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CIMENTACIÓN SUPERFICIALCONTACTO CON EL TERRENO

Construcción II. Sistemas. 2n curso

Área de Construcción

Curso 2015-2016

Autors: Nuria Martí

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1. Definición de CIMIENTO

2. Requerimientos

2.1 asentamiento

2.2 marco normativo

3. Condicionantes y estrategias

3.1. el terreno

3.2. estrategias de diseño

3.3. huella ecológica de los cimientos

4. Tipologías de cimientos

4.1. superficiales

4.2. semi-profundos

4.3. profundos

5. Materialización

6. Puesta en obra

7. Controles de ejecución

7.1. terreno

7.2. excavación

7.3. ejecución

7.4. finales

8. Fuentes de información

Índice de la clase

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Parte inferior de la estructura, encastada en el SUELO y encargada de TRANSMITIR las acciones resultantes al TERRENO.El terreno le hace de apoyo y anclaje para equilibrar las fuerzas verticales y de sujeción para equilibrar las fuerzas horizontales.

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información

Definición

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Q

s

s = Q /s

d

ASENTAMIENTOS

Cualquier presión s crea una deformación d a la materia.

En cimentación, la materia es el terreno, la presión la produce el peso del edificio y la deformación se llama asentamiento.

Q s d

Presión admisible s adm (unitats en Pa = kN/m2) es aquella que da una deformación del terreno que el tipo de construcción del edificio puede soportar sin lesionarse.

s adm dadm

Con tal de controlar esta presión, se aumenta o disminuye la superficie de contacto del cimiento S

También podemos escoger una capa o estrato del terreno que tenga mayor capacidad portante, es decir, una menor deformación a la presión. La capa a la que decidimos cimentar se llama estrato resistente.

La presión tiene que ser igual en todos los elementos de cimentación con tal que la deformación de todos ellos sea la misma y no se produzcan asentamientos diferenciales, muy peligrosos para la construcción de origen mineral, que suele ser muy rígida.

s = Q1/s1= Qn /sn

Asentamientos

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Normativa anteriorNo existía normativa obligatoria.1971 Ministerio de la Vivienda

“obliga a incluir en el proyecto de todo edificio un anejo de cálculo de cimentación y de las bases geológico-geotécnicas en que se fundamentan dicho cálculo”.

Normes de referencia: NTE: A+C Acondicionamientos del Terreno. Cimentaciones

Normativa actualCTE. SE-CCTE Código Técnico de la Edificación. SE Seguridad estructural – C CimentaciónEntrada en vigor con obligatoriedad 29 de marzo de 2.007

Marco normativo

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- ROCAS CTE. SE-C TAULA D.4

roca madre (matriz)

resistencia depende de su grado de meteorización y de laspropiedades de discontinuidad: descomposición, rugosidad, tipode relleno, índice de fracturación, presencia de agua….

- SUELOS CTE. SE-C TAULA D.1

material que proviene de la disgregación de las rocasagregadas de granos y partículas que son separables por acciones mecánicas.

sue

lo C

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GR

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RR

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El terreno. Tipo de terreno

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n SUELOS CIMIENTOS

GRANULARESResistencia DIMENSIÓN DE LA PARTICULA : FUERZA DE ROZAMIENTOinalterables frente variaciones de humedad

GRAVAS Y ARENAS

COHESIVOSResistencia FUERZA DE COHESIÓN(Tensión superficial provocada por la humedad contenidaen el suelo y atracciones moleculares de carácter electrostático)

ARCILLAS

LIMOS

BUENO con compacidad altaASENTAMIENTO RÁPIDO:

- PEQUEÑO con cargas estáticas- GRANDE con cargas dinámicas

Capacidad de carga en función de laCONSISTENCIA y del contenido de AGUAEvitar cambios de humedadASENTAMIENTOS DIFERIDOS:IMPORTANTES con compacidades bajas

MALOFácil variación de consistencia con cambios de humedad.

