construcción;
   3. situaciones extraordinarias, que se refieren a unas condiciones excepcionales en las que se puede encontrar, o a las que puede estar expuesto el edificio, incluido el sismo.
7. Las condiciones que aseguren el buen comportamiento de los cimientos se deben mantener durante la vida útil del edificio, teniendo en cuenta la evolución de las condiciones iniciales y su interacción con la estructura
8. Lo indicado en este capítulo para las cimentaciones de los edificios es análogamente de aplicación a los elementos de contención, con las particularidades que se indican en el capítulo 6.

2.2 Método de los estados límite

2.2.1 Estados límite

2.2.1.1 Generalidades

1. Para el dimensionado de la cimentación se distinguirá entre:
   1. Estados límite últimos: asociados con el colapso total o parcial del terreno o con el fallo estructural de la cimentación.
   2. Estados límite de servicio: asociados con determinados requisitos impuestos a las deformaciones del terreno por razones estéticas y de servicio.

2.2.1.2 Estados límite últimos

1. Se considerarán estados límite últimos todos aquellos clasificados como tales en el apartado 3.2.1 del DB-SE.
2. Como estados límite últimos deben considerarse los debidos a:
   1. pérdida de la capacidad portante del terreno de apoyo de la cimentación por hundimiento, deslizamiento o vuelco, u otros indicados en los capítulos correspondientes;
   2. pérdida de la estabilidad global del terreno en el entorno próximo a la cimentación;
   3. pérdida de la capacidad resistente de la cimentación por fallo estructural;
   4. fallos originados por efectos que dependen del tiempo (durabilidad del material de la cimentación, fatiga del terreno sometido a cargas variables repetidas).

2.2.1.3 Estados límite de servicio

1. Se considerarán estados límite de servicio todos aquellos clasificados como tales en el apartado 3.2.2 del DB-SE.
2. Como estados límite de servicio deben considerarse los relativos a:
   1. los movimientos excesivos de la cimentación que puedan inducir esfuerzos y deformaciones anormales en el resto de la estructura que se apoya en ellos, y que aunque no lleguen a romperla afecten a la apariencia de la obra, al confort de los usuarios, o al funcionamiento de equipos e instalaciones;
   2. las vibraciones que al transmitirse a la estructura pueden producir falta de confort en las personas o reducir su eficacia funcional;
   3. los daños o el deterioro que pueden afectar negativamente a la apariencia, a la durabilidad o a la funcionalidad de la obra.
3. Otras comprobaciones a efectuar en relación con la aptitud al servicio de la cimentación dependen de su tipología y se tratan en los capítulos correspondientes.

2.2.2 Verificaciones

1. Las verificaciones de los estados límite se basarán en el uso de modelos adecuados para la cimentación y el terreno de apoyo, así como para evaluar los efectos de las acciones del edificio y del terreno sobre el mismo.
2. Se verificará que no se supere ningún estado límite si se utilizan, en los modelos mencionados en el párrafo anterior, valores adecuados para:
   1. las solicitaciones del edificio sobre la cimentación;
   2. las acciones (cargas y empujes) que se puedan transmitir o generar a través del terreno sobre la cimentación;
   3. los parámetros del comportamiento mecánico del terreno;
   4. los parámetros del comportamiento mecánico de los materiales utilizados en la construcción de la cimentación;
   5. los datos geométricos del terreno y la cimentación.
3. Las verificaciones se llevarán a cabo para todas las situaciones de dimensionado.
4. En el marco del método de los estados límite los requisitos relativos a la cimentación se verificarán normalmente mediante cálculos, utilizando el formato de los coeficientes parciales descrito en 2.4.
5. En determinadas circunstancias podrán verificarse los estados límite utilizando alguno de los siguientes procedimientos:
   1. medidas prescriptivas;
   2. experimentación en modelo;
   3. pruebas de carga;
   4. método observacional.

