PROGRAMA DEL CURSO SEGURIDAD ESTRUCTURAL: CIMIENTOS PRIMERA SESIÓN

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1 PROGRAMA DEL CURSO SEGURIDAD ESTRUCTURAL: CIMIENTOS VIERNES DE 16,30 a 18,15 PRIMERA SESIÓN BASES DE CÁLCULO ESTUDIO GEOTÉCNICO Caracterización Geotécnica Prospección del Terreno Ensayos ejecutados in situ Contenido del Estudio Geotécnico VIERNES DE 18,45 a 20,30 SEGUNDA SESIÓN CIMENTACIONES DIRECTAS Tipología Hundimiento Asientos Ejecución y control Página 1 de 169

2 TERCERA SESIÓN SÁBADO DE 9,00 a 10,45 CIMENTACIONES PROFUNDAS Tipologías Dimensionado Carga de hundimiento Acciones a considerar Consideraciones estructurales Asientos Grupo de pilotes Condiciones constructivas Pruebas de carga y de control SÁBADO DE 11,15 a 13,00 CUARTA SESIÓN ELEMENTOS DE CONTENCIÓN Tipologías Acciones a considerar Muros. Criterios de diseño Muros. Estabilidad Pantallas. Criterios de diseño Pantallas. Estabilidad Condiciones constructivas ACONDICIONAMIENTO DEL TERRENO Excavaciones Rellenos Página 2 de 169

3 Pedro J. Olmos Martínez Prof. de Ingeniería del Terreno Universidad de Valladolid SESIÓN PRIMERA BASES DE CÁLCULO ESTUDIO GEOTÉCNICO Caracterización Geotécnica Prospección del Terreno Ensayos ejecutados in situ Contenido del Estudio Geotécnico Página 3 de 169 1

4 Bases de cálculo El ámbito de aplicación del Documento Básico es el de la seguridad estructural, capacidad portante y aptitud de servicio, de los elementos de cimentación, y en su caso, de contención de todo tipo de edificios, en relación con el terreno. El comportamiento de la cimentación debe comprobarse frente a la capacidad portante y la aptitud de servicio. A estos efectos se distinguirá, respectivamente, entre estados límite últimos y estados límite de servicio. ESTADOS LÍMITE ULTIMOS Pérdida de la capacidad portante del terreno por hundimiento, deslizamiento o vuelco Pérdida de la estabilidad global del terreno. Pérdida de la capacidad resistente de la cimentación por fallo estructural. Fallos originados por efectos del tiempo (durabilidad, fatiga..) ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO Asientos totales y diferenciales. Las vibraciones que puedan suponer falta de confort en las personas. Los daños o deterioro que puedan afectar a la apariencia, durabilidad o funcionalidad de la obra. SITUACIONES DE DIMENSIONADO Persistentes: Se refieren a las condiciones normales de uso Transitorias: Condiciones aplicables durante un tiempo limitado (corto plazo) Excepcionales: Condiciones excepcionales a las que puede estar expuesto el edificio, incluido el sismo Página 4 de 169 2

5 Bases de cálculo ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS: VERIFICACIONES A EFECTUAR. Verificación de la Estabilidad. La estabilidad de la cimentación frente al vuelco, deslizamiento, subpresión quedará verificada si: Ed, dst Ed, stb Ed,dst = Valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras Ed,stb = Valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras Verificación de la Resistencia del terreno. Deberá estudiarse tanto la resistencia local como la resistencia global del terreno. La resistencia local o global del terreno quedará verificada si se cumple la condición: Ed Rd Ed = Valor de cálculo del efecto de las acciones Rd = Valor de cálculo de la resistencia del terreno. Verificación de la capacidad estructural de la cimentación. La verificación se realizará de acuerdo con con los Documentos Básicos relativos a la seguridad estructural o la instrucción EHE. Página 5 de 169 3

6 Bases de cálculo Valores de cálculo del efecto de las acciones. Se tendrán en cuenta las combinación de acciones que concurran simultáneamente, por lo que se tendrán en cuenta tanto las acciones del edificio sobre la cimentación, como las acciones geotécnicas transmitida sobre la misma. El valor de cálculo del efecto de las acciones se determinará según la relación: E γe E γf F X ; γm a K = repr D d ; Frepr = Valor representativo de las acciones que intervienen X K a D γ E γ F γ M = Valor característico de los materiales = Valor de cálculo de los datos geométricos = Coeficiente parcial para el cálculo de las acciones = Coeficiente parcial para las acciones = Coeficiente parcial para las propiedades de los materiales Página 6 de 169 4

7 Bases de cálculo Valores de cálculo de la resistencia del terreno. El valor de cálculo de la resistencia del terreno se podrá determinar utilizando la siguiente expresión: R 1 R γf F γr X ; γm K = repr D d ; a Frepr = Valor representativo de las acciones que intervienen X K a D γ R γ F γ M = Valor característico de los materiales = Valor de cálculo de los datos geométricos = Coeficiente parcial de resistencia del terreno = Coeficiente parcial para las acciones = Coeficiente parcial para las propiedades de los materiales Página 7 de 169 5

8 Bases de cálculo Página 8 de 169 6

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10 Bases de cálculo Notas: (1) En pilotes se refiere a métodos basados en ensayos de campo o fórmulas analíticas (largo plazo). Para métodos basados en fórmulas analíticas (corto plazo), métodos basados en pruebas de carga hasta rotura y métodos basados en pruebas dinámicas de hinca con control electrónico de la hinca y contraste con pruebas de carga, se podrá tomar 2,0. (2) De aplicación en cimentaciones directas y muros. (3) En cimentaciones directas, salvo justificación en contrario, no se considerará el empuje pasivo. (4) Los correspondientes a los Documentos Básicos a la seguridad estructural de los diferentes materiales o la instrucción EHE. (5) Aplicable a elementos de hormigón estructural cuyo nivel de ejecución es intenso o normal, según la EHE. En los casos de nivel de ejecución reducido, el coeficiente γ E debe tomarse, para situaciones persistentes o transitorias, igual a 1,8. (6) El coeficiente γ M será igual a 2,0 si no existen edificios o servicios sensibles a los movimientos en las proximidades de la pantalla. (7) Afecta al empuje pasivo. (8) En pilotes, se refiere a métodos basados en ensayos de campo o fórmulas analíticas. Para métodos basados en pruebas de carga hasta rotura y métodos basados en pruebas dinámicas de hinca con control electrónico de la hinca y contraste con pruebas de carga, se podrá tomar 1,5. Página 10 de 169 8

