ÍNDICE Página 1. FUNCIÓN DE LAS CIMENTACIONES 2 2. TIPOS DE CIMENTACIONES 3 3. PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO 5 4. FACTORES CONDICIONANTES 7

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1 ÍNDICE Página 1. FUNCIÓN DE LAS CIMENTACIONES 2 2. TIPOS DE CIMENTACIONES 3 3. PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO 5 4. FACTORES CONDICIONANTES 7 AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 1 de 7

2 1. FUNCIÓN DE LAS CIMENTACIONES La cimentación o los elementos de cimentación de una estructura es aquella parte de la misma que está destinada a transmitir las cargas al terreno. Esta transmisión de cargas al terreno debe cumplir los siguientes requisitos: Evitar el hundimiento por colapso del terreno. Es decir, que las tensiones transmitidas no superen las de rotura del terreno. Cumplimiento del E.L.U. Limitar los asientos a los asumibles por la estructura (especial cuidado en hiperestáticas) y asegurando su funcionabilidad. Cumplimiento del E.L.S. Evitar la rotura de la propia estructura de cimentación. Los dos primeros requisitos son aspectos geotécnicos, mientras que el tercero es meramente estructural. Como las características mecánicas de los materiales de la estructura (generalmente hormigón) son mucho mayores que las del terreno, la correcta transmisión de cargas se consigue aumentando la superficie de contacto. AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 2 de 7

3 2. TIPOS DE CIMENTACIONES Las cimentaciones se pueden clasificar en tres tipos dependiendo de la profundidad: Siendo D-empotramiento en el terreno de la cimentación, y B su ancho (lado menor) Cimentaciones superficiales: Aquellas que transmiten las tensiones al terreno cerca de la propia estructura. Los diferentes tipos de cimentaciones superficiales son: o Zapata aislada: apropiado para cargas pequeñas. Para resolver las excentricidades pueden ser rectangulares ofreciendo más inercia en el sentido de la excentricidad. o Zapata corrida: generalmente para la cimentación de muros o para filas de pilares. o Emparrillado plano: solución intermedia entre la zapata corrida y la losa de cimentación (usado cuando la rigidez de la zapata corrida no es suficiente). Zapatas corridas en ambas direcciones. o Losa de cimentación: es buena solución en terrenos poco homogéneos que con otra tipología de cimentación podrían causar asientos diferenciales. O también cuando la capacidad portante del terreno es muy baja y las zapatas aisladas resultan demasiado grandes y juntas. Usada cuando se cimenta por debajo del nivel freático, ya que ofrece una base estanca. Cimentaciones profundas: Las cargas se transmiten en su mayoría a cierta profundidad. En esta categoría están los pilotes y las pantallas que aparte de contener el terreno transmiten carga vertical. Cimentaciones semiprofundas: El caso intermedio de los anteriores. El ejemplo más utilizado son los pozos de cimentación. AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 3 de 7

4 En esta clasificación correspondiente a características geométricas tenemos diferenciados tres grupos, pero desde el punto de vista del cálculo solo entremos dos: cimentaciones superficiales (y semiprofundas), y cimentaciones profundas. Al proyectar una cimentación, en primer lugar siempre se va a intentar utilizar una cimentación superficial, a no ser que exista un condicionante que no lo permita. Si la superficial no es posible, se debe escoger entre semi o profunda, cuya decisión depende de la profundidad donde esté el estrato resistente. Si esta profundidad es mayor que 8-10 metros optaremos por profunda, si es menor tendremos que valorar los costes de realizar un pozo de cimentación frente al pilotaje. A continuación se muestra un esquema para la decisión de la tipología de las cimentaciones (excluidos terrenos problemáticos): AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 4 de 7

5 3. PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO A modo de ejemplo se va a resumir el procedimiento de cálculo de cimentaciones superficiales, pero ambos serán vistos en profundidad posteriormente. 1. Reconocimiento del terreno: Es necesario el estudio geotécnico ya explicado incluyendo la información requerida del terreno, estratigrafía y parámetros de resistencia (c,φ) y deformación (módulo de Young). 2. Predimensionado: Se obtiene un valor de la carga a transmitir por medio de tablas. Se calcula la distribución de cargas bajo la zapata en función del ancho de la zapata corrida o del lado de la zapata cuadrada, obteniendo el valor de la tensión transmitida al terreno (σest). Igualando ambas expresiones se obtiene el ancho necesario para que la zapata sea suficiente. 3. Verificación del E.L.U. de hundimiento: Con el ancho calculado es posible calcular la presión de hundimiento (ph), comparamos con la que transmite la estructura calculando el Factor de Seguridad. FS = q h σ adm 4. Verificación del E.L.S. comprobación de asientos: Una vez dimensionado la cimentación, se deben calcular los asientos producidos y comprobar que sean menores que los admisibles. En caso negativo deberemos aumentar la superficie y recalcular. 5. Otras comprobaciones geotécnicas: Cuando las cargas horizontales sean considerables, deberemos calcular el factor de seguridad al deslizamiento. Y en el caso de terrenos inclinados se deberá calcular el factor de seguridad de la estabilidad del talud. 6. Cálculo estructural Una vez calculadas las bases en planta de la cimentación, siguiendo la EHE calculamos el canto asegurándonos de la rigidez y resistencia de la estructura de la cimentación, calculando la cuantía del armado. AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 5 de 7

6 Como resumen y siendo lo siguiente que se va a ver en el tema de cimentaciones superficiales, diremos que el proceso a llevar a cabo será: 1. Cálculo de la distribución de las cargas. 2. Cálculo de la carga de hundimiento. 3. Valores del factor de seguridad. 4. Cálculo de asientos. Dejando el cálculo de la estructura de hormigón, ya que no es temario geotécnico. AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 6 de 7

7 4. FACTORES CONDICIONANTES En el proyecto de cimentación de una estructura se deben garantizar, como hemos visto, los límites últimos de hundimiento y los de servicio de los asientos, pero además de eso se debe concretar la forma y la situación de los elementos de cimentación para que se garantice la seguridad de la construcción frente a cambios en las condiciones de emplazamiento. Estos son algunos de estos factores condicionantes: Efecto del hielo: El hielo aumenta de volumen, y en terrenos saturados existe la posibilidad de que en la superficie el terreno este expuesto a bajas temperaturas que hagan que el agua se congele dentro de los poros de la cimentación pudiendo verse afectada. Es por ello que la cota mínima de la cimentación será aquella en la que no pueda verse afectado por éste fenómeno. Variaciones del volumen del suelo: En suelos poco plásticos como arenosos o granulares, con índices de poros muy elevados hay que tener cuidado porque al saturarse pueden llegar al colapso. En suelos arcillosos también hay que tener cuidado, ya que pueden presentar desequilibrios eléctricos entre sus partículas y en contacto con agua pueden absorberla e hincharse. Edificios próximos (cimentaciones en medianería): Cuando no es posible situar una zapata centrada, tenemos que poner una con vuelo únicamente a un lado (zapata de medianería) que es excéntrica, lo que supone distribución triangular de tensiones que pueden superar las presiones admisibles del terreno. Socavaciones Variaciones del nivel freático: Es fundamental conocer la posición del NF y sus oscilaciones a lo largo de la vida útil, porque del nivel freático depende el estado de las tensiones efectivas, que será el que controlará la cimentación a largo plazo. Presencia de huecos, cavernas, minas, AUTOR: JON GARCIA CABALLERO Página 7 de 7