Cimentaciones Superficiales - · PDF fileLosas o placas de cimentación ......

www.todoarquitectura.com el sitio para estudiantes y profesionales de arquitectura 1/38

Cimentaciones Superficiales

Comprobación y representación gráfica

Índice Introducción....................................................................................................3

Definición de cimentación ............................................................................3

Factores que determinan la cimentación ...................................................3

Acciones ....................................................................................................4

Reacciones ................................................................................................4

Transmisión ...............................................................................................4

Tipos de cimentación superficial.................................................................5

Zapata aislada centrada............................................................................5

Zapata combinada.....................................................................................6

Zapata aislada de medianería...................................................................6

Zapata aislada de esquina ........................................................................7

Vigas flotantes o vigas de cimentación.....................................................8

Losas o placas de cimentación .................................................................8

Zapatas continuas o corridas ....................................................................9

Terreno ............................................................................................................9

DISEÑO Y CALCULO DE ZAPATAS AISLADAS CENTRADAS .............10

Zapatas Rígidas Zapatas Flexibles ...................................................10

6.1.- Diseño y comprobaciones de zapatas flexibles..............................12

Dimensiones de la zapata.......................................................................13

WWW.TODOARQUITECTURA.COM

- Título: Cimentaciones Superficiales - Comprobación y representación gráfica - Descripción: Completo trabajo con ej gráficos de todas las cuestiones relacionadas a la cimentación y a las zapatas. Tales como, actores que determinan la cimentación, tipos, terrenos, diseño y cálculos de zapatas y normas de construcción sismoresistentes. - Autor: 6155 - País: España - Universidad: Escuela Univ. de Arq. Técnica - Año: 2002 Si encuentras este material de utilidad, por favor colabora para asi poder seguir creciendo y ser de ayuda para todos. ----------------------------------------- (c) 2002 TodoArquitectura.com

http://www.todoarquitectura.com



Dimensionado de la zapata en planta......................................................13

Canto de la zapata....................................................................................14

Dimensionado de la zapata a flexión .......................................................14

Sección de referencia.( EHE Art. 59.4.2.1.1)...........................................15

Cálculo de la flexión..................................................................................16

Determinación de las armaduras .............................................................16

Disposición de las armaduras ..................................................................17

Tensión en el terreno................................................................................24

Comprobación al vuelco...........................................................................24

Comprobación al deslizamiento ...............................................................25

Comprobación a cortante .........................................................................25

Diseño y comprobaciones de zapatas rígidas........................................26

Armado .....................................................................................................26

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS................................................27

NORMA DE CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE (NCSE-94) ............28

Peligrosidad sísmica................................................................................28

Sistema de cimentación ..........................................................................28

Enlace entre las cimentaciones...............................................................28

Dimensionado de las riostras..................................................................32

Ejemplo de cálculo de una riostra ...........................................................33

El Plano de cimentación .............................................................................34

Plano de cimientos ..................................................................................34

Cuadro de Zapatas..................................................................................35

9.3.- Planos de detalle.............................................................................35

RED DE EVACUACIÓN................................................................................36

Cálculo aproximado de los conductos. ...................................................36



Introducción En relación con la mayor parte de disciplinas que intervienen en construcción, el estudio racional de los cimientos data de fecha muy reciente. Esto se debe a la inexistencia de una teoría válida sobre el comportamiento del terreno. Sólo a partir de 1925, con la publicación del libro "Mecánica de los suelos" de Terzaghi, se inicia el desarrollo del estudio sistemático de los suelos. Cuando se proyecta una construcción es indispensable tener información del suelo sobre el que ésta se debe sustentar. El grado de conocimiento será función de la importancia del edificio, pudiendo ir desde una inspección visual o unas simples catas en el caso más sencillo a sondeos y análisis sistemáticos en cada uno de los cimientos en construcciones complejas. En cualquier caso disponiendo de la información adecuada podemos, de acuerdo con las solicitaciones, escoger el tipo de cimiento idóneo. Esto nos proporciona una mayor seguridad y economía en la construcción; factores que compensan ampliamente los gastos del estudio del terreno.

Definición de cimentación El cimiento es aquella parte de la estructura que transmite las cargas al terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a las de la estructura, la cimentación posee unas dimensiones, en planta, muy superiores a las de los elementos estructurales que en ella se apoyan, como soportes y muros. Los cimientos en general son piezas de volumen considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Se construyen casi invariablemente en hormigón armado y, en general, se emplea hormigón de calidad relativamente baja (fck ≈ 25 N/mm2). El terreno, estrictamente hablando, es también un material de construcción, pero presenta con todos los demás una diferencia importante y es que no ha sido elegido por el técnico. Las posibilidades de cambiarlo son nulas y únicamente podemos, en ocasiones, modificar algunas de sus propiedades.