11 Bases de cálculo ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO: VERIFICACIONES A EFECTUAR. Verificación en relación con un determinado criterio. El comportamiento adecuado queda verificado si se cumple la condición:: Eser C lim Eser = Efecto de las acciones para una determinada situación Clim = Valor límite para el mismo efecto Verificación relacionada con los movimientos de la cimentación. Podrá llevarse cabo, mediante criterios basados en los valores límites para los siguientes parámetros: Asiento: Descenso de cualquier punto de la cimentación Asiento diferencial: Diferencia de asiento entre dos puntos de la cimentación Distorsión angular: Cociente entre el asiento diferencial entre dos puntos y la distancia entre ellos Inclinación: Ángulo girado con respecto a la vertical según la línea media que define la posición de la deformada de la cimentación Distorsión horizontal: Desplazamiento horizontal diferencialentre dos puntos dividido por la distancia que los separa. Página 11 de 169 9

12 Bases de cálculo Terminología de los movimientos que puedan producirse entre las zapatas de una edificación S 2 = Asiento máximo (Smáx) δ = Asiento diferencial entre 1 y 2 β = Distorsión angular entre 1 y 2 ω = Inclinación S 2 - S1 L12 + Δ L S2 - S3 L23 = Flecha relativa de la zapata 2 = Deformación angular Página 12 de

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14 Bases de cálculo Verificación relacionada con 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 siguientes tablas: Tabla 2.4 : Valores de referencia para el valor pico de la vibración del terreno en su mayor componente frente a vibraciones de corta duración (UNE ) Tabla 2.5 : Valores de referencia para la velocidad de vibración (mm/s) de las cimentaciones frente a vibraciones de corta duración. Verificación relacionada con las 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. Página 14 de

15 Caracterización geotécnica ESTUDIO GEOTÉCNICO. GENERALIDADES El estudio geotécnico, referido al ámbito de la edificación, es el documento que establece las características geotécnicas del terreno, que son necesarias para diseñar y dimensionar las cimentaciones y obras de fábrica del edificio a proyectar. La caracterización geotécnica del terreno de cimentación se determinará mediante una serie de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico. La intensidad y alcance del reconocimiento del terreno dependerá de la información previa disponible, la extensión del área a reconocer, la complejidad del terreno y el tipo de cimentación previsto. El estudio geotécnico puede condicionar la concepción estructural del edificio, así como la cota de cimentación y su tipología. Por ello tiene que acometerse en la fase inicial del proyecto, y en cualquier caso, antes de que la estructura esté totalmente dimensionada. El autor del estudio geotécnico será el proyectista u otro técnico competente, o en su caso el Director de Obra y contará con el preceptivo visado colegial. Página 15 de

16 Caracterización geotécnica FASES DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL TERRENO INTRODUCCIÓN FASES DE LA CARACTERIZACIÓN Al centrar la caracterización geotécnica del terreno al ámbito de la edificación, vamos a seguir las prescripciones del Código Técnico de la Edificación (CTE), incluidas en el Documento Básico SE-C : Seguridad Estructural. Cimientos (Marzo 2006). La caracterización del terreno para proyectar una cimentación debe constar de las siguientes fases: INFORMACIÓN PREVIA RECONOCIMIENTO DEL TERRENO Así mismo tendremos en cuenta las recomendaciones que establece la Norma Tecnológica Acondicionamiento del Terreno y Cimentaciones en su apartado Estudios Geotécnicos (CEG), no olvidando otras recomendaciones de interés. TOMA DE MUESTRAS Y ENSAYOS IN SITU ENSAYOS EN LABORATORIO REDACCIÓN DEL INFORME FINAL Página 16 de

17 Caracterización geotécnica INFORMACIÓN PREVIA DEL TERRENO A RECONOCER DEL EDIFICIO A CIMENTAR GENERAL DE LA ZONA Plano acotado del terreno con curvas de nivel y situación prevista del edificio con indicación de su perímetro y área. Usos del terreno, obras anteriores y posibles modificaciones sufridas en el perfil del mismo. Situación y disposición de redes subterráneas como de abastecimiento, sanitarias, drenajes. Secciones del edificio con indicación de las cotas de los niveles de la superficie del terreno. Morfología y tipo de estructura prevista. Planta acotada de los apoyos del edificio con indicación de las cargas a transmitir a la cimentación. Tipo de cimentación previsto y/o planta de cimentación prevista y su profundidad. Datos disponibles de: La existencia de roca o estratos resistentes en el terreno utilizados normalmente en la zona como firme para cimentar. Capas freáticas. La existencia de terrenos expansivos y/o agresivos. Precedentes de grandes irregularidades en el terreno como fallas, corrimientos o estratos erráticos. Página 17 de

18 Caracterización geotécnica DE LOS TERRENOS COLINDANTES DE LAS EDIFICACIONES PRÓXIMAS (50 m) Datos disponibles de: Estratigrafía y niveles freáticos. Expansividad y/o agresividad. Características mecánicas, utilizadas en el cálculo de las cimentaciones próximas. Número de plantas incluidos sótanos. Morfología y tipo de estructura. Desnivel entre el edificio proyectado y los circundantes, existencia de estructuras de contención. Plano acotado de cimentación, con indicación de cotas de profundidad. Cargas transmitidas al terreno por las cimentaciones. Comportamiento de las edificaciones en función de los movimientos del terreno. Página 18 de

19 Caracterización geotécnica RECONOCIMIENTO DEL TERRENO Para lograr un reconocimiento satisfactorio hemos de establecer una planificación previa que, en función de las características estructurales de la edificación y de la naturaleza del terreno disponible, permita establecer el número de puntos de reconocimiento a realizar, su distribución en planta y la profundidad que deben alcanzar El CTE considera como unidad a considerar el edificio o conjunto de edificios de una misma promoción, clasificando la construcción y el terreno según las siguientes tablas. TIPO DE CONSTRUCCIÓN Tipo C-0 C-1 C-2 C-3 C-4 Descripción Construcciones de menos de 4 plantas y superficie construida < 300 m 2 Otras construcciones de menos de cuatro plantas Construcciones ente 4 y 10 plantas Construcciones entre 11 y 20 plantas Conjuntos monumentales o singulares, o de más de 20 plantas Tabla 3.1 Nota : En el cómputo de plantas se incluyen los sótanos Página 19 de

20 Caracterización geotécnica GRUPO DE TERRENO Tabla 3.2 Grupo T-1 T-2 T-3 Descripción Terrenos favorables : Aquellos con poca variabilidad, y en los que la práctica habitual en la zona es de cimentación directa mediante elementos aislados. Terrenos intermedios : Los que presentan variabilidad, o que en la zona no se recurre siempre a la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer que tienen rellenos antrópicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los 3,0 m. Terrenos desfavorables : Los que no pueden clasificarse en ninguno de los tipos anteriores. De forma especial se consideran en este grupo los siguientes terrenos: Suelos expansivos Suelos colapsables Suelos blandos o sueltos Terrenos kársticos en yesos o calizas Terrenos variables en cuanto a composición y estado Rellenos antrópicos con espesores superiores a 3,0 m. Terrenos en zonas susceptibles de sufrir deslizamientos Rocas volcánicas en coladas delgadas o con cavidades Terrenos con desnivel superior a 15º Suelos residuales Terrenos de marismas Página 20 de

