Cimentación de una nave o estructura metálica: qué se calcula y qué debes exigir

En una nave o en cualquier estructura metálica, la cimentación es la parte que nadie ve y la que más caro sale corregir. Una zapata mal calculada no avisa el primer día: se manifiesta meses o años después en forma de fisuras en la solera, puertas que dejan de cerrar, paneles que se desajustan o pilares que se inclinan. Y para entonces la reparación exige recalzar con la nave en uso.

En este artículo explicamos qué es la cimentación de una nave o de una estructura metálica (una ampliación, una marquesina, una entreplanta apoyada en el suelo o un soporte de maquinaria), qué tiene que calcular el ingeniero, por qué el estudio geotécnico no es opcional, qué particularidades tiene el terreno de Sevilla y qué debes pedir en un presupuesto para no llevarte sorpresas. El cálculo de la cimentación forma parte de nuestro servicio de cálculo de estructuras metálicas en Sevilla.

Qué hace la cimentación de una estructura metálica

La estructura metálica (pilares, vigas, pórticos y correas) recoge las cargas de la cubierta, del viento, de la nieve, de las instalaciones y del uso, y las lleva hasta la base de cada pilar. La cimentación tiene que transmitir esas cargas al terreno sin que el terreno rompa y sin que se asiente más de lo admisible, ni de forma desigual entre un pilar y otro.

En una nave metálica hay una particularidad que no tienen tanto los edificios de hormigón: las cargas horizontales. El viento sobre fachadas y cubierta ligera, y en su caso los puentes grúa, empujan y levantan. Por eso la cimentación de una nave no solo trabaja a compresión: también tiene que resistir vuelco, deslizamiento y succión, y las placas de anclaje y los pernos tienen que transmitir esos esfuerzos sin arrancarse.

Las piezas de la cimentación de una nave

• Zapatas aisladas: la solución más habitual. Un bloque de hormigón armado bajo cada pilar, dimensionado para la carga y el momento que le llegan. Son los «bloques de cimentación» de los que se habla en obra.
• Vigas de atado o riostras: unen las zapatas entre sí para que trabajen juntas, repartan acciones horizontales y no se desplacen de forma independiente. Son la práctica habitual en naves y en algunos casos, como en zonas sísmicas, son obligatorias.
• Hormigón de limpieza: una capa de hormigón pobre bajo las zapatas que protege el armado y da una base limpia y nivelada.
• Placas de anclaje y pernos: la unión entre el pilar metálico y la zapata. Su cálculo (espesor de placa, rigidizadores, diámetro y longitud de los pernos) es tan importante como el de la propia zapata.
• Zapatas corridas o losa: cuando los pilares están muy juntos o el terreno es flojo, se unen las zapatas en una zapata corrida o se recurre a una losa.
• Pilotes o micropilotes: cuando el terreno firme está profundo y las capas superficiales no aguantan, la carga se lleva más abajo con cimentación profunda.

La solera (el suelo de hormigón de la nave) normalmente no forma parte de la cimentación de la estructura, pero también se calcula: tiene que soportar el tráfico de carretillas, las estanterías y la maquinaria. Lo veremos más adelante.

El estudio geotécnico: por qué no es opcional

El Código Técnico de la Edificación (Documento Básico SE-C, Cimientos) exige un estudio geotécnico para proyectar la cimentación de un edificio. No es un trámite: es el documento que dice qué terreno hay, a qué profundidad está el estrato que puede soportar la carga, qué presión admite, si hay agua y si el suelo cambia de volumen con la humedad.

Un estudio geotécnico típico incluye:

• Sondeos mecánicos y/o ensayos de penetración dinámica repartidos por la parcela, en número según el tipo de construcción y de terreno.
• Toma de muestras y ensayos de laboratorio: granulometría, límites de Atterberg, humedad, densidad, resistencia, hinchamiento y agresividad química (sulfatos) del terreno y del agua.
• Localización del nivel freático.
• Las recomendaciones de cimentación: tipo, cota de apoyo y tensión admisible, y advertencias sobre excavación, agua o rellenos.

Prescindir del geotécnico para «ahorrar» suele salir caro por dos vías: o se sobredimensiona todo por precaución (más hormigón y más acero de los necesarios) o se infravalora el terreno y aparecen los asientos. En naves, la cimentación suele representar una parte pequeña del coste total de la construcción, pero un error en ella puede costar más que la nave entera en reparaciones y paradas.

El terreno en Sevilla: lo que hay que mirar

Cada parcela es distinta y solo el geotécnico dice lo que hay, pero en Sevilla y su provincia hay tres situaciones que aparecen con frecuencia y que conviene tener presentes:

Arcillas expansivas

En muchas zonas de la provincia, el terreno superficial son arcillas que hinchan al mojarse y retraen al secarse. Con los veranos secos y los episodios de lluvia intensa de Sevilla, esos ciclos mueven la cimentación si no se apoya por debajo de la capa activa o no se toman medidas. Es una de las causas más habituales de fisuras en soleras y muros de naves.

Rellenos y suelos aluviales

En la vega del Guadalquivir y en parcelas de polígonos que se han nivelado con aportes, es frecuente encontrar rellenos antrópicos o suelos aluviales blandos en los primeros metros. Apoyar una zapata sobre un relleno sin compactar es garantía de asientos.

Nivel freático alto

Cerca del río y en zonas bajas, el agua puede aparecer a poca profundidad. Condiciona la excavación, obliga a agotar agua durante la obra y, si el agua es agresiva, a usar hormigones resistentes a los sulfatos.