Factores que determinan la cimentación La cimentación va a ser el elemento que va a poner en contacto la estructura y el terreno. Luego el sistema formado por la estructura y el terreno nos va a fijar las condiciones para determinar la cimentación idónea. El cimiento, como elemento de la estructura, debe ser calculado en función del sistema anteriormente descrito, que junto con él forma una terna de entidades que a continuación se comenta.



Acciones

Son los esfuerzos que llegan al cimiento a través de la estructura. Para iniciar el cálculo de los cimientos se debe disponer del cálculo completo de la estructura, diagramas de momentos flectores, esfuerzos cortantes y axiles. Estas acciones son esencialmente de tres tipos, verticales horizontales y momentos, aunque no siempre se presentan simultáneamente. A efectos de los presentes apuntes los valores de las acciones se considerarán como datos de partida. Las acciones para el cálculo de cimentaciones se toman sin mayorar por razones que se alejan del fin de los presentes apuntes, ya que entraríamos en la disciplina de la mecánica del suelo. Esto último se deberá tener presente ya que, cuando estemos trabajando con diagramas de esfuerzos en estructuras éstos estarán mayorados, por lo que deberemos dividir los valores entre el coeficiente de seguridad correspondiente.

Reacciones

Es el sistema de fuerzas resultante que opone el terreno para equilibrar el de las acciones. Para ello hay que conseguir que bajo la superficie del cimiento la tensión que éste ejerce sobre el terreno no sobrepase a la admisible según los datos obtenidos del examen geotécnico.

Transmisión

Es la función del cimiento, transformando las acciones específicas de la estructura en tensiones admisibles por el terreno. El cimiento debe diseñarse para que soporte los esfuerzos de la estructura (acción)y del terreno (reacción). Esquemáticamente esta función se podría reflejar como en la figura.



Tipos de cimentación superficial Según la forma de transmisión de la carga al terreno, podemos disponer de distintas tipologías de cimentación

Zapata aislada centrada

Utilizadas cuando se debe transmitir una carga puntual al terreno, generalmente un pilar. Si el pilar es cuadrado la zapata, salvo condicionantes constructivas, tendrá en planta una sección cuadrada. Y si el pilar es rectangular, la zapata será rectangular, respetando las proporciones de aquel.



Zapata combinada

Utilizada cuando dos zapatas centradas están tan próximas que por motivos económicos o porque sus dimensiones se superponen, optamos por realizar una sola que cimente los dos soportes.

B

A

H

Zapata aislada de medianería

Cuando tenemos que transmitir una carga puntual al terreno, pero el soporte y la cimentación se encuentran limitados en una de sus dimensiones por una medianera.



B

A

H

Zapata aislada de esquina

Cuando el soporte o la zapata se encuentran limitados en sus dos dimensiones al estar situados en una esquina

B

A

H



Vigas flotantes o vigas de cimentación

Cuando queremos transmitir al terreno, una serie de cargas puntuales que están relativamente cercanas entre ellas, y como en el caso de la zapata combinada es más operativo utilizar un solo elemento de cimentación.

H

Losas o placas de cimentación

Se recomienda cuando la superficie de cimentación mediante zapatas aisladas supera el sesenta por ciento de la planta de la construcción aunque se debe realizar un estudio económico para definir ésta solución.



Zapatas continuas o corridas

Cuando queremos transmitir al terreno una carga de tipo lineal, por ejemplo la de un muro de carga, bien de fábrica o de hormigón armado.

Terreno Mediante el reconocimiento del terreno, extraeremos unos datos que nos serán útiles para el cálculo de la cimentación necesaria en cada caso. Los datos que más nos interesan para el diseño y cálculo de la cimentación son.

• Tensión admisible del terreno ( σadm)

• Profundidad del nivel freático si existe

• Tipo de terreno

• Densidad de las tierras ( δ t)

• Angulo de rozamiento interno del terreno

• Cohesión. La tensión actuante sobre el terreno es la debida a los esfuerzos producidos por la estructura sobre el cimiento más los debidos al peso propio del cimiento más las tierras u otras acciones actuantes sobre él. A esta tensión la denominaremos σ't y será la tensión que utilizaremos para el dimensionado de la zapata. En cambio cuando se trata de calcular los esfuerzos (momento y cortante) actuantes sobre el cimiento, las únicas acciones a considerar son las transmitidas por la estructura al cimiento. No se considera por tanto ni el peso propio del cimento, ni los rellenos u otras acciones uniformemente repartidas



que puedan actuar sobre el cimiento. Así pues tendremos otra tensión en el terreno que la llamaremos σ T y será debida únicamente a las acciones de la estructura. Tanto σ' t como σ t serán menores que σadm

DISEÑO Y CALCULO DE ZAPATAS AISLADAS CENTRADAS

Como ya hemos visto, transmiten al terreno una carga puntual. Según la Instrucción de Hormigón Estructural (HEH, vigente de desde Julio de 1999, Artículos 59.2.1 y 59.2.2), se distinguen dos tipos diferentes en función de sus características geométricas.