21 Caracterización geotécnica NÚMERO DE PUNTOS DE RECONOCIMIENTO Y PROFUNDIDAD A ALCANZAR SEGÚN EL CTE Con carácter general el mínimo de puntos a reconocer será de 3. La tabla recoge las distancias máximas entre puntos de reconocimiento (D max ) y las profundidades orientativas (P) bajo el nivel final de la excavación, expresadas en metros. Grupo de terreno Tipo de Construcción T1 T2 D max P D max P C-0, C C C C Tabla 3.3 Nota: En el caso de edificios con superficies en planta superior a m2 se podrá reducir la densidad de puntos. Esta reducción tendrá como límite el 50% de los obtenidos sobre el exceso de la superficie Página 21 de

22 Caracterización geotécnica A la profundidad planificada el aumento neto de tensión en el terreno bajo el peso del edificio, deberá ser igual o inferior al 10% de la presión efectiva vertical existente en esa cota, antes de construir el edificio, a menos que se haya alcanzado una unidad geotécnica resistente, con objeto de que bajo ella no se produzcan asientos significativos. Para el cálculo del aumento neto de la tensión se puede suponer que la carga del edificio se distribuye uniformemente en cada profundidad sobre una superficie definida por planos que, buzando hacia el exterior del área cargada en la superficie del terreno, alcanzan dicha profundidad con líneas de máxima pendiente 1H:2V La profundidad de la unidad geotécnica resistente deberá tener un espesor de al menos 2,0m más 0,3m adicionales por cada planta del edificio. En el caso de que se prevean cimentaciones profundas, se supondrá que la cota de aplicación de la carga del edificio sobre el terreno es la correspondiente a los 2/3 de la longitud del pilote. En el caso de pilotes columna se comprobará que la profundidad investigada alcanza cinco diámetros (5D) por debajo de la cota prevista para la punta del pilote. En el caso de terrenos del grupo T-3, se intercalarán puntos de reconocimiento en las zonas problemáticas, hasta definirlas adecuadamente. Página 22 de

23 Caracterización geotécnica NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS MECÁNICOS Y PORCENTAJE DE SUSTITUCIÓN POR PRUEBAS CONTINUAS DE PENETRACIÓN SEGÚN EL CTE La tabla establece el número mínimo de sondeos mecánicos y el porcentaje del total de puntos de reconocimiento que pueden sustituirse por pruebas continuas de penetración, cuando el número de sondeos mecánicos exceda del mínimo especificado en la tabla. Tipo de construcción T-1 Número mínimo T-2 % de sustitución T-1 T-2 C C C C C Tabla 3.4 Página 23 de

24 Caracterización geotécnica OTRAS NORMAS Y RECOMENDACIONES NORMAS DIN PARA SONDEOS NÚMERO DE SONDEOS n E (S-1000) 500 dmín. 25 m S (m²) 1000 > 1000 PROFUNDIDAD SONDEO ZAPATAS LOSAS PILOTES 6 m Z > q Bmín qt B B = ancho zapata más cargada q = presión media (Kg/cm²) b Z > q b Z = 1/3 Z zapatas Página 24 de

25 Caracterización geotécnica RECOMENDACIONES DEL PROFESOR JOSE Mª RODRÍGUEZ ORTIZ NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS COMPLEJIDAD GEOTECNÍCA SUPERFICIE (Ha) BAJA MEDIA ALTA EQUIVALENCIAS ORIENTATIVAS ENTRE DISTINTAS TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO. 1 SONDEO = 1,8 PENETRÓMETROS = 2,5 CALICATAS Página 25 de

26 Caracterización geotécnica DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LOS PUNTOS DE RECONOCIMIENTO Respecto a la distribución en planta, conviene que los puntos de reconocimiento alcancen los extremos de la parcela y barran su superficie, por lo que su posible irregularidad puede ser causa de incremento en el número de puntos a considerar. RECTANGULARES O CUADRADOS n min = 3 n = 5 n = 8 n = 6 Con zona problemática ALARGADOS n = 4 n = 8 n = 8 Con zona problemática Figuras propuestas por José Mª Rodríguez Ortiz en su Curso Aplicado de Cimentaciones Página 26 de

27 Caracterización geotécnica DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LOS PUNTOS DE RECONOCIMIENTO EN FORMA DE L n = 6 n = 9 DE FORMA IRREGULAR n = 6 n = 10 n = 8 n = 11 Figuras propuestas por José Mª Rodríguez Ortiz en su Curso Aplicado de Cimentaciones Página 27 de

28 Prospección del terreno TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO Las Técnicas de reconocimiento nos van a permitir la obtención de muestras de suelo, para su posterior análisis en laboratorio, o bien valores numéricos del suelo que se pueden correlacionar con parámetros de éste Las más usuales en edificación son: SONDEOS CALICATAS ENSAYOS EJECUTADOS IN SITU Página 28 de

29 Prospección del terreno CALICATAS Son excavaciones manuales o realizadas por medios mecánicos que permiten la observación y la toma de muestras del terreno, y eventualmente realizar ensayos in situ, pudiendo establecer un perfil estratigráfico del terreno Constituyen el método más sencillo de reconocimiento, pudiendo realizarse: En terrenos cohesivos y granulares algo cementados o de grano grueso. Para profundidades de reconocimiento moderado, no superior a 4,00 m. En ausencia del nivel freático. Su aparición puede limitar la continuidad de la excavación. Como técnica de apoyo a sondeos y ensayos de penetración. En el reconocimiento del tipo de construcción C-0 y grupo de terreno T-1, las pruebas de penetración tienen que complementarse con técnicas de reconocimiento que permitan identificar las unidades geotécnicas, como pueden ser las calicatas. Página 29 de

30 Prospección del terreno SONDEOS Son perforaciones de pequeño diámetro que permiten reconocer la naturaleza y localización de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, así como extraer muestras de los mismos y eventualmente realizar ensayos in situ. Aunque existen sondeos manuales, aquí sólo vamos a tratar de los sondeos mecánicos. Los sondeos nos permiten: Extracción de testigos continuos (sondeos a rotación). Obtener muestras alteradas e inalteradas a distintas profundidades. Alcanzar grandes profundidades. Reconocer el terreno bajo el nivel freático. Atravesar estratos rocosos o muy resistentes. Realizar ensayos in situ, como el SPT, presiométrico,moliete, Lefranc. Establecer el perfil estratigráfico del terreno. Página 30 de