2.3 Variables básicas

2.3.1 Generalidades

1. La verificación de los estados límite se realiza mediante modelos en los que intervienen las denominadas variables básicas, que representan cantidades físicas que caracterizan las acciones sobre el edificio, acciones sobre el terreno, acciones generadas por el terreno sobre la cimentación, influencias ambientales, características del terreno y de los materiales de la cimentación, y los datos geométricos tanto del terreno como de la cimentación.
2. En el marco de las verificaciones basadas en el formato de los coeficientes parciales descrito en 2.4, la magnitud de las acciones se describe por valores representativos, y los parámetros del terreno a través de valores característicos afectados ambos por los correspondientes coeficientes parciales. La información contenida en los apartados 2.3.2. a 2.3.5 se refiere a los valores representativos y característicos de las distintas variables.

2.3.2 Acciones

1. Para cada situación de dimensionado de la cimentación se distinguirá entre acciones que actúan sobre el edificio y acciones geotécnicas que se transmiten o generan a través del terreno en que se apoya.

2.3.2.1 Acciones sobre el edificio

1. Las acciones sobre el edificio se clasifican tal y como se indica en el apartado 3.3.2.1 del DB-SE.
2. Los valores característicos y otros representativos de las acciones sobre el edificio se determinarán de acuerdo con el apartado 3.3.2.2 y 3.3.2.3 del DB-SE.
3. La representación de las acciones dinámicas se hará de acuerdo con el contenido del apartado 3.3.2.4 del DB-SE.

2.3.2.2 Acciones del edificio sobre la cimentación

1. Para situaciones persistentes y transitorias, y a efectos de aplicación de este DB, se considerará el valor de cálculo de los efectos de las acciones sobre la cimentación a los determinados de acuerdo con la expresión (4.3) del DB-SE, asignando el valor unidad a todos los coeficientes parciales para las acciones permanentes y variables desfavorables y cero para las acciones variables favorables.
2. Para situaciones extraordinarias se considerarán el valor de cálculo de los efectos de las acciones sobre la cimentación determinados con la expresión (4.4) y (4.5) del DB-SE; igualmente asignando el valor unidad a todos los coeficientes parciales para las acciones permanentes y variables desfavorables y cero para acciones variables favorables.

2.3.2.3 Acciones geotécnicas sobre la cimentación que se transmiten o generan a través del terreno.

1. Para cada situación de dimensionado habrá que tener en cuenta los valores representativos de los tipos siguientes de acciones:
   1. acciones que actúan directamente sobre el terreno y que por razones de proximidad pueden afectar al comportamiento de la cimentación. Las acciones de este tipo que procedan de la estructura se determinarán de acuerdo con los criterios definidos en 2.3.2.2;
   2. cargas y empujes debidos al peso propio del terreno;
   3. acciones del agua existente en el interior del terreno.

2.3.3 Modelo geotécnico y parámetros del terreno

1. Para cada situación de dimensionado y estudio de estado límite se definirá un modelo geotécnico del terreno que incorpore junto con los distintos tipos de materiales y sus superficies de contacto los niveles piezométricos pertinentes.
2. Las características del terreno deben quedar representadas, para cada situación de dimensionado y estado límite considerado, por una serie de valores característicos que normalmente se deducirán de la investigación geotécnica.
3. A efectos de aplicación de este DB se entiende como valor característico de un determinado parámetro del terreno a una estimación prudente de su valor en el contexto del estado límite que se considere. Esto implica que determinados parámetros del terreno pueden adoptar valores característicos diferentes en función del estado límite considerado.
4. Cuando se utilicen métodos estadísticos se definirá el valor característico de un determinado parámetro del terreno necesario para el estudio de un estado límite por:
   1. el fractil del 5% en caso de que un valor bajo resulte desfavorable;
   2. el fractil del 95% en caso de que un valor alto resulte desfavorable.

2.3.4 Parámetros de los materiales de construcción utilizados en la cimentación

1. Las características de los materiales utilizados en la construcción de la cimentación deben representarse mediante sus valores característicos, que se determinarán de acuerdo con el apartado 3.3.4 del DB-SE.

