TEMA 15: ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN

TEMA 15: ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN Grupo e Construcción Universiae a Coruña 1 HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO I CURSO 2011/2012 1. 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

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

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,

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

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

2. Cimentaciones según el CTE2006 11 2. Cimentaciones según el CTE2006 12

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

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

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

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 CTE2006 20 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

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 1 1 1.25 am ab a 21 4. 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

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

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 2 26 1 a a M, zapata b3m 2 0.15a 6 2

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 1 6 1 2 1 2 * 2 suelo, S1 Pt, f t bc Pz, f z D bl hbl 2 2 27 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

4. Zapatas flexibles: ELU punzonamiento Determinante sólo para vuelos muy elevaos (v > 3.5h) s Fs u 1 r 0.18 1/3 100 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

4. Zapatas rígias Moelo e bielas y tirantes T R x1 0.25a A f 0.85 1 s y (en general, no es necesario comprobar los nuos si f ck es igual en el pilar y la zapata) 31 4. Zapatas rígias: anclaje La armaura traccionaa se prolonga hasta el final e la zapata y se obla para anclaje 32

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 1 33 4. 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

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!

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 25 38 Anclaje reucio al 80%, a partir e planos sobre ejes e pilotes

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. 39 5. Encepaos sobre 2 pilotes Armaura secunaria: resiste los tirantes e tracción e las bielas en botella 40

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

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) 43 5. Encepaos sobre cuatro pilotes 44 N T 0,50l 0, 25a A f 0,85 1 1 1 s y N T 0,50l 0, 25a A f 0,85 2 2 2 s y

5. Encepaos continuos Armaura perpenicular al muro: como 2 pilotes Armaura paralela al muro: como viga (e gran canto) 45 5. Encepaos flexibles Como zapatas flexibles, comprobación e momento flector y cortante en secciones e referencia 46

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-2006 48

6. Pilotes: comprobación a flexión 49 6. Pilotes: comprobación a flexión 50

6. Pilotes: comprobación a flexión Longitu elástica el pilote 51 6. Pilotes in situ 52 Sistema e rotación con loos

6. Pilotes in situ 53 Sistema e cuchara y entubación recuperable 6. Pilotes in situ 54

6. Pilotes prefabricaos 55 6. Pilotes prefabricaos Hormigón Armao Sección cuaraa Aecuaos para hinca 56

6. Pilotes prefabricaos Hormigón Pretensao Terrenos blanos con posibilia e tracciones urante hinca Esfuerzos e flexión: frenao, sismo, viento 57