31 Prospección del terreno TIPOS DE SISTEMAS DE SONDEOS Existen diversos sistemas de sondeo, aplicándose en cada caso el más conveniente en función del tipo de terreno a perforar. En el siguiente cuadro se hace un resumen de los mismos. SISTEMA UTILIZACIÓN DISPOSITIVO DE AVANCE (mm) COMENTARIOS ROTACIÓN Todo tipo terreno utilizando dispositivo avance adecuado. Baterías simples Baterías dobles Especiales Suele utilizar tubería de protección. En seco (Tubo simple) Con agua (Tubo doble) PERCUSIÓN Especialmente indicado para gravas. Cucharas Tuberías de hinca D sondeo > 3D suelo BARRENADO Terrenos blandos y cohesivos. Hélice maciza Hélice hueca Muestras inalteradas de gran calidad (H. hueca) Testigo continuo extraído de un sondeo a rotación Página 31 de

32 Prospección del terreno TOMA DE MUESTRAS Hemos de distinguir dos tipos de muestras. Las muestras alteradas que son aquellas que durante el proceso de extracción sufren un mayor o menor remoldeo y no se toman medidas respecto a la conservación de su humedad. Las muestras inalteradas son aquellas que se extraen de forma que no se altera su estructura y se protege para mantener su humedad natural El CTE especifica tres categorías de muestras: Categoría A: Mantienen inalteradas la estructura, densidad, humedad granulometría, plasticidad y componentes químicos. Categoría B: Mantienen inalteradas las mismas propiedades que la anterior, excepto la estructura y densidad. Categoría C: Las que no cumplen las especificaciones de la categoría B Nota: La tabla 3.5 del señala la categoría mínima requerida de la muestra según los ensayos que se vayan a realizar Página 32 de

33 Prospección del terreno ENSAYOS DE LABORATORIO Con las muestras de suelos procedentes de la prospección geotécnica se pueden realizar distintos ensayos en laboratorio, en función de su finalidad: IDENTIFICACIÓN : GRANULOMÉTRICOS LIMITES DE ATTERBERG DEFORMABILIDAD Y EXPANSIVIDAD: EDOMÉTRICO HINCHAMIENTO LAMBE ESTADO: HUMEDAD NATURAL DENSIDADES COMPACTACIÓN: PROCTOR NORMAL Y MODIFICADO CBR RESISTENCIA: COMPRESIÓN SIMPLE CORTE DIRECTO TRIAXIAL OTROS : PERMEABILIDAD MATERIA ORGANICA AGUA SULFATOS CARBONATOS Página 33 de

34 Prospección del terreno Tabla D.18 Ensayos de Laboratorio de suelos. Normalización Página 34 de

35 Prospección del terreno Con las muestras de rocas procedentes de la prospección geotécnica se pueden realizar también ensayos de laboratorio análogos a los de los suelos, en función de su finalidad: ESTADO: HUMEDAD NATURAL DENSIDAD POROSIDAD ABSORCIÓN RESISTENCIA: COMPRESIÓN SIMPLE CARGA PUNTUAL BRASILEÑO RESISTENCIA AL CORTE EN DISCONTINUIDADES DURABILIDAD: DESMORONAMIENTO CICLOS SEQUEDAD-HUMEDAD Tabla D.19 Ensayos de laboratorio Roca matriz Página 35 de

36 Prospección del terreno El número de determinaciones del valor de un parámetro de cada unidad geotécnica investigada afectada por la cimentación, será el adecuado para que éste sea fiable. Para una superficie inferior a m 2 el número orientativo de determinaciones es el que figura en la tabla adjunta. Tipo de ensayo Terreno T-1 T-2 Identificación Granulometría 3 6 Plasticidad 3 5 Deformabilidad Arcillas y limos 4 6 Arenas 3 5 Resistencia a la Compresión simple Suelos muy blandos Suelos blandos a duros Suelos fisurados 5 7 Resistencia al Corte Arcillas y limos Arenas Contenido en sales agresivas 3 4 Tabla 3.7 El número de determinaciones de la tabla corresponde a edificios C-1 o C-2. Para edificios C-3 o C-4 se incrementarán en un 50%. Para terrenos T-3 se decidirá el número de determinaciones, que nunca serán inferiores a los indicados para el T-2. Página 36 de

37 Ensayos ejecutados in situ INTRODUCCIÓN Los ensayos ejecutados in situ son un complemento de los ensayos realizados en laboratorio con las muestras extraídas del terreno, ofreciendo a veces resultados más fiables que los de laboratorio, por permitir solicitar el terreno en su medio natural y quedar a salvo en gran parte de la modificación inevitable que supone la extracción de muestras. Otra ventaja, además de su rapidez y bajo coste, es la de apreciar la heterogeneidad del suelo ensayado, pudiendo obtener parámetros representativos de cada estrato alcanzado Se pueda objetar que el factor escala obliga a una interpretación de los ensayos en muchas ocasiones, pero eso sucede también con los ensayos de laboratorio. En el Anejo D del, en las Tablas D-6 y D-7, se contemplan la descripción y unas normas de utilización de los ensayos ejecutados in situ Vamos a analizar los siguientes ensayos ejecutados in situ por ser los más usuales: ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA ENSAYO SPT Página 37 de

38 Ensayos ejecutados in situ PENETRÓMETRO ESTÁTICO Hinca lenta de una punta o cono mecánico mediante un sistema de tubos y varillaje Modelos propuestos por las Normas Tecnológicas (NTE). Cotas en mm Se conoce con las siglas CPT (Cono Penetración Test) Permite medir la resistencia por la punta q c Existen modelos con manguito de rozamiento que permiten el cálculo de la resistencia por el fuste q F Se han desarrollado penetrómetros con puntas eléctricas que permiten medir además de la resistencia por la punta, la presión intersticial. Se denominan piezoconos (CPTU) La velocidad de penetración está estandarizada en 2 cm/s, siendo los intervalos de lectura de 20 cm Los suelos más indicados son los cohesivos muy blandos y las arenas sueltas a densas sin gravas. a) b) a) Con manguito de rozamiento b) Sin manguito de rozamiento Página 38 de

39 Ensayos ejecutados in situ Considerando el penetrómetro como un pilote a escala reducida, podemos obtener para las arcillas a corto plazo C = q - q C U 10 Sanglerat ha establecido una relación Tensión Deformación de la forma O E = α R P α = 1,5-2,0 (ARENAS) RELACIÓN DE SANGLERAT PARA LA OBTENCIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD E = α q C EN SUELOS COHESIVOS TIPO DE SUELO CL ML OH, MH OL q c (Kp/cm 2 ) < 7 7 < q c < 20 > 20 < 20 > 20 < 20 > 20 < 12 α 3 < α < 8 2 < α < 5 1 < α < 2,5 3 < α < 5 1 < α < 2 2 < α < 6 1< α < 2 2 < α < 8 Página 39 de