Las cargas que se calculan

Antes de dimensionar la cimentación hay que conocer bien lo que le llega desde la estructura. Las acciones se definen según el Código Técnico (DB SE-AE) y los materiales se calculan con el Código Estructural (Real Decreto 470/2021), que sustituyó a la EHE-08 para el hormigón y a la EAE para el acero:

• Peso propio y cargas permanentes: estructura, cerramientos, panel sándwich, instalaciones colgadas, placas solares en cubierta.
• Sobrecarga de uso: en cubiertas, entreplantas y zonas de almacenamiento.
• Viento: según la zona eólica (Sevilla está en la zona A) y el entorno. En naves ligeras con grandes huecos de puerta, el viento interior puede ser decisivo.
• Nieve: pequeña en Sevilla (del orden de 0,2 kN/m² sobre terreno horizontal en la capital), pero se calcula.
• Puente grúa: si lo hay, sus reacciones verticales y horizontales cambian por completo el dimensionado de pilares, placas y zapatas.
• Sismo: la aceleración sísmica básica de Sevilla capital es de 0,07 g. Con ese valor, la norma sismorresistente NCSE-02 no es de aplicación obligatoria en construcciones de importancia normal con pórticos bien arriostrados entre sí en todas las direcciones, pero el ingeniero debe comprobar que la nave cumple esas condiciones y, si no, aplicarla.

Estructuras metálicas que también necesitan cimentación

No solo las naves nuevas. Estos casos, muy frecuentes en naves y locales existentes, también necesitan una cimentación calculada:

• Ampliaciones de nave con pórticos nuevos junto a los existentes. Hay que evitar que la parte nueva asiente distinto que la antigua.
• Entreplantas y altillos apoyados en la solera: casi nunca basta con atornillar los pilares al suelo existente, porque la solera no está pensada para cargas concentradas. Lo explicamos en entreplanta en una nave o local.
• Marquesinas y pérgolas metálicas de muelles de carga, aparcamientos o placas solares, en las que el viento de succión y el vuelco suelen dimensionar la zapata.
• Soportes y bancadas de maquinaria, con cargas dinámicas y vibraciones.
• Silos, depósitos y estructuras de soporte de instalaciones.

La solera de la nave: el otro cálculo

La solera es el suelo de la nave y suele ser la partida de hormigón más grande. Su espesor, el armado o las fibras, la base de zahorra compactada y las juntas se deciden según el uso: no es lo mismo un almacén con estanterías de gran altura y carretillas que un taller ligero. Una solera mal diseñada se fisura, se levanta en las juntas o se hunde bajo las patas de las estanterías. Si vas a instalar estanterías metálicas o maquinaria pesada, díselo al ingeniero antes del cálculo.

Qué debes pedir en un presupuesto de cimentación

Para comparar ofertas de forma justa, el presupuesto debería desglosar al menos:

1. Estudio geotécnico (si no lo tienes ya), con el número de sondeos o ensayos.
2. Movimiento de tierras: desbroce, excavación de zapatas y riostras y retirada de tierras.
3. Hormigón de limpieza.
4. Hormigón y acero de zapatas y vigas de atado, con su tipo de hormigón.
5. Placas de anclaje y pernos, con su replanteo topográfico.
6. Solera: base, espesor, armado o fibras, juntas y acabado.
7. Agotamiento de agua, si hay nivel freático alto.

Y, sobre todo, que se base en un cálculo y unos planos de cimentación firmados. Sin ellos, cada contratista presupuesta «lo que suele poner», y lo barato puede ser simplemente lo que lleva menos acero.

Licencia, proyecto y dirección de obra

Una nave nueva o una ampliación necesita proyecto técnico y licencia de obra municipal, y la cimentación va definida en ese proyecto. Para estructuras auxiliares (una marquesina, una entreplanta o un soporte de maquinaria), según su entidad y el municipio, puede bastar una memoria técnica con cálculo o tramitarse como parte de la reforma de la nave. En la guía de licencia de obra o declaración responsable en Andalucía te contamos cuándo se necesita cada una.

Durante la obra, la dirección de obra comprueba que el terreno al excavar es el previsto en el geotécnico, que el armado y los pernos están donde dicen los planos y que el hormigón es el especificado. Es el momento de corregir sin coste lo que después sería muy caro. Lo detallamos en dirección de obra de naves e instalaciones.

Si además vas a legalizar la actividad, la estructura y la cimentación forman parte del expediente: consulta cómo legalizar una nave industrial en Sevilla.

Señales de que una cimentación existente da problemas

• Fisuras en la solera que siguen creciendo, sobre todo junto a los pilares.
• Puertas seccionales o correderas que rozan o dejan de cerrar.
• Paneles de fachada desajustados o con juntas abiertas.
• Pilares fuera de plomo o placas de anclaje con el mortero de nivelación roto.
• Charcos que antes no se formaban por cambios en la pendiente de la solera.

Si ves alguna de estas señales, conviene una inspección técnica antes de que vaya a más. Si estás pensando en comprar o alquilar una nave, revisa también nuestra guía sobre qué revisar antes de comprar o alquilar una nave.

Cómo te ayudamos en NODAL Ingeniería

Calculamos la estructura metálica y su cimentación (zapatas, vigas de atado, placas de anclaje y pernos) a partir del estudio geotécnico, entregamos la memoria de cálculo y los planos de cimentación y de taller y, si lo necesitas, dirigimos la obra en Sevilla y su provincia. Si tienes una nave, una ampliación, una marquesina o una entreplanta en mente, cuéntanos tu proyecto y te decimos qué necesitas.

Normativa consultada

• Código Técnico de la Edificación: DB SE (Seguridad estructural), DB SE-AE (Acciones en la edificación) y DB SE-C (Cimientos).
• Código Estructural, aprobado por el Real Decreto 470/2021.
• Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02, Real Decreto 997/2002, apartado 1.2.3 (ámbito de aplicación).