TEMA 15: ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN

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1 TEMA 15: ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN Grupo e Construcción Universiae a Coruña 1 HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO I CURSO 2011/ Introucción Función e los elementos e cimentación: Transmisión a la cimentación e las reacciones e los apoyos e la estructura CARGAS ESTRUCTURA REACCIONES EN APOYOS ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN 2 CIMENTACIÓN

2 1. Introucción (2) Requisitos e proyecto: Garantizar la estabilia e la obra Durabilia suficiente Capacia mecánica el terreno muy inferior a materiales estructurales necesia e granes superficies para transmitir esfuerzos 3 2. Interacción suelo/estructura Materialización e la superficie: Cimentación superficial Cimentación profuna N N Encepao Tensiones normales Tensiones tangenciales y punta 4 ZAPATAS PILOTES

3 2. Interacción suelo/estructura 5 Proyecto e la cimentación: elección cimentación superficial/profuna Características mecánicas el terreno Geometría el solar Coniciones e contorno Nivel freático Proceimiento habitual (simplificao/simplista) 1. Coniciones e apoyo como hipótesis e contorno 2. Definición e acciones en la cimentación 3. Dimensionamiento inepeniente cimentación / estructura 2. Interacción suelo/estructura Proceimiento simple: imensionamiento inepeniente Geometría E f ck, f y Proceimiento riguroso: imensionamiento conjunto 6 E, c,

4 2. Bases e imensionamiento 7 1. Comprobación el efecto E proucio por la estructura sobre el terreno E < R Esfuerzos sin mayorar Los coeficientes e seguria están implícitos en R 2. Comprobación estructural el elemento sobre el que actúa R Empleo e los coeficientes e seguria propios el Hormigón Estructural 2. Cimentaciones según el CTE2006 Documento DB-SE-C Seguria Estructural: Cimientos Filosofía e Estaos Límite Integrao en el DB-SE Formulación e combinación e acciones compatible con la EHE Ámbito e aplicación: seguria estructural, capacia portante y aptitu al servicio, e los elementos e cimentación y, en su caso, e contención e too tipo e eificios, en relación con el terreno, inepenientemente e lo que afecta al elemento propiamente icho, que se regula en los Documentos Básicos relativos a la seguria estructural e los iferentes materiales o la instrucción EHE 8

5 2. Cimentaciones según el CTE2006 Efecto e las acciones X K E EEEFrepr,, a M F repr Valor representativo e las acciones X K Valor característico e los materiales E Coef. parcial para efecto e las acciones F Coef. parcial para las acciones M Coef. parcial para los materiales 9 2. Cimentaciones según el CTE2006 Resistencia el terreno 1 X K R R FFrepr,, a R M F repr Valor representativo e las acciones X K Valor característico e los materiales R Coef. parcial para la resistencia F Coef. parcial para las acciones M Coef. parcial para los materiales 10

6 2. Cimentaciones según el CTE Cimentaciones según el CTE

7 2. Dimensionamiento e la cimentación N M N M W T W A W T W A W Z W Z t 13 CÁLCULOS GEOTÉCNICOS t t,am N, M sin mayorar W T, W Z, W A sin mayorar t se halla según las leyes e la Mecánica el Suelo t,am lleva incluios los coeficientes e seguria t CÁLCULOS ESTRUCTURALES Se obtiene t con coeficientes e mayoración Se calculan las solicitaciones S sobre el elemento: Comprobación ELU según EHE: S R 3. Tipología e elementos e cimentación Cimentaciones profunas 14 AISLADA Encepao e pilotes CONTINUA Muro pantalla

8 3. Tipología e elementos e cimentación Cimentaciones superficiales: AISLADAS ZAPATA AISLADA Encepao e pilotes ZAPATA COMBINADA Juntas e ilatación 15 ZAPATA DE ESQUINA Proximia e eificios ZAPATA MEDIANERA Proximia e eificios 3. Tipología e elementos e cimentación Cimentaciones superficiales: CONTINUAS VIGA FLOTANTE Pilares próximos ZAPATA CORRIDA Muros 16 EMPARRILLADO Hiperestatismo LOSA Terrenos malos