2.3.5 Datos geométricos

1. A la hora de definir la configuración geométrica para cada tipo de cimentación se tendrán en cuenta las consideraciones que se hacen en los capítulos correspondientes de este DB dedicando especial atención a la cota y pendiente de la superficie del terreno, los niveles de excavación y la definición de los niveles piezométricos del agua del terreno en cada una de las situaciones de dimensionado a las que sus posibles variaciones puedan dar lugar.
2. Los valores de cálculo de las dimensiones geométricas de la cimentación coincidirán con sus valores nominales reflejados en los planos de ejecución.
3. En los casos en que las posibles desviaciones de una dimensión geométrica de su valor nominal puedan tener una influencia significativa en el comportamiento de la cimentación, el valor de cálculo de esta dimensión quedará definido por el que sea más desfavorable, resultante de sumar o restar la desviación al valor nominal de la dimensión.

2.4 Verificaciones basadas en el formato de los coeficientes parciales

2.4.1 Generalidades

1. La utilización del formato de los coeficientes parciales implica la verificación de que, para las situaciones de dimensionado de la cimentación, no se supere ninguno de los estados límite pertinentes, al introducir en los modelos correspondientes, los valores de cálculo para las distintas variables que describen los efectos de las acciones sobre la cimentación y la resistencia del terreno.
2. Los valores de cálculo de las variables descritas en el párrafo anterior se obtienen a partir de sus valores representativos y característicos respectivamente, multiplicándolos o dividiéndolos por los correspondientes coeficientes parciales.
3. El dimensionado de la cimentación como elemento que ejerce presiones sobre el terreno se realizará exclusivamente con el formato de acciones y coeficientes de seguridad indicados, a tal efecto, en este DB.
4. La comprobación de la capacidad estructural de la cimentación, como elemento estructural a dimensionar, puede realizarse con el formato general de acciones y coeficientes de seguridad incluidos en el DB-SE, y en el resto de Documentos Básicos relativos a la seguridad estructural de los diferentes materiales o la instrucción EHE, o utilizando el formato de acciones y coeficientes de seguridad incluidos a tal efecto en este DB.

2.4.2 Estados límite últimos

2.4.2.1 Verificaciones a efectuar

1. Para las diferentes situaciones de dimensionado se deben verificar los estados límite últimos correspondientes, según se indica en el apartado 2.2.1.2.
2. En todas estas verificaciones se utilizarán los valores de cálculo de las variables involucradas.

2.4.2.2 Verificación de la Estabilidad

1. El equilibrio de la cimentación (estabilidad al vuelco o estabilidad frente a la subpresión) quedará verificado, si para las situaciones de dimensionado pertinentes se cumple la condición:

   $$E_{d,dst} \le E_{d,stb}$$ (2.1)

   siendo

   $E_{d,dst}$ el valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras;

   $E_{d,stb}$ el valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras.

2. Los valores de cálculo de los efectos de las acciones estabilizadoras y desestabilizadoras se determinarán según el apartado 2.4.2.5.

2.4.2.3 Verificación de la Resistencia

1. Para el estudio de la resistencia del terreno en cada situación de dimensionado se distinguirá entre resistencia local y resistencia global.
2. Los cálculos relativos a la resistencia local del terreno tienen como objetivo último asegurar la estabilidad de la cimentación frente a los fenómenos de hundimiento y deslizamiento.
3. Los cálculos relativos a la resistencia global del terreno, también llamada estabilidad global, tienen como objetivo último asegurar la estabilidad de la cimentación frente a posibles deslizamientos a lo largo de superficies pésimas posibles que la engloben.
4. La resistencia local o global del terreno quedará verificada si se cumple, para las situaciones de dimensionado pertinentes, la condición:

   $$E_d \le R_d$$ (2.2)

   siendo

   $E_d$ el valor de cálculo del efecto de las acciones;

   $R_d$ el valor de cálculo de la resistencia del terreno.

