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TEMA 12 -1/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
TEMA 12: CIMENTACIONESDIRECTAS: ZAPATA AISLADA,ZAPATA CORRIDA Y POZOS
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TEMA 12 -2/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
INTRODUCCIÓN El cimiento es la parte de una estructura que transmite las
cargas al terreno:
Con objeto de repartir las cargas, su superficie de apoyo suele sermayor que la sección de los pilares o muros
Su proyecto es un procedimiento de aproximaciones sucesivas:
• Se comienza por tantear una cimentación superficial (aislada),partiendode una tabla de presiones admisibles orientativas, o fórmulas y
• Si no es admisible se cambian las dimensiones o se pasa a otro
tipo de cimentación (losa, pilotes)
Generalmente son de hormigón en masa o armado Los cálculos son aproximados y muchas veces empíricos:
Hay que ser prudentes y coherentes al aplicarlos Son estructuras enterradas que quedan ocultas, por lo
que hay que tener en cuenta: La agresividad del agua y el terreno
La fisuración, que puede provocar deterioro
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TEMA 12 -3/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
PROFUNDIDAD DE APOYO
En la determinación de la profundidad de apoyo de la
cimentación intervienen varios factores: La relación entre las cargas y la presión de hundimiento Profundidad suficiente, en especial para situar la cimentación por
debajo de la zona sometida a variaciones de humedad, que es loque se conoce con el nombre de "capa activa “
Cercanía de estructuras colindantes,límites de propiedad, futurasconstrucciones, etc. a los que se puedainfluir durante o tras la construcción
Presencia de un nivel freático quegenere necesidad de drenaje,
impermeabilización, subpresiones, etc. Profundidad de helada Otros defectos subterráneos, como cavidades, minas o
instalaciones urbanas
Presencia de restos arqueológicos
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TEMA 12 -4/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
TIPOS DE CIMENTACIONES
CIMENTACIONES DIRECTAS:
Una cimentación directa es aquella que repartelas cargas de la estructura sobre un plano deapoyo horizontal
Se emplean para trasmitir al terreno las cargasde uno o varios pilares de la estructura, de losmuros de carga o de contención de tierras
En principio el coste mínimo corresponde a lacimentación por zapatas, a continuación vienenlas losas y la cimentación más cara suele ser laprofunda
No obstante a veces se realizan losas en vez de
zapatas por razones constructivas
CIMENTACIONES PROFUNDAS: Una cimentación es profunda si su extremo
inferior, en el terreno, está a una profundidadsuperior a 8 veces su diámetro o ancho
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TEMA 12 -5/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
CIMENTACIONES DIRECTAS
TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS:
En función del número y tipo de los elementos que le transmiten lacarga, se configuran los siguientes tipos:
Cuando la superficie de las zapatas supera el 50% de la planta deledificio suele ser conveniente diseñar una losa de cimentación
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TEMA 12 -6/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
CIMENTACIONES DIRECTAS
TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS:
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TEMA 12 -7/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
VIGA DE CIMENTACIÓN (ZAPATA CORRIDA)ZAPATA AISLADA
ZAPATACOMBINADA
CONJUNTO DEZAPATAS CENTRAL-
ESQUINA-MEDIANERA
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TEMA 12 -8/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
LOSA DE CIMENTACIÓN
EMPARRILLADO
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TEMA 12 -9/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
ZAPATAS AISLADAS
Cuando el terreno es competente, se pueda cimentar con
una presión media-alta y se esperen asientos pequeños omoderados, la cimentación normal de los pilares de unedificio estará basada en zapatas individuales o aisladas Las zapatas son unos ensanchamientos de la estructura en su
contacto con el terreno para repartir las cargas sobre éste
Suelen ser de planta cuadrada, por su facilidad constructiva y por lasencillez de funcionamiento
Pueden tener otras formas (rectangulares) cuando:
• Existen momentos flectores en una dirección
• Los pilares son de sección rectangular
• Se apoyan dos pilares contiguos en una junta de dilatación• Casos de difícil geometría que no permiten simetría (medianera)
Las zapatas de medianería suelen ser rectangulares y lasde esquina de planta cuadrada
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TEMA 12 -10/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
ZAPATAS AISLADAS Las zapatas aisladas se pueden unir mediante vigas para:
Evitar desplazamientos laterales
Realizar el atado prescrito en la NCSE si a c > 0,16 g Resistir momentos o redistribuir cargas y presiones sobre el terreno
Soportar elemento constructivo (cerramientos, arranque escalera…)
En las vigas de atado hay que tener en cuenta: No se deberían hormigonar contra el terreno para que no estén
sometidas a esfuerzos indeseados
No apoyar directamente en terrenos expansivos o colapsables
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TEMA 12 -11/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
A partir de:
Planteamos:
Con una presión admisible “ qadm” estimada (fórmulas o tablas), por ejemplo:
En suelos granulares qadm≈10NSPT en kPa
En suelos cohesivos qadm ≈ qu
(En algún caso será conveniente restar el peso propio a esa qadm estimada)
Calculamos las dimensiones despejando: Si zapata cuadrada (zapata central o de esquina) con carga Q (kN) y área bxb (m):
(11)
PREDIMENSIONADO EN PLANTA. ZAPATAS
