T12-CIMENTACIONES DIRECTAS

8/16/2019 T12-CIMENTACIONES DIRECTAS

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TEMA 12 -1/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA

TEMA 12: CIMENTACIONESDIRECTAS: ZAPATA AISLADA,ZAPATA CORRIDA Y POZOS


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INTRODUCCIÓN El cimiento es la parte de una estructura que transmite las

cargas al terreno:

Con objeto de repartir las cargas, su superficie de apoyo suele sermayor que la sección de los pilares o muros

Su proyecto es un procedimiento de aproximaciones sucesivas:

• Se comienza por tantear una cimentación superficial (aislada),partiendode una tabla de presiones admisibles orientativas, o fórmulas y

• Si no es admisible se cambian las dimensiones o se pasa a otro

tipo de cimentación (losa, pilotes)

Generalmente son de hormigón en masa o armado Los cálculos son aproximados y muchas veces empíricos:

Hay que ser prudentes y coherentes al aplicarlos Son estructuras enterradas que quedan ocultas, por lo

que hay que tener en cuenta: La agresividad del agua y el terreno

La fisuración, que puede provocar deterioro


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PROFUNDIDAD DE APOYO

En la determinación de la profundidad de apoyo de la

cimentación intervienen varios factores: La relación entre las cargas y la presión de hundimiento Profundidad suficiente, en especial para situar la cimentación por

debajo de la zona sometida a variaciones de humedad, que es loque se conoce con el nombre de "capa activa “

Cercanía de estructuras colindantes,límites de propiedad, futurasconstrucciones, etc. a los que se puedainfluir durante o tras la construcción

Presencia de un nivel freático quegenere necesidad de drenaje,

impermeabilización, subpresiones, etc. Profundidad de helada Otros defectos subterráneos, como cavidades, minas o

instalaciones urbanas

Presencia de restos arqueológicos


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TIPOS DE CIMENTACIONES

CIMENTACIONES DIRECTAS:

Una cimentación directa es aquella que repartelas cargas de la estructura sobre un plano deapoyo horizontal

Se emplean para trasmitir al terreno las cargasde uno o varios pilares de la estructura, de losmuros de carga o de contención de tierras

En principio el coste mínimo corresponde a lacimentación por zapatas, a continuación vienenlas losas y la cimentación más cara suele ser laprofunda

No obstante a veces se realizan losas en vez de

zapatas por razones constructivas

CIMENTACIONES PROFUNDAS: Una cimentación es profunda si su extremo

inferior, en el terreno, está a una profundidadsuperior a 8 veces su diámetro o ancho


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CIMENTACIONES DIRECTAS

TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS:

En función del número y tipo de los elementos que le transmiten lacarga, se configuran los siguientes tipos:

Cuando la superficie de las zapatas supera el 50% de la planta deledificio suele ser conveniente diseñar una losa de cimentación


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CIMENTACIONES DIRECTAS

TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS:


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VIGA DE CIMENTACIÓN (ZAPATA CORRIDA)ZAPATA AISLADA

ZAPATACOMBINADA

CONJUNTO DEZAPATAS CENTRAL-

ESQUINA-MEDIANERA


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LOSA DE CIMENTACIÓN

EMPARRILLADO


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ZAPATAS AISLADAS

Cuando el terreno es competente, se pueda cimentar con

una presión media-alta y se esperen asientos pequeños omoderados, la cimentación normal de los pilares de unedificio estará basada en zapatas individuales o aisladas Las zapatas son unos ensanchamientos de la estructura en su

contacto con el terreno para repartir las cargas sobre éste

Suelen ser de planta cuadrada, por su facilidad constructiva y por lasencillez de funcionamiento

Pueden tener otras formas (rectangulares) cuando:

• Existen momentos flectores en una dirección

• Los pilares son de sección rectangular

• Se apoyan dos pilares contiguos en una junta de dilatación• Casos de difícil geometría que no permiten simetría (medianera)

Las zapatas de medianería suelen ser rectangulares y lasde esquina de planta cuadrada


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ZAPATAS AISLADAS Las zapatas aisladas se pueden unir mediante vigas para:

Evitar desplazamientos laterales

Realizar el atado prescrito en la NCSE si a c > 0,16 g Resistir momentos o redistribuir cargas y presiones sobre el terreno

Soportar elemento constructivo (cerramientos, arranque escalera…)

En las vigas de atado hay que tener en cuenta: No se deberían hormigonar contra el terreno para que no estén

sometidas a esfuerzos indeseados

No apoyar directamente en terrenos expansivos o colapsables


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A partir de:

Planteamos:

Con una presión admisible “ qadm” estimada (fórmulas o tablas), por ejemplo:

En suelos granulares qadm≈10NSPT en kPa

En suelos cohesivos qadm ≈ qu

(En algún caso será conveniente restar el peso propio a esa qadm estimada)

Calculamos las dimensiones despejando: Si zapata cuadrada (zapata central o de esquina) con carga Q (kN) y área bxb (m):