El terreno. Resistencia

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-POSICIÓN E IMPORTANCIA DEL NIVEL

FREÁTICO

-CORRENTÍAS

-AGRESVIDADES DEL SUELO Y DEL AGUA

El terreno. Presencia de agua

Font: Cimentaciones. SHULZE, W.E. / SIMMER, K

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ESTUDIO GEOTÉCNICO CAPÍTOL 3 del NTE DB-SE-C

Conjunto de ACTIVIDADESEncaminadas a determinar las CARACTERÍSTICAS DEL TERRENOen vistas al diseño de las CIMENTACIONES.

DEFINIR LA TENSIÓN ADMISIBLEASENTAMIENTO LIGADO A LAS TENSIONESNIVEL DE APOYO

ADVERTIR DE POSIBLES PROBLEMAS

TIPOS DE EXCAVACIÓNTALUDES DE EXCAVACIÓN

POSICIÓN E IMPORTANCIA DEL NIVEL FREÁTICO ESCORRENTÍASAGRESIVIDADES DEL SUELO Y DEL AGUA

El terreno. Estudio geológico

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TIPO DE EDIFICACIÓN ADECUACIÓN DEL SISTEMA AL PROYECTOADECUACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS

DISPOSICIÓN DE LA ESTRUCTURADISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS

CONDICIONES DEL TERRENO PROFUNDIDAD DEL NIVEL DE APOYOCAPACIDAD DEL TERRENO

CIRCUNSTANCIAS DEL ENTORNO PARCELAPlaneamiento UrbanísticoCONSTRUCCIONES VECINAS

CONSTRUCCIONES VECINAS, ESPECIALEMENT LAS COLINDANTES

El terreno. Estrategias de diseño

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n Materiales

Los materiales usuales, actualmente, en cimentación no permiten escoger entre muchas opciones.

- Elementos de soporte: Básicamente son el acero y el hormigón, dos materiales no muy buenos des del punto de vista ecológico por el elevado gasto energético en su fabricación y puesta en obra.

- Envolvente de estanqueidad: Membranas y pinturas impermeables: betún, asfalto, caucho, plásticos. La mayoría son muy similares al de las cubiertas planas.

-Envolvente de confort: Aislamientos: los mismos que se utilizan en cubiertas o fachadas.

Como casi no hay alternativas constructivas a estos materiales las estrategias para reducir los costes medioambientales y energéticos de los cimientos pasan siempre por reducir en si mismos estos elementos:

-Minimizar en los posible el volumen de los cimientos

-Intentar reducir el volumen de sótanos

En los puntos que siguen se dan dos pautas, - no siempre posibles de seguir- para conseguirlo

Huella ecológica

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La planificación urbanística tendría que tener en cuenta:

-Estudios geológicos

Para no permitir edificar en zonas con terrenos no aptos o muy difíciles de cimentar, que implican gastos desproporcionados en la cimentación.

-Topografía

Para no permitir edificar o urbanizar zonas con topografías muy pendientes que impliquen grandes movimientos de tierras, taludes inestables y/o grandes cantidades de muros de contención de tierras.

REQUERIMIENTO PREVIO: PLANIFICACIÓN URBANÍSTICA

Huella ecológica

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POCO PESO

MENOS ENERGIA

Reducción de peso en el edificio implica reducción de volumen de

la cimentación

s = Q/s si Q es pequeño, s es pequeño

Cases prefabricades Moduli 225. Finlàndia. 1969-1971 Juhani Pallasmaa, Kristian Gullichsen

Huella ecológica

PESO / MASA / ENERGIA

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n Reducción de volumen de la cimentación implica menos materia y menos energía necesaria para

construirlo.

PESO / MASA / ENERGÍA

Huella ecológica

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MUCHO PESO

MAS ENERGIAAumento de peso en el edificio implica aumento de volumen de la

cimentación

s = Q/s si Q es grande, s es grande

Huella ecológica

PESO / MASA / ENERGÍA

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Aumento de volumen de la cimentación implica más materia y más energía necesaria para construirlo

Huella ecológica

PESO / MASA / ENERGIA

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n

POCO SOTANO

MENOS HUELLA

No construir sótanos

ahorra mucha materia

y energía en su

construcción y afecta

poco al terreno, desde

un punto de vista

geológico.

Por contra implica

ocupar más espacio, y

por tanto, alterar más

la superficie terrestre,

al destinarla a

aparcamiento exterior

Huella ecológica

PESO / MASA / ENERGIA

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n

MUCHOS

SOTANOS

MAS HUELLA

Construir sótanos

significa un gran gasto

en materia y energía

en su construcción, en

especial si se

construye bajo nivel

freático, y afecta

mucho al terreno,

desde un punto de

vista geológico.