9 3. Tipología e elementos e cimentación v v h h v = vuelo h = canto RÍGIDAS v 2 h FLEXIBLES v > 2 h 17 Otros elementos rígios: pozos e cimentación, elementos masivos, contrapesos Otros elementos flexibles: losas 3. Cálculo e tensiones el terreno Cimentaciones rígias: se comportan como sólio rígio, por lo que se supone istribución lineal 18

10 19 3. Cálculo e tensiones el terreno Cimentaciones flexibles: se necesita un moelo e interacción suelo-terreno Emparrillaos Moelos tipo Winkler (coeficiente e balasto) Moelos e contacto (sólios elásticos e rigiez iferente) Simplificaciones sólo cuano la aproximación es suficiente Estuio e rigiez relativa suelo / estructura Posible uso e presiones uniformes o lineales 3. Rigiez relativa CTE v 4 4 EI c Bk c sb E c I c Móulo eformación zapata Momento e inercia zapata B Ancho zapata k sb Móulo e balasto e cálculo

11 4. Dimensionamiento e zapatas aislaas La tensión meia el terreno no ebe superar q h q h es la presión e hunimiento (tensión amisible) Excentricia reucia (e < a/6): N P 6e am ab a Dimensionamiento e zapatas aislaas Excentricia elevaa (e > a/6): 1 4 N P 3( a 2 e) b 1.25 am 22 Tensión meia sobre el terreno: m N P ab am

12 4. Dimensionamiento e zapatas aislaas Comprobación a vuelco a F( N P) E( M V lh) 2 Comprobación a eslizamiento Suelos granulares ( N P)tg V F E 23 Suelos cohesivos Ac V F E 4. Dimensionamiento e zapatas aislaas 24 Dimensiones en planta conicionaas por tensión amisible ó equilibrio Consieraciones sobre el canto: Canto continuo: el más empleao, por sencillez constructiva Canto variable: ahorra material, pero es poco frecuente < 30º (colocación hormigón fresco) h 0 h/3 Canto mínimo: h 25 cm Economía: incremento el canto o incremento e cuantía e acero? Definición geométrica posiblemente conicionaa por estructuras o eificios contiguos

13 4. Zapatas flexibles: ELU flexión Zapatas y encepaos flexibles: comprobación e la sección e referencia S 1 Plana Perpenicular a la base Paralela a la cara el soporte o muro Situaa etrás e icha cara a 0.15a Muros e larillo: 0.25a Soporte metálico con placa: p p/2 p/2 25 S 1 4. Zapatas flexibles: ELU flexión Se supone mecanismo e flexión en la zona e vuelo a,b: imensiones pilar; a, b : imensiones zapata N S 1 M m N m ab 6M a 2 b a a l 0.15a a a M, zapata b3m a 6 2

14 4. Zapatas flexibles: ELU flexión Atención a la inversión el signo el momento por acción el peso e tierras y peso propio e zapata P t P z * S1 l c N S 1 * S 1 M M M M * 2 suelo, S1 Pt, f t bc Pz, f z D bl hbl Si M suelo, < M Pt, + M Pz,, se ebe imensionar para M Pt, + M Pz, -M suelo,, y la armaura e tracción está arriba! 4. Zapatas flexibles: ELU cortante Comprobación a cortante e la sección e referencia S 2 28

15 4. Zapatas flexibles: ELU punzonamiento Determinante sólo para vuelos muy elevaos (v > 3.5h) s Fs u 1 r /3 100 f 0.10 r l ck c c 29 Reucción e F s : escontar fuerza neta vertical que actúa en el interior el perímetro crítico (igual a presión el terreno menos peso propio el elemento e cimentación, en el interior el perímetro) 4. Zapatas flexibles: anclaje Anclaje mínimo e la armaura traccionaa: Según artículo 69º a partir e S 2 A partir e S 3 para la fuerza siguiente: T R v0.15a0.25h 0.85h 30

