.- ANEXO C .- CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

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1 .- ANEXO C.- CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Hoja 43 de 104

2 C.1.- COMPETENCIA DEL TERRENO. ENSAYOS SPT Para suputar la competencia del terreno se han considerado todos los niveles geotécnicos establecidos excepto el Nivel 0: Rellenos y suelo vegetal, que debe quedar superado por la cimentación seleccionada en todo momento. Para el cálculo de la Tensión Admisible se han empleado los valores de golpeo considerados más representativos de los ensayos SPT, y se han introducido en las ecuaciones de Terzaghi y Peck, del Código Técnico de la Edificación, de Bowles, de Meyerhof y de Teng que se muestran a continuación:.- Fórmula de Terzaghi y Peck (para B < 1. m) Q adm : Tensión admisible (kg/cm ). N: Número de golpes en el ensayo SPT. S t : Asiento admisible (1 pulgada). Q adm N s 8.- Fórmula del CTE (para B < 1. m): Q adm : Tensión admisible (kpa). N: Número de golpes en el ensayo SPT. B: Ancho de la cimentación (m). D: Empotramiento (m) S t : Asiento admisible (5 mm). Q adm D St 1N 1 3B 5.- Fórmula de Meyerhof (para B < 1. m): Q adm : Tensión admisible (kpa). N: Número de golpes en el ensayo SPT. S t : Asiento admisible (.5 cm). Q adm N St 0.13 Hoja 44 de 104

3 .- Fórmula del CTE (para B > 1. m): Q adm : Tensión admisible (kpa). N: Número de golpes en el ensayo SPT. B: Ancho de la cimentación (m). D: Empotramiento (m) S t : Asiento admisible (5 mm). Q adm D St B 0.3 8N 1 3B 5 B.- Fórmula de Bowles (para B > 1. m): Q adm : Tensión admisible (kpa). N: Número de golpes en el ensayo SPT. F d : (D f / B). B: Ancho de la cimentación (m). D f : Empotramiento de la cimentación (m). S e : Asiento tolerable en mm (5 mm). Q adm 3.8 B N 3.8 B 1 F d Se Fórmula de Meyerhof (para B > 1. m): Q adm : Tensión admisible (kg/cm ). N: Número de golpes en el ensayo SPT. B: Ancho de la cimentación (m). s: Asiento admisible (1 pulgada para zapatas). Q adm N s B B.- Fórmula de Meyerhof (para losa): Q adm : Tensión admisible (kg/cm ). N: Número de golpes en el ensayo SPT. s: Asiento admisible (.5 cm para losa). Q adm N s 18.6 Hoja 45 de 104

4 .- Fórmula de Teng (para B > 1. m): Q adm : Tensión admisible (kg/cm ). N: Número de golpes en el ensayo SPT. B: Ancho de la cimentación (pies). R: Factor de corrección en función de la posición del nivel freático. z: Empotramiento de la cimentación (pies). B 1 Q adm B z B N R Los resultados obtenidos a partir de esta formulación se muestran en las tablas siguientes. Tabla C.1. Subnivel Ia: Areniscas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Número de golpes SPT 50 Cimentación Según Terzaghi Según Meyerhof Según CTE Media Zapata de 0.8 m de lado Zapata de 1.0 m de lado Zapata de 1. m de lado Número de golpes SPT 50 Tabla C.. Subnivel Ia: Areniscas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Cimentación Según Bowles Según Meyerhof Según Teng Según CTE Media Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Losa Tabla C.3. Subnivel Ib: Arenas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Número de golpes SPT 19 Cimentación Según Terzaghi Según Meyerhof Según CTE Media Zapata de 0.8 m de lado Zapata de 1.0 m de lado Zapata de 1. m de lado Número de golpes SPT 19 Tabla C.4. Subnivel Ib: Arenas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Cimentación Según Bowles Según Meyerhof Según Teng Según CTE Media Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Losa Hoja 46 de 104

5 Tabla C.5. Nivel II: Margas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Número de golpes SPT 7 Cimentación Según Terzaghi Según Meyerhof Según CTE Media Zapata de 0.8 m de lado Zapata de 1.0 m de lado Zapata de 1. m de lado Número de golpes SPT 7 Tabla C.6. Nivel II: Margas. Valores de Tensión Admisible (kg/cm ) Cimentación Según Bowles Según Meyerhof Según Teng Según CTE Media Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Losa Hoja 47 de 104