Por contra implica

ocupar menos sitio y,

por tanto, alterar

menos la superficie de

terrestre. En algunos

emplazamientos hay

condicionantes

económicos que hace

que sean

irrenunciables.

Huella ecológica

PESO / MASA / ENERGIA

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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS

D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8

ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS

POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNO RELLENO DE PIEDRA O GRAVABLOQUE DE HORMIGÓNPILARES(ENANOS)

PILOTESZAPILOTES

< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad

* SE ESTUDIA A LA SIGUIENTE CLASE

Tipologias según la profundidad

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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS

D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8

ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS

POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNO RELLENO DE PIEDRA O GRAVABLOQUE DE HORMIGÓNPILARES(ENANOS)

PILOTESZAPILOTES

< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad

PROFUNDITAT - CONSTRUCCIÓ

Tipologias. Superficiales

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ZAPATAS.Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños

D / B < 4

ZAPATA AISLADA ZAPATA CONTINUA

-Carácter PUNTUAL: Encargadas de recibir las cargas de un pilar o más.

-Carácter LINEAL: Encargadas de recibir las cargas de un muro.

Dependiendo de la posición del pilar: CENTRADAS COMBINADAS EXCÉNTRICAS

CTE Recomienza zapatas cuadradas, podrán ser rectangulares cuando:Crujías tengan diferente medida o casos de difícil geometría Existen momentos flectores en 1 dirección Pilares rectangularesPilares juntos por JUNTA DE DILATACIÓN

Cimientos superficiales

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COMBINADAS

Pilares donde las zapatas se SOLAPANPilares juntos muy SOLICITADOSPilares de medianera e interior con voluntad de UNIFICAR cimiento Armado superior para absorber tracciones

CENTRADAS

ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños

D / B < 4

Cimientos superficiales

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ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños

COMBINADASCENTRADAS

D / B < 4D / B < 4

Cimientos superficiales

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ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños

CENTRADAS

flexibles V max > 2HSuelos coherentes normalment consolidados, compresibles.Q dèbils.

Comprobar punzonamiento

rígidas: CTE Vmax < ó = 2HSuelos poco compresibles, granulares densos.

Vmax ≤ 2H Vmax > 2H

D / B < 4

Cimientos superficiales

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EXCÉNTRICAS

Existen Momentos flectores

ZAPATAS- VIGAS CENTRADORASCapacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeñosFUNCIONES- Absorber los esfuerzos de flexión- Absorber solicitaciones originadas por excentricidades de las cargas verticales

D / B < 4

VIGAS CENTRADORAS

Viga que compensa el moment flector y por tanto centra las presiones. OBLIGATORIAS

Cimientos superficiales

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D / B < 4ZAPATASVIGAS DE UNIÓN (RIOSTRAS)Vigas de enlace entre zapatas aisladas

FUNCIONES- Evitar los desplazamientos relativos entre cimientos aislados- Absorber los esfuerzos de tracción y de compresión-Absorber solicitaciones originadas por excentricidades adicionales (flexión)-- Soportar el peso de posibles cerramientos

DISEÑO . SISMICIDAD-La dimensión, armado y configuración de las vigas de unión, vienen dadas por el grado sísmico del lugar donde se emplaza el edificio

Cimientos superficiales

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D / B < 4

ZAPATAS AISLADAS

centrades y excéntricas

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D / B < 4

VIGAS CENTRADORAS

VIGAS CENTRADORAS - Compensar el momento flector

y por tanto centrar las presiones.

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D / B < 4

VIGAS DE UNIÓN

VIGAS CENTRADORAS - Compensar el moment flector

y por tanto centrar las presiones.

VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desplazamientos relativos entre cimentaciones aisladas

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D / B < 4

VIGAS DE UNIÓN

VIGAS CENTRADORAS- Compensar el momento flector

y por tanto centrar las presiones.

VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desprendimientos relativos entre cimentaciones aisladas

SISMICIDAD Cuanto mayor es el grado de sismicidad más trabadas han de estar las zapatas

Cimientos superficiales

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D / B < 4

VIGAS DE UNIÓN

VIGAS CENTRADORAS- Compensar el momento flector

y por tanto centrar las presiones.

VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desplazamientos relativos entre cimentaciones aisladas

SISMICIDAD Cuanto mayor es el grado sísmico mas trabadas han de estar las zapatas

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D / B < 4VIGAS FLOTANTES. Capacidad del terreno media o BAJA

Carácter puntual, transmiten las cargas que reciben de 3 o + pilares

Indicadas : - en zonas de pilares que se solapan, muy cargados en suelos deformables- en cimentación de pilares de medianera o dispuestos en la coronación de unmurete- para disminuir la tensión sobre el terreno- para evitar zonas de resistencia muy baja o suelos heterogeneos

Cimientos superficiales

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D / B < 4EMPARRILLADO Capacidad del terreno muy BAJA

Indicadas para: - Conseguir grandes superficies de reparto- Reducir asentamientos diferenciales- Conseguir la unión bidireccionalNo se considera rentable cuando la excavación supera la mitad de la superficie del solar.

Carácter puntual. Compuesto de vigas flotantes organizadas en DOS DIRECCIONES

Cimientos superficiales

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LOSACapacidatd de terreno con baja capacidad de Q y muy deformables: Asentamientos previsibles irregularesIndicada: - Para recoger todos los elementos estructurales del edificio y transmitir las Q de manera uniforme- Para conseguir grandes superficies de reparto - Para reducir asentamientos diferenciales- Para sótanos estancos

Caràcter puntual o lineal. Dimensiones en planta muy superiores al canto.

Armat superior i inferior.Armado de refuerzo inferior.

D / B < 4

PILARES: crucetas de punzonamiento.

Cimientos superficiales

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LOSA Capacidad del terreno con baja capacidad de Q y muy deformables: asentamientos previsibles irregulares

Sección de losa de grueso constante.Presentan un grueso continuo en toda susuperficie. El armado son parrillas de acerocorrugado.

Sección de la losa con pedestales (enanos)y refuerzo de armado en las zonas de menosgrueso.

Sección de losa con capiteles (ábacos)inferiores y refuerzos de armado en las zonas demenos grueso .

Sección de la losa aligerada.

D / B < 4

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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS

D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8

ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS

POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNBLOQUE DE HORMIGÓNENANO

PILOTES

< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad

PROFUNDIDAD - CONSTRUCCIÓN

Tipologies. Semi-profunds

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n 4 = D / B < ó = 8POZOS

DADOS DE CIMIENTO BLOQUE DE HORMIGÓN PILARETMacizo de hormigón (PLINTO–PEDESTAL)

Cimientos semi-profundos

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4 = D / B < ó = 8

POZOS FÁBRICA DE PIEDRA POZOS-RELLENO DE GRAVA

Cimientos semi-profundos

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n CIMIENTOS SUPERFICIALES Y SEMI-PROFUNDOS

Encastar a -50 cm bajo superficie o a -80 cm cuando el terrenos es propenso a heladas, para no ser afectado por agentes meteorológicos. Poner por debajo de canalizaciones, fosos de ascensor, etc... Siempre que sea posibleNivel horizontal o con escalonamiento S > 2HEncastarse un mínimo de 10 cm en el estrato resistenteZapatas medianeras al mismo nivel de las existentesEn zonas de sismicidad media o alta: no coexistir en una misma estructura cimientos superficiales y profundosApoyar todos los elementos de cimentación en la misma tipología de terreno para no tener asentamientos diferenciales

CTE. SE-C Art. 4.5 Condiciones Constructivas. 4.5.1. Zapatas

Puesta en obra

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n TERRENOEl suelo para cimiento tiene que tener el mismo estado que el que describió el Estudio Geotécnico.Nivel de apoyo del cimiento se ajusta al previsto y se aprecia la estratigrafía indicada en el Estudio GeotécnicoEl Nivel Freático y las condiciones hidrogeológicas se ajustan a las previstasEl terreno presenta la resistencia y humedad supuestas en el Estudio GeotécnicoNo se detectan defectos, galerías, pozos, cavernas....No se detectan corrientes subterráneas