Zapatas Rígidas Zapatas Flexibles

Vmax ≤ 2 H Vmax > 2 H

H

Vmax

Para proceder al diseño y cálculo de zapatas debemos, en primer lugar partir de unos datos que nos proporcionará la estructura y el reconocimiento del terreno. Hay unos elementos que debemos elegir, o vienen definidos por el proyecto, como el tipo de hormigón y de acero. Así pues como datos iniciales tendremos. Del terreno:

• La tensión admisible σσσσadm

• Densidad δδδδt

• Tipo de terreno De la estructura:

• El axil en cada soporte sin mayorar (lo denominaremos N).



• Los momentos en la base de cada soporte sin mayorar (lo denominaremos MA y M B siguiendo las direcciones principales de la zapata).

• El cortante en la base de cada soporte sin mayorar (lo denominaremos VA y VB siguiendo las direcciones principales de la zapata).

• Las dimensiones de cada soporte (las denominaremos "a" y "b" a las de mayor y menor dimensión respectivamente).

• El armado de cada soporte.

Con estos elementos debemos diseñar la zapata correspondiente a cada soporte, indicando en cada caso las especificaciones necesarias para la correcta puesta en obra de la cimentación. Así pues en cada una de las zapatas que diseñemos se deberán especificar los siguientes datos:

• Dimensiones de la

• Cantidad, disposición y longitud de armaduras.

• Tipo de hormigón y acero.

• Recubrimientos.

• Profundidad de la base de la cimentación. El caso general de zapata aislada centrada sería el de una con un axil "N", dos momentos flectores "MA y MB" actuando en los planos de los ejes principales de la zapata, con dos esfuerzos cortante "VA y VB" actuando en los mismos planos y con una profundidad de cimentación "l h", tal como indica el siguiente esquema:



BA

b B

a

MBAM

lh

H

N

VBAV

N

Pero para simplificar el cálculo vamos a considerar que sólo tenemos momento y cortante en una sola dirección. Así iniciaremos el cálculo y algunas de las comprobaciones se realizarán para la otra dirección si es necesario.

6.1.- Diseño y comprobaciones de zapatas flexibles

Recordemos que este tipo de zapatas son en las que el vuelo máximo es mayor que dos veces el canto Vmax > 2H Como se ha comentado, en el apartado anterior el esquema general para la explicación del calculo será



BA

b B

a

MBAM

lh

H

N

VBAV

N

Dimensiones de la zapata

Dimensionado de la zapata en planta

Sabemos la carga Axil "N". que debemos transmitir al terreno. Normalmente los esfuerzos de los diagramas de la estructura resultan mayorados, no obstante éste es un extremo que se debe comprobar. También sabemos la tensión admisible del terreno (σadm ), por tanto la superficie de contacto de la zapata será:

adm

tZ

σPPN

S++

=

PZ = Peso propio de la zapata Pt = Peso de las tierras u otras cargas uniformemente repartidas actuantes sobre la zapata Si el soporte es cuadrado o circular la zapata, en general, será de planta cuadrada, por tanto las dimensiones de la zapata serán A = B, y cada uno de sus lados resultarán

adm

tZ

σPPN

BA++

==

Pero en el caso general el soporte es rectangular, entonces la zapata si es posible también lo será, y sus dos dimensiones, A y B, deberán respetar en lo posible la misma relación que los lados del pilar a y b. Así pues:



nba

BA

==

adm

tZ

σPPN

S++

=

Siendo "n" la relación entre A y B que se debe cumplir en lo posible. El valor de los lados de la zapata será

nBA ×= ; BAS ×=

nBS 2 ×= ; nS

B =

De esta forma obtendremos las dimensiones de la zapata. Tanto en el caso de zapata cuadrada como rectangular, el valor obtenido se redondeará a múltiplos de 5 centímetros, siempre por exceso.

Canto de la zapata

Al ser la zapata flexible, deberá cumplir la condición Vmax > 2 H.

2

VH max<

Una vez obtenidas las dimensiones de la zapata calcularemos las tensiones en el terreno:

BA

PPNσ tz'

t ×++

=

AxBN

t =σ

Evidentemente ambas tensiones deben ser inferiores o iguales a la admisible por el terreno.