6 C..- COMPETENCIA DEL TERRENO. ENSAYOS DPSH-B A partir de los valores de golpeo N 0, se puede estimar la resistencia dinámica del terreno frente a la penetración utilizando la denominada fórmula de los holandeses, recogida en la norma UNE-EN ISO 476-/05, cuya expresión es la siguiente: q d m r m m' d m m m' E A e m m g h m m' A e m g h ( m m') Ae Donde: q d y r d : Valores de resistencia (kgf) m: Masa de la maza (63.5 ± 0.5 kg) m : Masa total del tren de varillas + cabeza de impacto (kg) E: Energía de impacto = m g h g: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s ) h: Altura de caída de la masa (75 ± 0 cm) A: Área de la base de la puntaza (0 cm ) e: Penetración media por golpe = 0 cm / N 0 Para obtener los valores de tensión admisible, al valor de q d se le aplica un coeficiente de minoración (normalmente entre 40-60) en función de las características texturales del terreno, su estado de humedad natural y la presencia de nivel freático. De los ensayos de penetración dinámica realizados, sólo es interpretable el nº 7 ya que el resto han alcanzado el rechazo de manera prácticamente inmediata. En el Gráfico C1 se muestran los resultados obtenidos a partir de la formulación indicada y considerando un coeficiente de minoración de 40. En dicho gráfico puede apreciarse homogeneidad en los resultados pudiéndose establecer un valor de Resistencia Dinámica del Terreno frente a la penetración q d =.6 kg/cm con una desviación estándar de 0.6. Hoja 48 de 104

7 Gráfico C1: DPSH-B Nº SONDEO m q d (kg/cm ) Hoja 49 de 104

8 C.3.- COMPETENCIA DEL TERRENO. ENSAYOS DE COMPRESIÓN SIMPLE Los materiales que constituyen el Nivel II: Margas, presenta características de suelos cohesivos, por lo que puede obtenerse la Tensión Admisible del Terreno a partir de la formulación de Terzaghi simplificada por Skempton (1951) cuya formulación se muestra a continuación y los resultados se exponen en la Tabla C.7. Q adm C u N F c q Donde: Q adm : Tensión Admisible (kg/cm ). C u : Cohesión sin drenaje (kg/cm ). q C u q u : Resistencia a compresión simple (kg/cm ) N c : Factor de capacidad de carga que es función de B y de d (adimensional). B: Ancho de la cimentación (m). d: Empotramiento (m) q: Factor de empotramiento (kg/cm ). En nuestro caso se considera q = 0 kg/cm. F: Factor de seguridad, normalmente F = 3. u Tabla C.7.Nivel II: Margas. Tensión Admisible (kg/cm ) N c q u C u q adm Zapatas cuadradas de m de lado 6..7 Zapatas corridas de m de ancho 5.1.6* 1.3. Losa armada de 1 x 5 m Nota*: Valor medio ponderado 1/3 teniendo en cuenta todos los trabajos realizados. Hoja 50 de 104