EXCAVACIONESLas zapatas se han de apoyar en condiciones homogéneas, los elementos que distorsionan durante la excavación de han de retirar. El vacío que ha dejado este elemento se ha de rellenar con suelo comprensible equivalente al suelo general. Crear una solera de asentamiento: (hormigón>= 10cm): que crea una superficie plana y horizontal de apoyo a la zapata y EVITA que la lechada del hormigón penetre en el terreno y queden los áridos mal recubiertos.Acabar la excavación inmediatamente antes de realizar la solera. Si no es posible se ha de parar la excavación entre 10 y 15cm antes de llegar a la cota de la solera. Tomar precauciones contra el hielo, inundaciones y no ejecutar la construcción de las zapatas hasta no tener el suelo óptimo.

Controles previos de reconocimiento

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información

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n EJECUCIÓN

Replanteo correctoSe han observado las dimensiones y orientaciones correctasLas vigas de unión y centradoras están correctamente situadas

Se están utilizando los materiales del proyectoLa compactación o colocación de los materiales asegura las resistencias del proyectoLas armaduras son el tipo, número y longitudes fijadas en el proyecto. Las armaduras de espera de pilares situadas correctamenteLos recubrimientos son los exigidos en el proyectoDispositivos de anclaje de las armaduras son los exigidos en el proyecto

Los encofrados están correctamente colocados y son los previstos en el proyectoGrueso adecuado del hormigón de limpieza de la solera de asientoColocación y vibración del hormigón correcto

Controlar que la ejecución de las nuevas zapatas no altere las ya ejecutadasLas juntas correspondan a las previstas en el proyectoLas impermeabilizaciones son las previstas en el proyecto

Controles de ejecución

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información

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FINALESAntes de la puesta en obra en servicio del edificio se ha de comprobar:

Las zapatas se están comportando de forma prevista en el proyectoNo se están superando las cargas admisiblesLos asentamientos se ajustan a lo previsto: sistema de nivelesNo se han plantado arboles que afecten a los cimientos

Controles posteriores de comprobación

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información

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Bibliografía de la clase. OBLIGADA

NORMATIVA

CTE. SE-C

CAPÍTULO 3: ESTUDIO GEOTÉCNICO

3.1. GENERALIDADES

3.2. RECONOMCIMIENTO DEL TERRENO

3.3 CONTENIDO DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO: INFORME

3.4. CONFIRMACIÓN DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO ANTES DE LA EJECUCIÓN

CAPÍTULO 4: CIMIENTOS DIRECTOS

CAPÍTULO 5: CIMIENTOS PROFUNDOS

CAPÍTULO 6: ELEMENTOS DE CONTENCIÓN

ANEJO A: Terminología

ANEJO B: Notación y unidades

ANEJO C: TECNICAS DE PROSPECCIÓN

ANEJO D: CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN, CORRELACIONES Y VALORES ORIENTATIVOS TABULADOS DE REFERENCIA

ANEJO E: INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

ANEJO F: MODELOS DE REFERENCIA PARA EL CÁLCULO DE CIMENTACIONES Y ELEMENTOS DE CONTENCIÓN.

CTE. SE-HS

CAPÍTULO 1: PROTECCIÓN FRENTE A LA HUMEDAD

ANEJO HS 1.1 GRADO DE IMPERMEABILIDAD

ANEJO HS 1.2 SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS DE REFERENCIA

Fuentes de información

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información

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Bibliografía complementaria. RECOMENDADA

MANUALES

Manuals de diagnosi, patologia i intervenció en fonament. Col·legi d’Aparelladors i arquitectes tècnics de Barcelona

NTE. Acondicionamiento del Terreno. Cimentaciones MOPU

Geotecnia. Ensayos de campo y de laboratorio. AENOR

El terreno. Matilde Gonzalez Caballero. Ed. ETSAB

Curso de diseño cálculo construcción. Gerónimo Lozano Apolo y Alonso Lozano Luengas.

Nacimiento de una ciudad moderna. El subsuelo. David MACAULAY Ed. Timun Mas

Cimentaciones superficiales. Fructuós MAÑÁ Ed. Blume

Cimentaciones. SHULZE, W.E. / SIMMER, K. Ed. Blume

Fuentes de información

Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información