Dimensionado de la zapata a flexión

La reacción del terreno sobre la zona de contacto de la zapata, produce una flexión, que debemos determinar para disponer la armadura necesaria en la base de la zapata. Si la zapata es rectangular el cálculo se realiza en cada dirección principal, respecto a una sección de referencia; si la zapata es cuadrada, el cálculo se realiza sólo en una dirección, ya que la armadura en una y otra será la misma. La carga actuante sobre la zapata será N

La presión transmitida σt vale por tanto:

AxBN

t =σ ≤ .admσ

Que será igual a la reacción del terreno en la zona de contacto entre éste y la base de la zapata producida por N, y que, a efectos del dimensionado a flexión se considera uniformemente repartida



Sección de referencia.( EHE Art. 59.4.2.1.1)

El cálculo a flexión se realizará respecto a una sección de referencia S1, retrasada respecto a la cara del soporte una distancia "d1" que vale 0,15a, ó 0,15b, según se considere la dirección de cálculo paralela al lado A ó B respectivamente. (en la figura, sería d1 = 0,15a).

En el caso de soportes metálicos, "d1" se considera en la mitad de la distancia entre la cara del soporte y el borde de la placa de apoyo. Si el soporte de hormigón o la placa de apoyo metálica, tiene forma de polígono regular o es circular, se sustituyen a éste particular por un cuadrado de la misma área.

d

B

a

b

AA

1S

t

PERF

IL M

ETAL

ICO

1PLACA DE AP0YO

d

H

N

Sd

1S

Cuando se trate de muros de ladrillo o mampostería S1 se considerará situado a 0,25a



Cálculo de la flexión

Tomaremos como caso general el cálculo del momento flector en la zapata, paralelo al lado "A" de la figura del apartado 6.1. El método para sentido ortogonal "B", será idéntico.

El momento flector, en el sentido de "A", se calculará aplicando la tensión σt a la zona de la zapata situada hacia afuera de la sección de referencia "S1". Este momento se mayorará y lo llamaremos "M f A" y su valor es:

B

AL

b

0 ,15 a

a

S 1

2

LBγσM

2ft

fA×××

=

Debemos tener en cuenta, que para operar con la expresión anterior, las unidades de los distintos términos deben ser homogéneas.

Determinación de las armaduras Para definir las armaduras, se puede utilizar cualquier método basado en los principios generales de cálculo indicado por la EHE en su Artículo 42º. Las armaduras se pueden obtener mediante tablas o ábacos. También resulta sencilla la siguiente propuesta:

cd

d

fdbM

××= 2µ

( )µ1µω +=

cdyds xbxdxfAxfU ω==

Siendo: Md : el momento flector mayorado en la sección de referencia, en éste caso MfA

fcd = fck / γc d: el canto útil de la sección



b: dimension del lado perpendicular al que estemos determinando la armadura Donde Us, es la capacidad mecánica en toneladas, y utilizando las tablas de capacidades mecánicas, podremos determinar el número y diámetro de las barras. Se deben tener en cuenta las unidades y el valor "d" del canto útil, pues en una dirección las armaduras van sobre las otras del lado ortogonal. Se colocarán siempre la armadura paralela al lado mayor por debajo de la paralela al lado menor. Deberemos comprobar que la armadura así determinada cumple la cuantía geométrica indicada en el Art. 42.3.5 de la EHE, que para el caso de zapatas resultan ser: Acero B 400 S 0,0020 de la sección de hormigón Acero B 500 S 0,0018 de la sección de hormigón

Disposición de las armaduras

Si la zapata es cuadrada, la armadura debe distribuirse uniformemente en todo el ancho de sus dos direcciones principales. Si la zapata es rectangular, la armadura paralela al lado mayor de la base, de longitud A, se distribuirá uniformemente en todo el ancho B del lado menor de la base de la zapata e irá situada por debajo de las barras en el otro sentido. La armadura paralela al lado menor B se deberá colocar de tal forma que, una

fracción del área total BA

B2'A s +

= se coloque uniformemente distribuida en

una banda central B' El resto de la armadura se repartirá uniformemente en las dos bandas laterales restantes. El ancho de la banda "B' " será el mayor de “B” ó "a+2H".



a

B'= B > a+2H

b B

A

H

1.

2.

3.

4. 6.2.8.- Anclaje de las armaduras

Las armaduras se anclarán a partir de una distancia “d” (canto útil) de la sección de referencia S1, en la dirección de la armadura que estemos calculando.



E

S

r

1

dV

d H

Las barras deberán anclarse dentro del espacio “E” que quede, teniendo en cuenta los recubrimientos según la clase de exposición. Los valores de los recubrimiento mínimos se detallan en la tabla 37.2.4 de la EHE .

Recubrimientos

(*) El proyectista fijará el recubrimiento al objeto de que se garantice adecuadamente la protección de las armaduras frente a la acción agresiva ambiental.