9 C.4.- COMPETENCIA DEL TERRENO. ENSAYOS DE COMPRESIÓN UNIAXIAL Por otro lado, los materiales que constituyen el Subnivel Ia: Arenisca, deben ser tratados como rocas. Por tanto, para calcular la Tensión Admisible del Terreno en estos materiales se ha utilizado el método desarrollado por Serrano y Olalla (001) cuya formulación integra parámetros geomecánicos establecidos por los autores Hoek y Brown (1977) en función de las características del macizo rocoso (naturaleza de la roca, resistencia a compresión y a carga puntual sobre muestras de roca, índice RQD., espaciado y estado de las discontinuidades, filtraciones y presencia de agua, etc.). El coeficiente de seguridad a introducir (F) tiene en cuenta las variaciones estadísticas de los parámetros de la roca y la probabilidad de rotura del cimiento (F p ), además considera las incertidumbres relacionadas con el criterio de rotura del macizo rocoso (F m ). El cálculo se desarrolla mediante las siguientes ecuaciones: P h ( N ) P P h adm m F F F p F Siendo: P h = Carga de hundimiento (MPa) P adm = Carga admisible (MPa) F = Coeficiente de seguridad global (adimensional) F p y F m = Coeficientes de seguridad parciales (adimensional) N = Coeficiente da carga de hundimiento. Obtenido a partir de los ábacos de Serrano y Olalla, Es función de la sobrecarga externa normalizada, de la inclinación del plano de apoyo y de la excentricidad de la carga descendente (adimensional). y = Parámetros que definen el comportamiento de la matriz rocosa. m0 8 RMR100 c a e (MPa) 8 m RMR100 / ab a (adimensional) 0 e m 0 = Constante característica de la matriz rocosa (adimensional). c = Resistencia a compresión simple de la matriz rocosa (MPa) RMR = Índice Rock Mass Ratio, Bieniawski, a = Parámetro adimensional. Para rocas no alteradas por voladuras toma el valor de 8 y para rocas afectadas por voladuras toma el valor de 14. b = Parámetro adimensional. Para rocas no alteradas por voladuras toma el valor de 9 y para rocas afectadas por voladuras toma el valor de 6. Hoja 51 de 104

10 Para este caso particular se han considerado los siguientes valores para cada variable que dejan los cálculos del lado de la seguridad (Tabla 4. de la Memoria): RMR = 1 c = 10 MPa m 0 = 13 F = 7.5 Siguiendo esta formulación junto con las recomendaciones de cálculo se obtiene:.- Tensión Admisible de Trabajo para el Subnivel Ia: Areniscas: 6.6 kg/cm Hoja 5 de 104

11 C.5.- ESTIMACIÓN DEL ASIENTO POTENCIAL Es importante comprobar que las cargas transmitidas por la cimentación no se encuentren limitadas por los asientos que se puedan generar en el terreno como consecuencia de la sobrecarga ejercida por las Edificaciones. Para la obtención de estos resultados, se ha integrado la disposición real del suelo descrita en el Apartado 4 de la Memoria y modelizada en el Anexo B3 y se ha limitado el asiento total admisible para zapatas a.5 cm, para losa a 5.0 cm. Complementariamente se ha considerado un asiento diferencial máximo de 1/500. Para el cálculo de los asientos elásticos totales se han empleado los módulos de elasticidad estimados de 000 kg/cm para el Subnivel Ia: Areniscas, 350 kg/cm para el Subnivel Ib: Arenas y de 500 kg/cm para el Nivel II: Margas (Tablas 4., 4.3 y 4.4 de la Memoria). Además, se ha considerado el aumento del módulo de deformación en el Subnivel Ib: Arenas, según el criterio expresado en la Tabla 4.3. Para el caso del apoyo de cimentaciones sobre un Relleno Estructural Controlado, se ha considero un módulo de deformación de 500 kg/cm. El método de cálculo empleado considera la formulación de Steinbrenner donde el asiento elástico total de una cimentación con unas dimensiones determinadas viene dado por: Siendo: s 0 q b 1 K E q b E A B s Z 1 s t : Asiento elástico instantáneo s t = s 0 - s z K: Coeficiente de influencia q: Tensión aplicada al suelo : Coeficiente de Poisson E: Módulo de deformación b: ancho de la cimentación 1 y = funciones de m y n m = z/b n = A/B A = 1 - ² B = ² En el Gráfico C se muestra la relación entre la carga transmitida por zapatas cuadradas aisladas de distintas dimensiones apoyadas sobre el Subnivel Ia: Areniscas, y el asiento elástico total esperable en el terreno. El Gráfico C se ha elaborado considerando que todo el bulbo de presiones de la cimentación será asumido por el Subnivel Ia. El Gráfico C3 muestra esta misma relación pero considerando una cimentación mediante zapatas corridas de diferente ancho. Estos gráficos representan la opción más favorable de todas las posibles que pueden analizarse. Los gráficos C4 y C5 muestran respectivamente las mismas relaciones expresadas anteriormente pero considerando el apoyo de la cimentación sobre el Subnivel Ib: Arenas. Estos gráficos representan la opción más desfavorable que puede darse en el solar estudiado. De forma análoga se han representado datos en los gráficos C6 y C7 considerando el apoyo de la Hoja 53 de 104