40 Ensayos ejecutados in situ PENETRÓMETRO DINÁMICO Hinca de una punta cónica unida a una barra maciza, por golpeteo La resistencia se determina a partir del número de golpes N necesarios para conseguir un avance de la punta de 20 cm Los más extendidos en España son los Borros: Ligero: Arenas sueltas a medias. Limos arenosos flojos a medios. Pesado: Arenas medias a muy compactas. Arcillas sobreconsolidadas sobre el N.F. Gravas arcillosas y arenosas Modelo propuesto por las Normas Tecnológicas (NTE). Cotas en mm Gráfico de penetración Penetrómetro D.P.S.H. GOLPES / 20 cm Página 40 de

41 Ensayos ejecutados in situ CARACTERÍSTICAS DEL PENETRÓMETRO BORROS PENETRÓMETRO SECCIÓN PUNTA (cm 2 ) ALTURA CAÍDA MASA (cm) Nº GOLPES RECHAZO PESO MASA (Kg) LIGERO PESADO (D.P.S.H.) ,5 Aplicando las fórmulas de hinca de los pilotes podemos calcular la resistencia dinámica mediante fórmulas como la de los holandeses Rd = 2 M H e( M + P)A R d = Resistencia dinámica (Kg/cm 2 ) M = Peso de la masa (Kg) P = Peso del varillaje (Kg) A = Sección punta (cm 2 ) e = Penetración / N H = Altura de caída de la masa (cm) Puede valorarse la carga de hundimiento de d las cimentaciones superficiales en función de qh = Rd 30 R Página 41 de

42 Ensayos ejecutados in situ ENSAYOS SPT SPT son las iniciales de Standard Penetration Test y este ensayo determina la resistencia del suelo a la penetración de un tomamuestras tubular de acero, en el interior de un sondeo, al tiempo que permite obtener una muestra alterada del terreno. Este ensayo se realiza para evaluar la resistencia y deformabilidad de un suelo, estando especialmente indicado para las arenas, lo que nos permite definir su compacidad. Su empleo en suelos arcillosos y limosos presenta dificultades de interpretación por debajo del nivel freático, por lo que no esta aconsejado. Básicamente el ensayo es un ensayo de penetración dinámica en el que una maza de 63,5 Kg. golpea al tomamuestras desde una altura de caída de 76 cm., hasta hacerle penetrar 60 cm. El valor de N es el correspondiente a una penetración de 30 cm. Terzaghi propone el valor de la carga admisible (Kg/cm2) de una cimentación superficial en función del valor de N del ensayo SPT, el asiento s (expresado en pulgadas) y la anchura B de la cimentación (expresado en metros). q ad 2 N s N s B + 0,3 = B 1,20m q ad = B > 1,20m 8 12 B Página 42 de

43 Ensayos ejecutados in situ Cuchara del SPT DETERMINACIÓN DE N Se inicia con una primera penetración de 15 cm que se denomina de asiento. Posteriormente se continua con dos series de penetraciones de 15 cm. que se corresponden con los 30 cm. de la penetración del ensayo. En todos los casos se cuenta el número de golpes. Si en cualquiera de las tres fases se superan los 50 golpes, se dice que se ha alcanzado el rechazo. El valor de N es la suma de los golpes de las dos series de penetración de 15 cm. En el caso de que dicho número supere el valor de 50 también se dice que ha alcanzado el rechazo. Página 43 de

44 Ensayos ejecutados in situ La compacidad de las arenas y la consistencia de las arcillas, pueden definirse a partir de ensayos ejecutados in situ, empleándose para las primeras los ensayos SPT y para las segundas los ensayos de penetración estática. El CTE propone la siguiente clasificación: Página 44 de

45 Ensayos ejecutados in situ Tabla D.23 Valores orientativos de la resistencia a la compresión simple (q u ) y del módulo de elasticidad de suelos (E), en función del valor de N de los ensayos SPT Página 45 de

46 Ensayos ejecutados in situ CORRELACIÓN ENTRE ENSAYOS IN SITU SPT - PENETRÓMETRO ESTÁTICO q c = n N (MPa) SPT - PENETRÓMETRO BORROS TIPO DE SUELO n PENETRÓMETRO CORRELACIÓN Limos arenosos Arcillas limosas 0,2 0,3 Ligero N B = N (N 12) N B = 0,8 N (N > 12) Arcillas arenosas, arenas finas 0,4 Pesado ARENAS N B = 0,5 N Arenas arcillosas, arenas gruesas 0,5-0,6 (D.P.S.H.) ARCILLAS Y LIMOS BLANDOS N 12 N B = N - 2 Gravas arenosas 0,8-1,0 Página 46 de

47 Ensayos ejecutados in situ Figura D.1 Correlación entre los ensayos SPY y CPT con el ángulo de rozamiento efectivo en suelos granulares Página 47 de

48 Contenido del Estudio Geotécnico INFORME FINAL Es el documento en el que se describe y resume el reconocimiento realizado y se establecen las recomendaciones de la cimentación a adoptar. Los puntos que debe desarrollar son al menos los que se indican : Antecedentes o introducción Definición de la cimentación prevista Investigación previa Encuadre geológico-geotécnico Trabajos de campo realizados Trabajos de laboratorio realizados Distribución de las diferentes unidades geotécnicas (espesores, extensión, identificación litológica) Perfiles longitudinales y transversales que mejor representes las distintas unidades geotécnicas: Mínimo de 2 para edificios de categoría C-0 y C-1 Mínimo de 3 para el resto de edificios Situación del nivel freático Determinación de los parámetros de cálculo Recomendaciones sobre la cimentación Recomendaciones generales ANEJOS : CORTES ESTRATIGRÁFICOS DE SONDEOS Y CALICATAS DOCUMENTACIÓN GRÁFICA Y FOTOGRÁFICA RESULTADO DE LOS ENSAYOS IN SITU RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO Página 48 de

49 Contenido del Estudio Geotécnico En el informe final del Estudio geotécnico, en función del tipo de cimentación, deben establecerse los valores y especificaciones necesarios para el proyecto relativos a: Cota de cimentación Presión vertical admisible (hundimiento) Presión vertical admisible de servicio (asientos tolerables) Resistencia por la punta y por el fuste (cimentación por pilotes) Parámetros geotécnicos para la determinación de los empujes (estructuras de contención) Leyes de tensión-desplazamiento (pantallas) Coeficiente de balasto (modelos interacción suelo-estructura) Asientos totales y diferenciales esperables y admisibles Calificación del terreno desde el punto de vista de su ripabilidad Taludes estables a corto y largo plazo Situación del nivel freático y variaciones previsibles. Influencia en el dimensionamiento Cuantificación de la agresividad del terreno y de las aguas que contenga Caracterización del terreno y coeficientes a emplear para el dimensionado bajo el efecto de la acción sísmica Página 49 de