5. El valor de cálculo del efecto de las acciones sobre la cimentación se determinará, para cada situación de dimensionado, según el apartado 2.4.2.5.
6. El valor de cálculo de la resistencia del terreno se determinará según el apartado 2.4.2.6.

2.4.2.4 Verificación de la capacidad estructural la cimentación

1. La resistencia de la cimentación como elemento estructural quedará verificada si el valor de cálculo del efecto de las acciones del edificio y del terreno sobre la cimentación no supera el valor de cálculo de la resistencia de la cimentación como elemento estructural. (véase 2.4.1)
2. Los valores de cálculo del efecto de las acciones del edificio y del terreno sobre la cimentación se determinarán según el apartado 2.4.2.5.
3. El valor de cálculo de la resistencia de la cimentación como elemento estructural se determinará según el apartado 4.2.4 del DB-SE y según las reglas de los Documentos Básicos relativos a la seguridad estructural de los diferentes materiales o la instrucción EHE.

2.4.2.5 Valores de cálculo del efecto de las acciones

1. Los valores de cálculo de los efectos de las acciones sobre la cimentación se determinarán, para cada situación de dimensionado, a partir de la combinación de acciones que se deban considerar simultáneamente. Esto incluye tanto las acciones del edificio sobre la cimentación, según el apartado 2.3.2.2, como las acciones geotécnicas transmitidas o generadas por el terreno sobre la misma indicadas en el apartado 2.3.2.3.
2. El valor de cálculo del efecto de las acciones para cada situación de dimensionado se podrá determinar según la relación:

   $$E_d = \gamma_E \cdot E \left( \gamma_F \cdot F_{repr} ; \frac{X_k}{\gamma_M} ; a_d \right)$$ (2.3)

   siendo

   $F_{repr}$ el valor representativo de las acciones que intervienen en la situación de dimensionado considerada;

   $X_k$ el valor característico de los materiales;

   $a_d$ el valor de cálculo de los datos geométricos;

   $\gamma_E$ el coeficiente parcial para el efecto de las acciones;

   $\gamma_F$ el coeficiente parcial para las acciones;

   $\gamma_M$ el coeficiente parcial para las propiedades de los materiales.

3. Los coeficientes $\gamma_E$, $\gamma_F$ y $\gamma_M$ se definen para cada tipo de cimentación en la tabla 2.1.

2.4.2.6 Valor de cálculo de la resistencia del terreno

1. El valor de cálculo de la resistencia del terreno se podrá determinar utilizando la siguiente expresión:

   $$R_d = \frac{1}{\gamma_R} R \left( \gamma_F \cdot F_{rep} ; \frac{X_k}{\gamma_M} ; a_d \right)$$ (2.4)

   siendo

   $\gamma_R$ el coeficiente parcial de resistencia

2. Los coeficientes $\gamma_R$ se definen en la tabla 2.1.
3. La utilización conjunta de los valores $\gamma_F = 1$, $\gamma_M = 1$ y $\gamma_R = 1$ en la expresión (2.4) proporciona, para cada tipo de cimentación y estado límite último el valor característico, $R_k$, de la resistencia del terreno. En los capítulos 4 y 5 se identifican distintos procedimientos que pueden utilizarse para determinar dicho valor en cimentaciones directas y profundas.

2.4.3 Estados límite de servicio

2.4.3.1 Verificaciones a efectuar

1. Para las diferentes situaciones de dimensionado se deben verificar los estados límite de servicio correspondientes, según se indica en el apartado 2.2.1.3.
2. Los módulos de deformación del terreno necesarios para la verificación de un adecuado comportamiento de la cimentación en servicio se representarán por sus valores medios representativos.
3. El comportamiento adecuado de la cimentación, en relación con un determinado criterio, queda verificado si se cumple, para las situaciones de dimensionado pertinentes, la condición:

   $$E_{ser} \le C_{lim}$$ (2.5)

   siendo

   $E_{ser}$ el efecto de las acciones para una determinada situación de dimensionado;

   $C_{lim}$ el valor límite para el mismo efecto.