(**) En el caso de clases de exposición H. F ó E. el espesor del recubrimiento no se verá afectado.

En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá contar, además del recubrimiento real del hormigón, con el espesor de los revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan carácter de definitivos y permanentes, al objeto de cumplir los requisitos de la tabla 37.2.4. Sin embargo, en estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm. El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.



Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o utilización de grupos de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá considerarse la posible conveniencia de colocar una malla de reparto en medio del espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantía geométrica del 5 por mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o diámetro equivalente) igualo inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros equivalentes) superiores a 32 mm. En piezas hormigonadas contra el terreno el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, en cuyo caso será de aplicación la tabla 37.2.4. No rige en este caso lo previsto en el Apartado d).

Doblado de barras Art. 66.3 de la EHE

Cuando sea necesario, el doblado de barras se realizará generalmente a 90º para formar una patilla normalizada, su radio de curvatura mínimo será: Tipo de Acero Ø < 20 Ø ≥ 20 B 400 S 2Ø 3,5Ø B 500 S 2Ø 3,5Ø

Longitudes de anclaje Art. 66.5 EHE

Calcularemos las longitudes de anclaje en posición I, lo que lleva a la determinación de la longitud básica de anclaje:

lb será el mayor de los valores mØ2 ó 20fyk Ø

Ø diámetro de la barra en centímetros

m Coeficiente numérico con los valores: fc k (N/mm2) Acero B 400 S Acero B 500 S

25 12 15

30 10 13

35 9 12 fyk Limite elástico garantizado del acero en N/mm2

La longitud neta de anclaje es:

sreal

sbbneta A

Aβll =

As Sección de la armadura estricta yd

yds f

fAA

•= ; syds UfA =• ya determinado

Asreal Sección de la armadura que se dispone en la dirección que calculamos la longitud de anclaje

β Coeficiente de reducción con valor

Tipo de anclaje Tracción Compresión



Prolongación recta 1 1

Patilla, gancho y gancho en U 0,7 1

Barra transversal soldada 0,7 0,7 La geometría de los distintos anclajes es la indicada en la figura

En ningún caso la longitud neta de anclaje no será inferior al mayor de los siguientes valores:

10 Ø

15 cm 1/3 lb en barras traccionadas ó 2/3 lb en barras comprimidas

Es posible que aún determinando la longitud neta de anclaje la armadura no quepa en el espacio “E”. En este caso ampliaremos la parte recta de la patilla un valor l’b que será el mayor de los siguientes:

7,0

rdVlb

---

5Ø



Armaduras de espera en la zapata

Para asegurar la transmisión de esfuerzos del soporte a la zapata se deben tener en cuenta dos consideraciones: Longitud de solape: entre la armadura del soporte y la armadura de espera en la zapata. Esta longitud será igual a la correspondiente de anclaje en posición I, así pues: l1 = lb = mØ2 Ø diámetro de la barra del soporte.

Longitud de anclaje de las esperas en la zapata: ésta longitud también corresponde a la de anclaje en posición I:

l2 = lb = mØ2

En ocasiones l2 es demasiado grande, pudiendo entonces realizar el anclaje utilizando una patilla normalizada, así pues l2= 0.7 lbØ2

l = l

l =0.7l

1

2

b

b H

l = l

l = l

1

2

b

b H

También es posible que aún utilizando anclaje en patilla no tengamos espacio para disponer las espera. En éste caso se puede sustituir el diámetro inicial por dos o tres barras con sección equivalente a la barra del soporte que se



debe anclar, entonces la longitud de anclaje será como en el primer caso, pero con diámetro el de las barras que estemos utilizando. En cualquiera de los tres casos es de buen criterio prolongar la longitud total de la espera para poder atarla a dos barras del armado de la cimentación



Tensión en el terreno

Como ya se ha visto, el caso más general de una zapata es el de esfuerzo axil "N" y momentos "MA y MB" en las dos direcciones principales de la zapata. Si las presiones sobre el terreno son de compresión o nulas, la distribución sigue la ley de NAVIER

22

66BAM

ABM

BAPPN BAtz

t ×±

×±

×++

=σ

Como norma general, las zapatas deben proyectarse para que presenten una excentricidad, en cada una de sus direcciones principales, que cumpla:

Ae ≤6A y/o Be ≤

6B

En este caso la resultante vertical incide sobre la zapata en el núcleo central, que es un rombo de diagonales iguales a 1/3 de las dimensiones de la zapata, tal como se indica en la siguiente figura. Si uno de los do momentos es nulo, la resultante ha de estar en el tercio central de la mediana correspondiente de la zapata

B/3

A

A/3

B

Comprobación al vuelco

Se debe realizar esta comprobación en las dos direcciones principales de la zapata, si sobre las mismas existe un momento transmitido por el soporte. En este punto sólo realizaremos la comprobación en una de ellas, ya que en la otra dirección el proceso es idéntico. Para que la zapata no vuelque se debe cumplir la desigualdad:

)2A

()PPN( tz •++ ≥ [ ] vh γ)lV(M •+

Siendo γv el coeficiente de seguridad al vuelco, que vale 1.5.