16 4. Zapatas rígias Moelo e bielas y tirantes T R x1 0.25a A f s y (en general, no es necesario comprobar los nuos si f ck es igual en el pilar y la zapata) Zapatas rígias: anclaje La armaura traccionaa se prolonga hasta el final e la zapata y se obla para anclaje 32

17 4. Zapatas flexibles: anclaje Se aopta el más esfavorable e los os criterios siguientes: 1. l b a partir e una sección istante e S Zapatas flexibles: anclaje Se aopta el más esfavorable e los os criterios siguientes: 2. Para anclar el tirante T a partir e S 3 T R v 0,15a 0,25h 0,85h A s f y 34

18 4. Zapatas flexibles: isposición Armaura paralela al lao mayor: istribución uniforme Armaura paralela al lao menor: os fracciones Fracción 2b /(a +b ) en bana a+2h coaxial con el soporte El resto, en franjas laterales 35 Simplificación (no económica): A s,fic = 2 A s a / (a + b ) repartia uniformemente 4. Zapatas flexibles: isposición 36 La iferencia e armauras entre irecciones no ebe ser superior al 20% La armaura más solicitaa ebe tener el mayor canto útil No separar barras más e 30 cm No utilizar iámetros inferiores a 12 mm Recubrimientos e 5 cm mínimo Atención al anclaje e las armauras e espera!

19 4. Zapatas e hormigón en masa De ancho constante, v h Comprobación e flexión en sección e referencia bajo la cara el soporte o muro: f ct.21 3 f 2 ck, ( N / mm 0 2 c ) 37 Comprobación a cortante: igual que en armao, pero con canto total en vez e útil y f cv f ct, 5. Encepaos rígios sobre 2 pilotes Armaura principal: MBT T N 0,85 v 0, a As f y Anclaje reucio al 80%, a partir e planos sobre ejes e pilotes

20 5. Encepaos sobre 2 pilotes Armaura secunaria: 1. Longituinal superior, e valor A s /10 2. Retícula horizontal y vertical e cercos cerraos, con cuantía geométrica el mínimo el 4 e la sección e hormigón perpenicular a su irección Encepaos sobre 2 pilotes Armaura secunaria: resiste los tirantes e tracción e las bielas en botella 40

21 5. Encepaos sobre varios pilotes 41 Armaura principal en banas Definición e bana: zona cuyo eje es la línea que une los centros e los pilotes, y cuyo ancho es igual al iámetro e pilote más os veces la istancia entre la cara superior el pilote y el centro e gravea e la armaura el tirante Armaura secunaria horizontal: ¼ e la principal en caa sentio, entre banas Armaura secunaria vertical: atano la armaura principal e banas, capacia mecánica total no inferior a N /(1.5n) 5. Encepaos sobre varios pilotes 42

22 5. Encepaos sobre tres pilotes T N 0,58l 0, a As f y 0,68 25 (N es el axil el pilote más cargao en caa pareja) Encepaos sobre cuatro pilotes 44 N T 0,50l 0, 25a A f 0, s y N T 0,50l 0, 25a A f 0, s y

23 5. Encepaos continuos Armaura perpenicular al muro: como 2 pilotes Armaura paralela al muro: como viga (e gran canto) Encepaos flexibles Como zapatas flexibles, comprobación e momento flector y cortante en secciones e referencia 46

24 6. Pilotes Diámetro nominal (sin camisa e chapa): cal 0.95 nom 50mm 20 mm nom cal nom 47 Comprobación estructural: Axil: (ver tabla) Momento: no consierar resistencias características a compresión superiores a los 18 MPa (!) 6. Pilotes: comprobación a compresión Tope estructural según CTE

25 6. Pilotes: comprobación a flexión Pilotes: comprobación a flexión 50