50 Pedro J. Olmos Martínez Prof. de Ingeniería del Terreno Universidad de Valladolid SESIÓN SEGUNDA CIMENTACIONES DIRECTAS Tipología Hundimiento Asientos Ejecución y control Página 50 de 169

51 Cimentaciones directas. Tipología TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS CRITERIOS BASADOS EN SU TIPOLOGIA ZAPATAS AISLADAS Cuadradas Rectangulares Medianería Esquina a) b) ZAPATAS COMBINADAS ZAPATAS LIGADAS De medianería con viga centradora De medianería con colaboración del forjado c) d) ZAPATAS CORRIDAS EMPARRILLADOS Y LOSAS Página 51 de 169 Tipos de Zapatas Aisladas: a) Cuadrada: L = B b) Rectangular: M x > M y L Zapata proporcionada = B c) Medianería: e = excentricidad d) Esquina: e x = e L = B y ; Mx My

52 Cimentaciones directas. Tipología Zapata combinada En la zapata concurren dos o más pilares Zapata de medianería con viga centradora q 1, q 2 = Cargas uniformes transmitidas al terreno Zapata de medianería con colaboración del forjado T = Esfuerzo de tracción introducido en el forjado para el centrado de la carga q = Carga uniforme transmitida al terreno Página 52 de 169 Zapatas corridas Zapata corrida que recoge varios pilares

53 Cimentaciones directas. Tipología CRITERIOS BASADOS EN SU RIGIDEZ La rigidez de las zapatas frente a su deformación, así como su transmisión de cargas, dependen de sus dimensiones, forma, materiales y tipo de terreno en el que apoyan, clasificándose en: ZAPATA RIGIDA ZAPATA FLEXIBLE El criterio de rigidez que vamos a adoptar para las zapatas es el estructural, definido en la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) en su artículo 59.2 y que es el que se indica en figura adjunta. En zapatas corridas, emparrillados y losas se adoptará el criterio de rigidez relativa terrenoestructura que figura en el Anejo E del Documento Base SE-C. Criterio de rigidez en zapatas aisladas según EHE. Zapata rígida: V 2 h Zapata flexible: V > 2 h Página 53 de 169

54 Cimentaciones directas. Hundimiento PRESIONES ADMISIBLES Y DE HUNDIMIENTO. El CTE denomina y define las cargas asociadas al terreno y a las cimentaciones del siguiente modo: Es la resistencia característica del terreno, para el estado último de hundimiento Presión vertical de hundimiento (q h ) Presión vertical admisible (q adm ) Es el valor de cálculo de la resistencia del terreno. Se corresponde con el concepto de carga de seguridad frente al hundimiento que se utiliza en Mecánica del Suelo. Presión vertical admisible de servicio (q s ) Es la presión vertical admisible de una cimentación teniendo en cuenta no solo la seguridad frente al hundimiento, sino también su tolerancia a los asientos. Se corresponde con el concepto de carga admisible utilizado en Mecánica del Suelo. Estas presiones pueden expresarse en términos de presiones totales o efectivas, brutas o netas. Página 54 de 169

55 Cimentaciones directas. Hundimiento CONSOLIDACION DE LOS SUELOS COHESIVOS La teoría de la consolidación explica el fenómeno de la deformación de los suelos cohesivos saturados. El estado tensional del suelo, a lo largo del proceso, varía como consecuencia de la evolución de las presiones intersticiales, que van disipándose a lo largo del mismo. Para su análisis vamos a establecer un modelo que nos facilite su comprensión. σ σ σ En el modelo la situación inicial tiene la válvula cerrada y toda la tensión se transmite al agua σ u SITUACIÓN INICIAL SITUACIÓN INTERMEDIA SITUACIÓN FINAL u = σ u = a u = 0 σ = 0 σ = σ - a σ = σ σ u σ u Modelo de la consolidación de suelos cohesivos Si abrimos la válvula de drenaje el agua empezará a salir y el muelle a deformarse. La tensión total transmitida por el disco (σ) se repartirá entre la presión del agua (u) y la del muelle (σ'). Llegará un momento en el que se establezca el equilibrio y toda la tensión aplicada (σ) sea absorbida por el muelle (σ'). De lo expuesto se deduce que cabe distinguir en los suelos cohesivos un comportamiento resistente a corto plazo y otro a largo plazo. Página 55 de 169

56 Cimentaciones directas. Hundimiento DEFINICIÓN DE HUNDIMIENTO Si aumentamos la carga vertical que actúa sobre una zapata, los asientos irán aumentando gradualmente hasta que dichos aumentos no guarden proporción con el incremento de carga y se produzca el fallo o hundimiento de la zapata. Gráficamente se puede representar en un gráfico tensión-deformación como el de la figura, realizado por Vesic (1.967) en arenas, con distintos valores de su compacidad. Surgen tres tipos de rotura: General, local y por punzonamiento a) Rotura general, ID = 0,78 b) Rotura local, ID = 0,61 c) Rotura por punzamiento, ID = 0,32 qh = carga de hundimiento qhi, = hundimiento parcial repentino Página 56 de 169

57 Cimentaciones directas. Hundimiento ROTURA GENERAL Al alcanzar la presión de la zapata un cierto valor de pico (qh) se produce la rotura súbita, formándose una superficie de rotura continua bajo la zapata que aflora a ambos lados de la misma en su superficie hasta cierta distancia de ella. ROTURA LOCAL Si la consistencia del terreno es media, se produce un aumento de asiento con el aumento de carga, plastificándose el suelo en los bordes de la zapata, lo que origina una superficie de rotura bajo la zapata que no alcanza su continuidad hasta aflorar a la superficie. ROTURA POR PUNZONAMIENTO La cimentación se hunde cortando el terreno de su periferia, afectando poco al terreno adyacente. No se presentan superficies de rotura definidas, concentrándose la fisuración alrededor del perímetro de la zapata. Las arcillas consolidadas, arenas compactas y arcillas a corto plazo, presentan la forma de rotura que hemos denominado general. e = cuña en estado elástico a = zona en estado activo p = zona en estado pasivo Página 57 de 169

58 Cimentaciones directas. Hundimiento FORMULA GENERAL DEL HUNDIMIENTO. La fórmula general adoptada para el cálculo de la carga de hundimiento de cimentaciones superficiales es la que desarrolló Terzaghi (1943) para zapatas corridas de base rugosa, bajo la hipótesis de rotura general, aplicando la teoría del sólido rigido-plástico. Modelo de Terzaghi para el cálculo de la carga de hundimiento de las zapatas corridas. 1.- Esquema de la cimentación en estudio 2.- Modelo propuesto que sustituye al esquema en estudio Obtuvo la siguiente expresión : qh = qo Nq + c Nc γ B N γ siendo Nq, Nc y Nγ parámetros adimensionales que sólo dependen del ángulo de rozamiento Página 58 de 169