En el caso de que no se cumpliera, hay que variar las dimensiones de la zapata.

Comprobación al deslizamiento

Como en el punto anterior, lo realizaremos sólo para una dirección; para que la zapata no deslice se debe cumplir:

)PPN( tz ++ ϕ ≥ )Vγ( d •

Siendo ϕ el coeficiente de rozamiento entre el terreno y el hormigón. Si no se dispone de éste dato se puede utilizar ϕ = 0,69; y γd el coeficiente de seguridad al deslizamiento, igual a 1.5.

Comprobación a cortante

La sección de referencia "S2" se considerará para el cálculo a cortante, tal como la define la Norma EHE en su Art. 59.4.2.1.2.1 Es plana, perpendicular a la base de la zapata y paralela a la cara del soporte y situada a un canto útil medido en la cara exterior del soporte. Cuando se trate de soportes metálicos apoyados en placas de reparto, la sección de referencia "S2" se sitúa un canto útil a partir del punto medio entre la cara del soporte y el borde de la placa de acero.

a

A

S 2

b B

Hd

2S

d

Vm ax



El cortarte máximo que se considera en el cálculo de zapatas es el que produce en la sección de referencia "S2". Se debe cumplir que:

dV ≤ 2uV

Vd es el valor del cortante en la sección S2 , cuyo valor es:

)-( max dVBV td ••= σ Vu2 es el esfuerzo cortante último, su valor resulta de resolver: (Art. 44 EHE)

dBfVV cvcu2u ••== Vcu es la resistencia a cortante de la sección de hormigón S2 (se expresa en N, ó KN) fcv es la resistencia convencional del hormigón a cortante, dada por la expresión

31

ck1cv )fρ100(ξ012f ••=

En esta fórmula cada termino es: fck Resistencia característica del hormigón expresada en N/mm2 ξ Coeficiente de valor

d

2001ξ += ; (d debe expresarse en mm)

1ρ Cuantía geométrica de la armadura longitudinal de tracción. Su determinación será:

dB

Aρ s1 •

= y no será mayor que 0,02

En zapatas rectangulares sólo es necesario la comprobación del cortante en la sección de referencia del vuelo mayor.

Diseño y comprobaciones de zapatas rígidas

Este tipo de zapatas son las que Vmax ≤ 2H. Sus dimensiones se determinarán tal como ya se ha explicado en el caso de zapatas flexibles. De igual forma se comprobará al deslizamiento, vuelco y la sección del vuelo mayor a cortante a cortante.

Armado

La armadura en ambas direcciones será:

)aA(d8,6

NfAU ydss -=•=



La comprobación de la cuantía geométrica mínima y el reparto de armaduras se realizará tal como se ha expuesto para las zapatas flexibles.

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS • Bajo la zapata debe disponerse siempre 10 cm. de hormigón de

limpieza y las armaduras deben apoyarse sobre separadores, para garantizar el recubrimiento.

• Siempre son más económicas las zapatas cuanto más flexibles • La junta de hormigonado entre soporte y zapata deberá dejarse tal y

como queda al vibrarla, pero impidiendo la formación de capa de lechada en la superficie y sin fratasar esa zona al realizar el acabado general de la cara superior de la zapata

• La separación máxima entre armaduras no será superior a 30 cm.

• Por cuestiones de montaje y manipulado del emparrillado de la cimentación es de buen criterio que la separación mínima esté en torno a 10 cm.

• El recubrimiento lateral de las barras no debe ser inferior a 7 cm., por razón no sólo de protección y cumplimiento de la EHE, sino para asegurarse de que las barras quepan en el pozo excavado con unas tolerancias normales de excavación y corte de barras.

• No es recomendable utilizar diámetros mayores de 25 mm.

• Es recomendable determinar las armaduras con el menor diámetro posible sin emplearlos inferiores a 12 mm.



NORMA DE CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE (NCSE-94)

La mencionada norma es de muy compleja lectura e interpretación, no obstante dado su carácter de obligado cumplimiento, se expone una breve recapitulación en cuanto a los aspectos que directamente inciden en el tema de los presentes apuntes.