(11)

PREDIMENSIONADO EN PLANTA. ZAPATAS


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PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS Valores orientativos de presión admisible para predimensionamiento

(Código Técnico de la Edificación):TABLA D.25 ANEJO D

TABLA D.25 ANEJO D


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ZAPATAS COMBINADAS Y CORRIDAS Cuando el dimensionado de los cimientos da lugar a

zapatas aisladas muy cercanas, incluso solapadas, se

recurre a la unión de varias zapatas en una sola: ZAPATA COMBINADA cuando recoge dos o más pilares

ZAPATA CORRIDA cuando recoge tres o más pilares alineados

Esto ocurre: En terrenos de baja resistencia

Para evitar movimientos o asientos diferenciales entre varios pilares

Si en la base de pilar se producen momentos flectores importantes,ya que el conjunto puede servir para centrar la carga

Cuando hay pilares muy cercanos

La forma habitual en planta de las zapatas combinadases la rectangular

Pueden tener canto variable o constante

Un caso particular de zapata corrida es la empleada paracimentar muros

Ó


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POZOS DE CIMENTACIÓN Se realizan pozos de cimentación cuando:

El nivel de terreno resistente está algo profundo (3 a 4 metros) Se quiere contar con una sobrecarga para aumentar la resistencia

Se quiere alejar el plano de apoyo de la superficie (expansividad) Los pozos más habituales en edificación son de dos tipos:

Relleno de la excavación desde la cota de apoyo con hormigónpobre, situando la zapata encima: Si el suelo es expansivo puedeser necesario unir el hormigón pobre con la zapata, mediantearmaduras

Bajar la cota de zapata, elevando a continuación un plinto de granrigidez con el fin de evitar problemas de pandeo

(También pozos homogéneos de H.A./H.M.)

Al comprobarlos hay que incluir su peso propio


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COMPROBACIONES (CTE 4.2.3) Las comprobaciones para verificar una cimentación superficial

se basan los siguientes estados límite

ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS Hundimiento Deslizamiento

Vuelco

Estabilidad global

Capacidad estructural del cimiento ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO

Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformacionesdel terreno que se traducen en asientos,desplazamientos horizontales y girosde la estructura que si resultan excesivos pueden ocasionar pérdida de

funcionalidad, fisuraciones, grietas u otros daños Se debe verificar que:

• Los movimientos son admisibles para el edificio a construir

• Los movimientos inducidos no afectan a los edificios colindantes

Las limitaciones de movimiento dependen del tipo de edificio (CTE 2.4.3)


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COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (I):

HUNDIMIENTO: El cociente entre la presión de hundimiento y lapresión actuante sobre el terreno no debe ser inferior al coeficiente deseguridad prescrito

DESLIZAMIENTO: El cociente entre la resistencia al corte en elcontacto terreno zapata y la carga horizontal actuante no debe serinferior al coeficiente de seguridad prescrito


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VUELCO: Se produce en cimentaciones poco cargadas con pequeño anchoequivalente cuando el movimiento predominante sea el giro. Debe comprobarseel coeficiente de seguridad al vuelco

ESTABILIDAD GLOBAL: Cuando se forma una superficie de rotura continuaque engloba una parte o toda la cimentación. Típico en cimientos próximos a la

coronación de taludes, o en medias laderas de estabilidad natural precaria

CAPACIDAD ESTRUCTURAL: “ La resistencia como elemento estructuralqueda verificada si el valor de cálculo del efecto de las acciones del edificio y delterreno sobre la cimentación no supera el valor de cálculo de la resistencia de lacimentación como elemento estructural”

COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (I):


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Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformacionesdel terreno que se traducen en asientos, desplazamientos horizontales y girosde la estructura

Se debe verificar que:

• Los movimientos son admisibles para el edificio a construir• Los movimientos inducidos no afectan a los edificios colindantes

Las limitaciones de movimiento dependen del tipo de edificio

COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO

(fig 4.9 CTE)

CO O O


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COMPORTAMIENTO RIGIDEZ:

La distribución de tensiones bajo una zapata o una zapata corrida (bajo muro)depende de la rigidez de la zapata respecto al suelo:

• En general, las zapatas aisladas se comportan como rígidas respecto delterreno y la reacción se supone uniforme (o lineal si hay M). El CTE nos dá uncriterio para comprobar esta rigidez (ver tema 14). (Para tener idea orientativa,suele comportarse como rígida respecto al terreno con v ≤ 3.5h)

En vigas de cimentación (zapata corrida bajo pilares) y losas, normalmente ladistribución no se puede asimilar al modelo simplificado lineal y se calcula comocimentación flexible. (VER EN TEMA 14)

Se consideran estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en la direcciónprincipal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h (v ≤ 2h).

En Se consideran estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en ladirección principal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h (v ≤2h)

• Las zapatas se consideran flexibles en caso contrario (v>2h)

Respecto

al terreno

Estructural

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