59 Cimentaciones directas. Hundimiento AREA EQUIVALENTE DEL CIMIENTO Para obtener las fórmulas de la carga de hundimiento a partir de la teoría de la plasticidad, los distintos autores parten de la hipótesis de cargas axiles centradas. Brinch Hansen propone, en el caso de que exista excentricidad de las acciones, respecto al centro del cimiento, el empleo en las fórmulas de la anchura y longitud equivalentes B L = = B - 2e L - 2e L B La presión de trabajo vendrá dada por la expresión: q = Q B L Definición de zapata equivalente para el cálculo de las cargas de hundimiento y de trabajo Página 59 de 169

60 Cimentaciones directas. Hundimiento FORMULA GENERAL DEL HUNDIMIENTO SEGÚN EL CTE. La fórmula general adoptada es una generalización de la fórmula de Terzaghi. q h = q o N q d q s q i q t q + c N d c c s c i c t c 1 + γ B 2 N γ d γ s γ i γ t γ Los coeficientes correctores son para tener en cuenta la influencia de: d : Profundidad de la cimentación s : Forma de la cimentación i : Inclinación de la carga t : Proximidad de la cimentación a un talud En las cimentaciones superficiales no se deben emplear los factores de corrección de la profundidad. El CTE no lo considera para cimentaciones en las que D<2 m o cuando no se pueda garantizar la permanencia, en el tiempo, del terreno situado por encima de la cimentación. dq = dc = dγ = 1 Página 60 de 169

61 Cimentaciones directas. Hundimiento Los coeficientes de influencia por la forma adoptados son: ZAPATA CIRCULAR sq =1,2 sc =1,2 s γ = 0,6 ZAPATA RECTANGULAR sq B = 1+ 1,5 tgϕ L B sc = 1+ 0,2 L B s γ =1-0,3 L Página 61 de 169

62 Cimentaciones directas. Hundimiento Los coeficientes de influencia por la inclinación de carga, para suelos granulares, adoptados son: DIRECCION DE LA FUERZA HORIZONTAL (H) SEGÚN LA LONGITUD DE LAZAPATA (L) DIRECCION DE LA FUERZA HORIZONTAL (H) SEGÚN LA ANCHURA DE LAZAPATA (B) iq =1- tgδ i 3 q = (1-0,7 tgδ ) iγ =1 tgδ i γ = (1- tgδ ) 3 tg δ = H V En el caso de que existan fuerzas horizontales en las dos direcciones el valor de los coeficientes será el producto de valores según ambas direcciones. Página 62 de 169

63 Cimentaciones directas. Hundimiento Para suelos cohesivos los valores a adoptar para i q e i γ son los mismos que en los suelos granulares, con el valor de tgδ que se indica a continuación: tgδ = H V + B L c cotgϕ CORTO PLAZO (φ=0) LARGO PLAZO (φ=φ ) ic H = 0, B L c i c = iq Nq -1 Nq -1 Cuando el valor de H es menor del 10% de V, podemos tomar igual a la unidad los coeficientes de influencia de inclinación de carga tanto en suelos granulares como cohesivos ( i q = i γ = i c = 1 ) Página 63 de 169

64 Cimentaciones directas. Hundimiento Los factores correctores por la proximidad de un talud a la cimentación, que presente una inclinación descendente de ángulo β ( expresado en radianes) respecto a la horizontal adoptados son: tq =1-sen2β t γ =1-sen2β t c = e 2β tgφ Si β 5º se tomará : tq = tγ = tc = 1 Si β Φ/2 se deberá hacer un estudio específico de estabilidad global En situaciones a corto plazo se calculará la presión de hundimiento como si la superficie del suelo fuese horizontal, reduciéndola posteriormente en la cantidad: 2 β cu Página 64 de 169

65 Cimentaciones directas. Hundimiento Para los factores de capacidad de carga, el CTE indica que se podrán utilizar los siguientes: 1+ senϕ N q = e 1-senϕ π tgϕ N N ( N -1) cotg φ c = q ( ) γ =1,5 N q -1 tg φ La expresión de N q adoptada es la propuesta por Prandlt para zapatas de base lisa, dando valores inferiores a los propuestos por Terzaghi para zapatas de base rugosa La expresión de N c es la derivada del teoréma de Caquot, utilizada por Terzaghi La expresión de N γ es la propuesta por Brinch Hansen, más conservadora que la utilizada por Terzaghi y otros El resultado final es que las fórmulas propuestas por el CTE resultan más conservadoras que las propuestas por Terzaghi y otros autores Página 65 de 169

66 Cimentaciones directas. Hundimiento 0,07 6,49 1,57 5 0,11 6,81 1,72 6 0,02 5,90 1,31 3 0,05 6,19 1,43 4 0,01 5,63 1,20 2 0,00 5,38 1,09 1 0,00 5,14 1,00 0 2,95 14,83 5, ,48 13,93 5, ,08 13,10 5, ,73 12,34 4, ,43 11,63 4, ,18 10,98 3, ,97 10,37 3, ,78 9,81 3, ,63 9,28 2, ,50 8,8 2, ,39 8,34 2, ,30 7,92 2,25 9 0,22 7,53 2,06 8 0,16 7,16 1,88 7 N γ N c N q φ 79,54 75,31 64, ,76 67,87 55, ,17 61,35 48, ,38 55,63 42, ,05 59,59 37, ,92 46,12 33, ,77 42,16 29, ,44 38,64 26, ,79 35,49 23, ,69 32,67 20, ,07 30,14 18, ,84 27,86 16, ,94 25,80 14, ,32 23,94 13, ,94 22,25 11, ,76 20,72 10, ,75 19,32 9, ,88 18,05 8, ,13 16,88 7, ,50 15,81 7,07 21 N γ N c N q φ Factores de carga según el CTE CTE Página 66 de 169

67 Cimentaciones directas. Hundimiento APLICACIÓN A SUELOS REALES Las fórmulas generales de hundimiento que se han visto anteriormente se han obtenido bajo la hipótesis de rotura general, por lo que sólo son aplicables en suelos que presenten ese tipo de rotura. Para los otros tipos de rotura, local y punzamiento, no hay posibilidad de aplicar la teoría del sólido rígido-plástico, por lo que en principio no son aplicables dichas fórmulas. Vamos a analizar a continuación la aplicación práctica de las fórmulas de hundimiento a los suelos reales, distinguiendo los suelos cohesivos de los granulares. ARCILLAS La carga de hundimiento en las arcillas es en general más desfavorable a corto plazo, en el que las condiciones de drenaje no se han establecido, no obstante debemos comprobar también el comportamiento a largo plazo, cuando las presiones intersticiales ya se han disipado. Página 67 de 169

