Cajón de cimentación

¿Qué es?

Las cimentaciones son estructuras subterráneas diseñadas para transmitir y distribuir las cargas de una edificación al suelo de manera segura y estable, evitando sobrepasar su capacidad de resistencia. Entre ellas, los cajones de cimentación profunda de concreto armado, especialmente utilizada en suelos de baja capacidad portante o en condiciones adversas, como zonas sísmicas o suelos de alta compresibilidad.

Estas estructuras, de forma rectangular, cilíndrica, elipsoidal o similar, se construyen sobre el terreno y descienden por su propio peso a medida que se excava su interior. Pueden instalarse flotando hasta su posición final y luego ser hundidas y llenadas de concreto para mayor estabilidad, anclándose en estratos resistentes o en el lecho de roca.

Su sistema estructural permite soportar cargas verticales y horizontales, garantizando la estabilidad de la edificación. Además, su diseño posibilita su uso como estacionamientos subterráneos o almacenes, optimizando el aprovechamiento del espacio bajo la edificación.

¿En que situación se utiliza?

Se emplea comúnmente en estructuras ubicadas en zonas de alta actividad sísmica o sobre suelos pocos compactos, como aquellos con rellenos artificiales. En estos casos, los cajones mejoran la estabilidad de la edificación y reducen los efectos de los movimientos sísmicos.

Su construcción es especialmente útil en cuerpos de agua, como rios y mares, donde la cimentación directa sobre el suelo no es viable. En estos entornos, los cajones pueden flotar hasta su ubicación final y ser hundidos en su posición, permitiendo una base solida para pilares de puentes y otras estructuras. Además, su diseño les permite adaptarse a los movimientos del suelo y resistir factores externos, como la presión del agua, el viento y los sismos, asegurando la integridad de la edificación.

Materiales

Concreto reforzado. (s. f.)

Concreto reforzado (para resistencia).

Impermeabilizantes. (s. f.)

Impermeabilizantes (para evitar filtraciones de agua). No forma parte del sistema pero es esencial.

Acero de refuerzo. (s. f.)

Acero de refuerzo (varillas para resistir esfuerzos).

Elementos Constructivos

1. Losa de fondo: Base que recibe la carga y la transmite al suelo.

2. Muros perimetrales: Contienen el relleno y soportan la estructura superior.

3. Losa superior o intermedia: Cierra el cajón.

4. Refuerzos estructurales: Columnas o trabes internas si son necesarias.

5. Sistema de drenaje e impermeabilización: Para controlar filtraciones de agua. No forman parte del sistema pero son importantes.

Proceso Constructivo

1.- Excavación y preparación del suelo : con ayuda de maquinaria pesada como excavadoras o retroexcavadoras, se procede a remover todo el volumen de tierra necesario. Según el tipo de suelo esto podrá requerir procesos adicionales de seguridad previos o la instalación de muros pantalla que eviten la caída de tierra.

2.- Armado del acero estructural del proyecto: Se prepara la armadura de acero en forma a partir de varilla corrugada, es decir, una losa de cimentación desde la cuál se podrá continuar con el levantamiento de los demás elementos. En algunas variantes se opta por un emparrillado de cimentación que emplea menos acero y concreto, pero esto dependerá de si el cajón tendrá usos adicionales o se mantendrá cerrado.

3. - Encofrado y colado de la losa inferior: Se procede a colocar el molde de madera que ayudará a mantener el concreto en su lugar mientras ocurre el proceso de fraguado. Al ser una losa de cimentación inferior y contar con un firme de concreto por debajo, solo hace falta cerrar por los cuatro lados. Siempre se debe poner atención en no ahogar el acero que permitirá desplantar los muros.

4.- Armado de acero para muros Milán: La cimentación de cajón va cerrada por sus cuatro lados, por lo que se debe desplantar desde la losa el acero estructural necesario para los mismos. Los muros Milán, también llamados muro pantalla, se crean con concreto armado y sirven de contención para prevenir el movimiento de tierra.

En algunos proyectos se utilizan sistemas de columnas, contratrabes y bloques de concreto para construir los muros. En obras de gran tamaño se emplea una combinación de ambos sistemas con muros Milán en el perímetro y muros de bloque al interior según la funcionalidad que se dé al espacio.

5.- Cimbrado y colado de los muros: El armado de la cimbra para los muros Milán suele emplear enormes planchas de metal o madera para los proyectos de grandes dimensiones, mismas que se sostienen durante el proceso utilizando puntales y madrinas dobles para asegurar la forma.

En el caso de proyectos pequeños se requiere cimbra y encofrado solo para las columnas y contratrabes de celdas internas que darán funcionalidad a los cajones de cimentación, sea en la construcción de sótanos o espacios de almacenamiento.

6.- Armado de la losa superior: La parte superior de la cimentación de cajón es llamada también losa tapa o losa de rodamiento, en caso de que haya circulación de vehículos en esta área. El acero estructural para este elemento debe ir conectado de forma directa a los muros Milán y en cualquier columna interna que se haya construido.

7.- Cimbrado y colado de la losa superior: Para el cimbrado de la losa superior se utilizan planchas de metal o madera para mantener la forma que tendrá la losa y estas se sostienen con la ayuda de madrinas distribuidas de lado a lado de esta. A su vez, las madrinas se sostienen en puntales distribuidos de manera uniforme para resistir el peso del concreto.