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TEMA 12 -12/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS Valores orientativos de presión admisible para predimensionamiento
(Código Técnico de la Edificación):TABLA D.25 ANEJO D
TABLA D.25 ANEJO D
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TEMA 12 -13/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
ZAPATAS COMBINADAS Y CORRIDAS Cuando el dimensionado de los cimientos da lugar a
zapatas aisladas muy cercanas, incluso solapadas, se
recurre a la unión de varias zapatas en una sola: ZAPATA COMBINADA cuando recoge dos o más pilares
ZAPATA CORRIDA cuando recoge tres o más pilares alineados
Esto ocurre: En terrenos de baja resistencia
Para evitar movimientos o asientos diferenciales entre varios pilares
Si en la base de pilar se producen momentos flectores importantes,ya que el conjunto puede servir para centrar la carga
Cuando hay pilares muy cercanos
La forma habitual en planta de las zapatas combinadases la rectangular
Pueden tener canto variable o constante
Un caso particular de zapata corrida es la empleada paracimentar muros
Ó
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TEMA 12 -14/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
POZOS DE CIMENTACIÓN Se realizan pozos de cimentación cuando:
El nivel de terreno resistente está algo profundo (3 a 4 metros) Se quiere contar con una sobrecarga para aumentar la resistencia
Se quiere alejar el plano de apoyo de la superficie (expansividad) Los pozos más habituales en edificación son de dos tipos:
Relleno de la excavación desde la cota de apoyo con hormigónpobre, situando la zapata encima: Si el suelo es expansivo puedeser necesario unir el hormigón pobre con la zapata, mediantearmaduras
Bajar la cota de zapata, elevando a continuación un plinto de granrigidez con el fin de evitar problemas de pandeo
(También pozos homogéneos de H.A./H.M.)
Al comprobarlos hay que incluir su peso propio
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TEMA 12 -15/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
COMPROBACIONES (CTE 4.2.3) Las comprobaciones para verificar una cimentación superficial
se basan los siguientes estados límite
ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS Hundimiento Deslizamiento
Vuelco
Estabilidad global
Capacidad estructural del cimiento ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformacionesdel terreno que se traducen en asientos,desplazamientos horizontales y girosde la estructura que si resultan excesivos pueden ocasionar pérdida de
funcionalidad, fisuraciones, grietas u otros daños Se debe verificar que:
• Los movimientos son admisibles para el edificio a construir
• Los movimientos inducidos no afectan a los edificios colindantes
Las limitaciones de movimiento dependen del tipo de edificio (CTE 2.4.3)
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TEMA 12 -17/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (I):
HUNDIMIENTO: El cociente entre la presión de hundimiento y lapresión actuante sobre el terreno no debe ser inferior al coeficiente deseguridad prescrito
DESLIZAMIENTO: El cociente entre la resistencia al corte en elcontacto terreno zapata y la carga horizontal actuante no debe serinferior al coeficiente de seguridad prescrito
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TEMA 12 -18/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
VUELCO: Se produce en cimentaciones poco cargadas con pequeño anchoequivalente cuando el movimiento predominante sea el giro. Debe comprobarseel coeficiente de seguridad al vuelco
ESTABILIDAD GLOBAL: Cuando se forma una superficie de rotura continuaque engloba una parte o toda la cimentación. Típico en cimientos próximos a la
coronación de taludes, o en medias laderas de estabilidad natural precaria
CAPACIDAD ESTRUCTURAL: “ La resistencia como elemento estructuralqueda verificada si el valor de cálculo del efecto de las acciones del edificio y delterreno sobre la cimentación no supera el valor de cálculo de la resistencia de lacimentación como elemento estructural”
COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (I):
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TEMA 12 -19/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformacionesdel terreno que se traducen en asientos, desplazamientos horizontales y girosde la estructura
Se debe verificar que:
• Los movimientos son admisibles para el edificio a construir• Los movimientos inducidos no afectan a los edificios colindantes
Las limitaciones de movimiento dependen del tipo de edificio
COMPROBACIONES. ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
(fig 4.9 CTE)
CO O O
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TEMA 12 -20/20- MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES – PROF. ANTONIO JARAMILLO MORILLA
COMPORTAMIENTO RIGIDEZ:
La distribución de tensiones bajo una zapata o una zapata corrida (bajo muro)depende de la rigidez de la zapata respecto al suelo:
• En general, las zapatas aisladas se comportan como rígidas respecto delterreno y la reacción se supone uniforme (o lineal si hay M). El CTE nos dá uncriterio para comprobar esta rigidez (ver tema 14). (Para tener idea orientativa,suele comportarse como rígida respecto al terreno con v ≤ 3.5h)
En vigas de cimentación (zapata corrida bajo pilares) y losas, normalmente ladistribución no se puede asimilar al modelo simplificado lineal y se calcula comocimentación flexible. (VER EN TEMA 14)
Se consideran estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en la direcciónprincipal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h (v ≤ 2h).
En Se consideran estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en ladirección principal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h (v ≤2h)
• Las zapatas se consideran flexibles en caso contrario (v>2h)
Respecto
al terreno
Estructural