68 Cimentaciones directas. Hundimiento CORTO PLAZO El esquema de rotura de las arcillas a corto plazo es el de la rotura general, cualquiera que sea su consistencia, por lo tanto son aplicables las fórmulas obtenidas. El parámetro representativo del corto plazo es la resistencia al corte sin drenaje, c = cu, ya que el valor del ángulo de rozamiento aparente es cero (φ = 0), con lo que la fórmula general queda de la siguiente forma: Nq = 1 ; Nγ = 0 ; Nc=5,14 qh = qodq sq iqtq + c u N d c c s c i c t c LARGO PLAZO Los parámetros de cálculo en este caso son φ' y c' ángulo de rozamiento y cohesión efectivos. El esquema de rotura de las arcillas a largo plazo es el de la rotura general sólo cuando se trata de arcillas duras. En este caso las fórmulas son las que resultan de aplicar los parámetros de cálculo. Página 68 de 169

69 Cimentaciones directas. Hundimiento Para arcillas duras la expresión del hundimiento será por lo tanto: q h 1 = q o Nqdq sq iqtq + c Ncdc sc ictq + γb 2 N γ d γ s γ i γ t γ Para las arcillas medias o blandas Terzaghi propone aplicar la fórmula general con unos parámetros de cálculo ficticios, resultantes de aplicar un coeficiente de minoración de 1,5.. Cuando tengamos constancia de que las arcillas no son duras o bien el ángulo de rozamiento sea menor de 28º, los parámetros ficticios a aplicar son los que figuran en la tabla adjunta. PARÁMETRO COHESIÓN ROZAMIENTO VALOR C FIC =⅔ C tgφ FIC =⅔ tgφ En la Tabla 4.3 del, se indican los valores de la carga de hundimiento que se puede tomar para zapatas rectangulares, de ancho equivalente comprendido entre 1 y 3 metros.. Página 69 de 169

70 Cimentaciones directas. Hundimiento ARENAS El CTE adopta las fórmulas de Meyerhof, expresándolas en unidades internacionales, incorporando un factor de influencia de la profundidad de la cimentación, siempre que se den las siguientes circunstancias : Terreno marcadamente horizontal ( pendiente inferior al 10%) Componente horizontal del esfuerzo axil menor del 10% del vertical (H<0,1V) Asientos admisibles hasta 25 mm ( 1 pulgada) qad D s = 12N 1 + 3B 25 (KN/m²) B < 1,20m. q ad 8N 1 + D s B + 0,3 3B 25 B = (KN/m²) B 1,20m. 2 Donde: N = N (SPT) medio, en un tramo D = Profundidad de la cimentación en comprendido ente 0,5B por encima del metros. (1+D/3B) 1,3 plano de cimentación de la zapata y 2B S = Asiento admisible en milímetros por debajo Página 70 de 169

71 Cimentaciones directas. Hundimiento A efectos prácticos se podrán tomar los valores de la presión vertical admisible ( q adm ) que figuran en la tabla, calculadas para valores de N SPT = 10 Para valores de N SPT > 10, la presión admisible varía proporcionalmente. B (m) 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 3,0 5,0 D (m) 0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 2,0 St (mm) Presiones admisibles en suelos granulares (Kn/m 2 ) para N SPT = Tabla 4.4 Página 71 de 169

72 Cimentaciones directas. Hundimiento CARGA VERTICAL ADMISIBLE. VALORES ORIENTATIVOS Conocida la carga de hundimiento o de rotura del terreno, q h, establecemos la carga vertical admisible q ad aplicando a la anterior un coeficiente de seguridad F. qad q = h F En Mecánica del Suelo, no se mayoran las acciones, siendo por lo tanto el coeficiente de seguridad F, un coeficiente de seguridad único o global que tiene en consideración tanto la mayoración de las cargas como la minoración de resistencia del terreno. El valor que se adopta para el hundimiento es en general (también en el CTE) l F = 3. Es habitual en arcillas, a corto plazo y en arcillas blandas, afectar el coeficiente de seguridad a la presión neta. Si de la presión que aplica la zapata descontamos la presión q o que ejercía el terreno eliminado, obtenemos el valor de la presión de hundimiento neta. qhn = qh - qo Página 72 de 169

73 Cimentaciones directas. Hundimiento la carga admisible neta vendrá dada por la expresión: La carga admisible, en este caso será: q ad, n = q hn F q ad = q F hn + q o = q h - q F o + q o Valores de las presiones admisibles, expresadas en Kp/cm2, según la Norma Alemana DIN (*) Los valores son para zapatas corridas. Debe observarse como cuando la anchura es mayor de B = 1,50 m, disminuye la presión admisible al aumentar la anchura para las mismas condiciones de profundidad de cimentación ANCHURA ZAPATA (m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 SUELOS GRANULARES (*) PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION (m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,0 2,7 3,4 4,0 3,0 3,7 4,4 5,0 3,3 3,6 3,9 4,2 2,8 3,1 3,4 3,6 2,5 2,7 2,9 3,1 2,2 2,4 2,6 2,8 Página 73 de 169

74 Cimentaciones directas. Hundimiento SUELOS COHESIVOS (**) TIPO DE SUELO PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION (m) 0,5 1,0 1,5 2,0 Limo rígido a duro S = 2 cm 1,3 1,8 2,2 2,5 Arcilla arenosa y/o con grava S = 3 cm Rígida Semidura Dura 1,5 2,2 3,3 1,8 2,8 3,8 2,2 3,3 4,4 2,5 3,7 5,0 Rígido 1,2 1,4 1,6 1,8 Limo arcilloso S = 4 cm Semiduro 1,7 2,1 2,5 2,8 Duro 2,8 3,2 3,6 4,0 Rígida 0,9 1,1 1,3 1,5 Arcilla S = 4 cm Semidura 1,4 1,8 2,1 2,3 Dura 2,0 2,4 2,7 3,0 Valores de las presiones admisibles, expresadas en Kp/cm2, según la Norma Alemana DIN (**) Los valores son para zapatas corridas. S = Asiento esperado Página 74 de 169

75 Cimentaciones directas. Hundimiento Tabla D.25 Presiones admisibles a efectos orientativos Página 75 de 169 Continúa

76 Cimentaciones directas. Hundimiento Tabla D.25 Presiones admisibles a efectos orientativos (1) Aplicables para estratificación o foliación subhorizontal. Los macizos rocosos con discontinuidades inclinadas, deben ser objeto de estudio especial. (2) Se admiten pequeñas discontinuidades con espaciamiento superior a 1 m. (3) Estos caso deben se investigados in situ. (4) Estas rocas son susceptibles de hinchar o de reblandecerse, por efecto de las excavaciones o del agua. Página 76 de 169