Las cuñas, rastras y orejas se emplean para incrementar el área de distribución del peso de los puntales y no causar daños en la losa inferior. De manera adicional, se instalan contraventeos que conectan en diagonal la parte superior e inferior de los puntales, lo cual brinda estabilidad para movimientos laterales.

Por último, se realiza también el cerramiento de la losa superior por medio del encofrado; para ello se instalan maderas en los laterales que evitan el derrame del concreto y mantienen la forma durante todo el proceso de fraguado.

Obras inducidas (previsiones)

Es indispensable una planificación previa, en donde se definirán los puntos de paso de instalaciones en los planos estructurales.
Se colocaran tubos pasamuros de PVC o metálicos, antes del vaciado de concreto, los cuales permitirán el paso seguro de cables y tuberías sin afectar la estructura, los cuales serán sellados con productos impermeabilizantes.
Se prevé la instalación de cajas de registro o espacios para futuras conexiones sin necesidad de perforar la cimentación. En sistemas con riesgo de acumulación de agua, se instalan drenajes perimetrales conectados a un sistema de bombeo.
Antes de continuar con la construcción se realiza una inspección visual y pruebas de estanqueidad con agua o aire comprimido y se corrigen las fugas existentes.

Ventajas

Ventajas de cajones de cimentación:

Ahorro en costos de cimentación:

Disminuyen la necesidad de encepados y otros elementos costosos, optimizando el presupuesto de la obra.

Adaptabilidad a distintos terrenos:

Se ajustan a diversas condiciones del suelo, incluyendo suelos blandos, con alta compresibilidad o problemas geotécnicos e hidrológicos.

Menor impacto ambiental y urbano:

Reducen el ruido y las vibraciones durante la instalación en compasión con pilotes hincados.
Son ideales para entornos urbanos y zonas ecológicamente sensibles, ya que minimizan la alteración al entorno.

Alta capacidad de carga y estabilidad estructural :

Soportan grandes cargas axiales y laterales, proporcionando estabilidad a estructuras de gran peso.

Aplicaciones en proyectos de gran escala:

Son esenciales en la construcción de rascacielos, puentes, túneles, estaciones subterráneas y muelles.

Desventajas

Desafíos en la construcción de cajones de cimentación:

Requerimientos de personal calificado :

Se necesitan profesionales con conocimientos y habilidades especializadas para garantizar una instalación adecuada.
La correcta instalación es crucial para mantener la estabilidad y la integridad estructural de los cimientos.
La falta de experiencia puede generar errores costosos y riesgos potenciales.
Se requieren inspectores calificados para supervisar el proceso y garantizar el cumplimiento de los estándares de seguridad y calidad.
Contar con equipos de construcción experimentados ayuda a maximizar el rendimiento del cajo.

Limitaciones del terreno:

Los cajones no son adecuados para sitios con problemas de contaminación, como la contaminación del agua subterránea.
En terrenos con condiciones inestables, pueden representarse movimientos inesperados que comprometan la integridad de la cimentación.
La colocación en entornos inadecuados pueden generar fallas estructurales.
Es fundamental realizar evaluaciones exhaustivos del sitio antes de la construcción para minimizar riesgos y optimizar la efectividad de los cimientos.

Fuentes:

1. Ferrovial. (s.f.). Cimentaciones. Recuperado de https://www.ferrovial.com/es/stem/cimentaciones

2. Post, H. (2023, 13 de diciembre). Explicación de la construcción de cajones: tipos, usos y beneficios. TRADESAFE. Recuperado de https://trdsf.com/es/blogs/news/explicacion-de-la-construccion-de-cajones-tipos-usos-y-beneficios

3. CONARSAC. (2023, 1 de agosto). ¿Qué son las cimentaciones profundas?: tipos y en qué casos se utiliza. Recuperado de https://conarsac.com/blog/cimentaciones-profundas/

4. Staff Uniblock. (2024, 26 de noviembre). Cimentaciones profundas: tipos y ventajas para terrenos complejos. Uniblock. Recuperado de https://uniblock.com.mx/cimentaciones-profundas-tipos-y-ventajas/

5. Maxacero. (s.f.). ¿Qué es una cimentación de cajón y cuándo debe construirse?. Recuperado de https://maxacero.com/blog/que-es-una-cimentacion-de-cajon-y-cuando-debe-construirse/

6. Portal de arquitectura Arqhys.com. Equipo de redacción profesional. (2012, 12). Concreto reforzado. Escrito por: Arqhys Construcción. Obtenido en fecha 03, 2025, desde el sitio web: https://www.arqhys.com/construccion/reforzado-concreto.html.

7. Cimbra. (s. f.). Madereria LYM. https://www.madererialym.com/cimbra.html

8. Acero de refuerzo. (s. f.). PANEL. https://alambre.com.mx/articulos/datos-importantes-del-acero-de-refuerzo/

9. Impermeabilizantes. (s. f.). MAX. https://maxacero.com/blog/tipos-de-impermeabilizantes-mejora-calidad-y-durabilidad-de-tus-proyectos/

10. Arenas y gravas. (2024, 21 febrero). Aquantic. https://www.grupoaquantic.com/arenas-y-gravas/

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