12 cimentación sobre el Nivel II: Margas. Teniendo en cuenta que se ha considerado un módulo de elasticidad para el REC equivalente al del Nivel II, estos gráficos pueden utilizarse para estudiar también los asientos que puedan ocurrir en el REC. Finalmente se ha elaborado el Gráfico C8 para obtener los asientos elásticos totales que puedan producirse en el terreno considerando una cimentación mediante losa armada de 1 m de ancho. En este gráfico se han representado los datos correspondientes a los tres tipos de apoyo posibles que pueden darse: sobre el Subnivel Ia, sobre el Subnivel Ib o sobre el Nivel II. Estos gráficos contemplan todos los extremos de opciones posibles de cimentación resultando un caso intermedio cualquier otro que pueda darse. Por tanto, los límites que puedan definirse a partir de estos gráficos resultan los más restrictivos posibles. Para limitar la Tensión Admisible de Trabajo a los posibles asientos totales que puedan darse, se han estudiado los gráficos uno a uno comparando los valores obtenidos con los calculados en los Apartados C.1, C., C.3 y C.4. De este modo, puede comprobarse que la Tensión Admisible de Trabajo para una cimentación mediante zapatas, no está limitada por asientos totales sino por la capacidad portante del terreno. Para el apoyo de una losa armada de cimentación sobre el REC, se obtiene limitación por asientos totales para la Tensión Admisible de Trabajo. Para limitar la Tensión Admisible de Trabajo a los posibles asientos diferenciales que puedan darse debido a un apoyo heterogéneo de la cimentación, se han estudiado los gráficos dos a dos. De este modo, puede comprobarse que la Tensión Admisible de Trabajo, está limitada por asientos diferenciales para el caso de zapatas cuadradas de lado B.5 m y para zapatas corridas de ancho L 1. m. Para el caso de cimentación mediante losa armada, no se prevén asientos diferenciales entre tramos contiguos ya que se aconseja en estos casos realizar una junta estructural que independice los sectores. Hoja 54 de 104

13 Gráfico C. Zapatas cuadradas apoyadas en Subnivel Ia Tensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.11x y = 0.09x 0.5 y = 0.06x Q trans (kg/cm ) Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Gráfico C3. Zapatas corridas apoyadas en Subnivel Ia Tensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.13x y = 0.10x y = 0.09x y = 0.07x Q trans (kg/cm ) Zapata de 0.8 m de ancho Zapata de 1.0 m de ancho Zapata de 1. m de ancho Zapata de 1.5 m de ancho Hoja 55 de 104

14 Gráfico C4. Zapatas cuadradas apoyadas en Subnivel Ib Tensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.53x y = 0.43x y = 0.3x Q trans (kg/cm ) Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Gráfico C5. Zapatas corridas apoyadas en Subnivel Ib Tensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.53x y = 0.45x y = 0.39x y = 0.33x Q trans (kg/cm ) Zapata de 0.8 m de ancho Zapata de 1.0 m de ancho Zapata de 1. m de ancho Zapata de 1.5 m de ancho Hoja 56 de 104

15 Gráfico C6. Zapatas cuadradas apoyadas en Nivel II ó REC Tensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.45x y = 0.36x y = 0.7x Q trans (kg/cm ) Zapata de 1.5 m de lado Zapata de m de lado Zapata de.5 m de lado Gráfico C7. Zapatas corridas apoyadas en Nivel II ó REC ensión Transmitida frente Asientos.5 Asiento Máximo Admisible S (cm) y = 0.47x y = 0.39x y = 0.34x y = 0.8x Q trans (kg/cm ) Zapata de 0.8 m de ancho Zapata de 1.0 m de ancho Zapata de 1. m de ancho Zapata de 1.5 m de ancho Hoja 57 de 104

16 Gráfico C8. Losa. Tensión Transmitida frente Asientos 6.0 Asiento Máximo Admisible 5.0 S (cm) 4.0 y =.55x y = 1.99x y = 0.60x Q Neta trans (kg/cm ) Losa apoyada en Subnivel Ia Losa apoyada en Subnivel Ib Losa apoyada en Nivel II ó REC Hoja 58 de 104