4. El valor de cálculo de los efectos de las acciones se determinará, para cada situación de dimensionado y cada criterio a verificar, a partir de la combinación de acciones que le corresponda entre las indicadas en el apartado 4.3.2 del DB-SE o según el apartado 2.3.2.2.
5. Los valores límite para los distintos efectos de las acciones deben estar en concordancia con el objetivo de cada comprobación específica y se deben determinar para cada caso en el proyecto.
6. Para la determinación de los valores límite de los movimientos de la cimentación se tendrán en cuenta los siguientes aspectos:
   1. grado de fiabilidad en la estimación de dichos movimientos, en los casos de que se utilicen métodos alternativos a los indicados en este DB;
   2. posibles movimientos del terreno y su evolución en el tiempo;
   3. tipo de estructura y materiales del edificio;
   4. tipo de cimentación y características del terreno;
   5. distribución de cargas en el edificio;
   6. proceso constructivo del edificio;
   7. uso que se vaya a dar al edificio.
7. Los desplazamientos y deformaciones admisibles de las estructuras o servicios próximos, ajenos a la obra proyectada, se definirán en función de sus características y estado.
8. La verificación de los estados límite de servicio relacionados con los movimientos de la cimentación podrá llevarse a cabo, mediante criterios basados en valores límite para los siguientes parámetros (véase Figura 2.1):

   

   1. asiento, s, definido como el descenso de cualquier punto de la cimentación de un edificio (Ej.: $s_A$);
   2. asiento diferencial, $\delta s$, definido como la diferencia de asiento entre dos puntos cualesquiera de la cimentación;
      $\delta s_{AB} = s_B - s_A$ (2.6)
   3. distorsión angular, $\beta$, definida como el asiento diferencial entre dos puntos dividido por la distancia que les separa.
      $$\beta_{AB} = \frac{\delta s_{AB}}{L_{AB}} = \frac{s_B - s_A}{L_{AB}}$$ (2.7)
      Se denomina giro relativo o rotación relativa cuando el asiento diferencial está referido a la distancia medida según la línea que define la inclinación media de la cimentación (línea A' D' en la Figura 2.1);
   4. inclinación, $\omega$, definida como el ángulo girado con respecto a la vertical según la línea media que define la posición deformada de la cimentación;
   5. desplazamiento horizontal, x, definido como el movimiento horizontal de cualquier punto de la cimentación (Ej: $x_A$);
   6. desplazamiento horizontal diferencial, $\delta x$, definido como la diferencia de movimiento horizontal entre dos puntos cualesquiera de la cimentación;
      $\delta x_{AB} = x_B - x_A$ (2.8)
   7. distorsión horizontal $\varepsilon$ definida como el desplazamiento horizontal diferencial entre dos puntos dividido por la distancia que los separa.
      $$\varepsilon_{AB} = \frac{\delta x_{AB}}{L_{AB}} = \frac{x_B - x_A}{L_{AB}}$$ (2.9)
9. En el caso de que no se especifiquen en el proyecto los valores límites de servicio de los movimientos de la cimentación del edificio podrán adoptarse los indicados en las tablas 2.2 y 2.3.

10. En los capítulos relativos a los diferentes tipos de cimentación se encuentran otros criterios de verificación de la aptitud al servicio de éstas relacionados más específicamente con los materiales y procedimientos de construcción empleados.
11. Para las vibraciones previstas de corta duración se comprobará que los valores máximos de los componentes del vector velocidad del terreno y cimentación quedan por debajo de los valores establecidos en las tablas 2.4 y 2.5.
12. Para vibraciones estacionarias se comprobará que las vibraciones horizontales medidas en el piso más alto sean inferiores a 5 mm/s, y las verticales medidas en el centro de los forjados o techos permanezcan por debajo de 10 mm/s.