Peligrosidad sísmica

La peligrosidad sísmica del territorio nacional se define por el valor que adquiere el coeficiente de aceleración sísmica (ab/g). en cada población. En el anejo 1 de la norma (NCSE-94) se relacionan los términos municipales de España con un coeficiente de aceleración sísmica superior a 0,04

Según sea la ab/g se clasifica la sismicidad en:

Baja cuando ab/g < 0,08g

Media cuando 0,08g ≥ ab/g < 0,16g

Alta cuando ab/g ≥ 0,16g No es necesario considerar las acciones sísmicas en las obras y servicios localizados en la zona de baja sismicidad, excepto para el caso de estructuras o instalaciones especiales. Será preceptiva su consideración en las zonas de sismicidad media y alta.

Sistema de cimentación

El sistema elegido para la cimentación de una obra será homogéneo en cada uno de los bloques en que pueda estar fraccionada, no admitiéndose distintos sistemas dentro de la misma unidad. Cuando el terreno presente discontinuidades debidas a fallas recientes o cambios sustanciales en su naturaleza, deberán disponerse las fundaciones de manera que las situadas a cada lado de la discontinuidad constituyan unidades independientes.

Enlace entre las cimentaciones

En el caso de cimentaciones discontinuas (por pozos, pilotes, ect..), deberán enlazarse entre sí los puntos de apoyo sobre el terreno mediante vigas de atado (riostras), formando una retícula general que tienda a evitar



desplazamientos horizontales diferenciales. Esta retícula será proyectada de manera que sus ejes principales coincidan, en lo posible, con los ejes, de las cimentaciones.

Disposición de riostras en zonas de baja sismicidad



Disposición de riostras en zonas de sismicidad media



Disposición de riostras en zonas de sismicidad alta



Dimensionado de las riostras

Las vigas de enlace se dimensionarán de modo que puedan soportar un esfuerzo axil de compresión o tracción, de valor igual a db N /g)a( • de la carga que recibe la cimentación más desfavorable que une la viga. Las condiciones de dimensionado de las riostras son:

20L

a = ; 20L

b = Es habitual a = b. Mínimo 250 mm

yd

d

fN1,0

As ≥

yd

cd

ff

ab15,0

Siendo: L la distancia entre las caras de la zapata que ata la riostra a y b las dimensiones de la riostra. As sección de armadura necesaria

Nd la carga mayorada de la zapata más desfavorable que une la riostra

Estribos: Si el armado principal ≤ Ø 16 → Ø 6 Si el armado principal > Ø 16 → Ø 8 La separación del estribado será igual al canto útil de la pieza con un límite superior de 300 mm Si la pieza se encofra, las dimensiones mínimas pueden ser 25x25 cm. Si la pieza se hormigona sobre el terreno, el mínimo del ancho “a” viene condicionado por posibilidades físicas de excavación, que suele ser 40 cm. La dimensión “b” será como máximo igual a canto útil del cimiento. Se deberá tener especial cuidado en el cumplimiento de los recubrimientos mínimos.



Ejemplo de cálculo de una riostra

Supongamos una riostra que une dos zapatas, con unas cargas de N1d = 1300 KN y N2d= 1120 KN, La separación entre bordes de zapatas es de 7 metros; Hormigón H-25, Acero B 400 S. El valor de db N /g)a( • = 0,04 correspondiente a la ciudad de Barcelona 1) Dimensiones Si disponemos la pieza cuadrada: a = b ≥ 7/20 → a = b = 0.35 m. 2) Armado fcd = 25/1.5 = 16,66 N/mm2; fyd = 400/1.15 = 347,8 N/mm2 Nd = N1d = 1300 KN = 1300000 N

2s mm8,373

8,34713000001,0

A =•

=

2s mm2,880

8,34766,16

35035015,0A =••=

Tomaremos As = 880,2 mm2 que equivalen a 6Ø14

3) Comprobación 1300 KN x 0,04 = 52 KN, se deberá comprobar que la riostra soporta este esfuerzo a tracción y compresión

4) Anclaje Longitud de anclaje será la correspondiente en posición II. Las

barras se anclarán a partir del eje del pilar que soporta la zapata.



El Plano de cimentación Un adecuado juego de planos para la representación gráfica de una planta de cimentación de un edificio debe de tener:

1.- Plano de la distribución de Zapatas, riostras, muros, foso de ascensor y red de saneamiento y puesta a tierra.

2.- Cuadro con las características de cada zapata. 3.- Planos de detalle.

Plano de cimientos

Es un plano en el que hay mucha información, por lo que debemos dibujarlo con todo cuidado para que sea claro y evitar omisiones. A continuación se indica toda la información necesaria par elaborar unos planos de cimentación correctos y operativos.

El plano de cimentación deberá ofrecer la siguiente información:

• Grafiado de las zapatas y riostras, a escala 1/50 ó 1/100.Totalmente acotada (cotas parciales).

• Cota de excavación de la base de los cimientos. Tomadas a la cota que se utiliza como referencia.

• Indicar resistencias y características de los materiales a emplear. (acero, hormigón).

• Resistencia del terreno y tipo.

• Control de calidad a aplicar. • Numerar los cimentos para identificarlos en el cuadro de Zapatas.

• Cuadro de zapatas y cuadro de riostras. Indicando su número, dimensiones y armaduras

• Grafiar el saneamiento. (Arquetas, red horizontal y bajantes), diemensiones, pendiente y profundidad.

• Grafiar red de toma de tierra • Grafiar el perímetro de la vivienda que va a construirse (sus paredes

de cerramiento).

• Marcar cotas totales del edificio.

• Si es necesario una sección longitudinal para aclarar niveles.



Cuadro de Zapatas

Debe de contar con la relación numerada de las zapatas con sus dimensiones ancho largo y canto de las mismas y la armadura en las dos direcciones.

9.3.- Planos de detalle

• Planta y sección de los cimientos tipo, con cotas e indicando dimensiones, disposiciones y separación entre armaduras , elementos constructivos y recubrimientos.

• Alzado y sección típicas de las riostras, con dimensiones, disposición separación, anclaje de armaduras y recubrimientos.

• Resistencia de los materiales.

• Detalle juntas de dilatación.

• Cuadro de arranque de pilares, con detalle de la unión del pilar al cimiento, según sea metálico ( detalle placa y anclajes) o de H.A., solape entre armaduras, tipo y nº de armaduras.

• Tipo de impermeabilización si existe.

• Detalles de arquetas, paso de conducto a través de riostras, etc..



RED DE EVACUACIÓN En este apartado se exponen de forma resumida unos criterios generales para definir y dimensionar la red de evacuación vertical y horizontal de un edificio.

Cálculo aproximado de los conductos.

El diámetro de los conductos dependerá de la carga hidráulica que deban soportar. El cálculo analítico, no es complicado pero no resulta el objeto de estos apuntes, por lo que emplearemos un método simplificado a partir del concepto de “aparatos equivalentes”. Un aparato equivalente corresponde a una carga hidráulica concreta que se detalla a continuación:

Para cubiertas:

Superficie de cubierta en m2 Nº de aparatos equivalentes 10 8 25 20 100 100 200 225 500 600 1000 1300

Para sanitarios:

Aparatos sanitarios Nº de aparatos equivalentes Lavabo 1 Bañera 4 Ducha 3 Fregadero 3 Lavadero 3 Vertedero 2 Bidé 2 Urinario 2 Lavaplatos 3 Lavadora 3



Dimensionado de la red vertical Mediante la siguiente tabla se puede dimensional el bajante atendiendo al número de aparatos equivalentes que puede soportar un conducto de diámetro y altura determinados

502600

900

620

Altura máx. en metros

Nº de inodorosNº de Ap. Equivalentes

Nº de Ap. EquivalentesNº de inodoros








Altura máx. en metrosNº de Ap. EquivalentesNº de inodoros

Tipo de evacuación

200

150

125

Diámetro en mm

100

80

60

51520 10

2001500

100500

400

150 100

Sin limitación1800 2200

Sin limitación

Sin limitación6080

600 700

480

40800

560

5100

20100

1020

Inaceptable

3

30200

Inaceptable

Cantidad máxima

0

03000

20 01000

700

0300



Dimensionado de la red horizontal Se utiliza como la anterior, obteniendo el diámetro del conducto en función del número de aparatos equivalentes que puede soportar.

150020

4000

10005

Nº de inodorosNº de Ap. Equivalentes

Nº de Ap. EquivalentesNº de inodorosNº de Ap. EquivalentesNº de inodorosNº de Ap. EquivalentesNº de inodorosNº de Ap. EquivalentesNº de inodorosNº de Ap. EquivalentesNº de inodoros

Tipo de evacuación

300

Diámetro en mm

200

250

150

100

125

12001100900600200

15001000300 150

2500200

2000 3000100

80

200

30

100500

40010

100

500

9001020

75060 40

5

Inaceptable

Inaceptable

Cantidad máxima

180050

50000

012000

0

6000

La presente tabla está preparada para una pendiente de los conductos del 2%. En el caso que el diseño de la red horizontal llevara a oras pendientes se aplicará un coeficiente corrector a los aparatos equivalentes, extraído de la siguiente tabla:

Pendiente Corrección 1% 0,7 1,5% 0,85 2,5% 1,1 3% 1,2 4% 1,5 5% 2


Cimentaciones Superficiales - · PDF fileLosas o placas de cimentación ......

Documents

Transcript of Cimentaciones Superficiales - · PDF fileLosas o placas de cimentación ......