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DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS DE EDIFICACIÓN
DOCUMENTO
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
EE6
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06 de Abril de 2009
PROYECTO DE CIMENTACIONES
(Documento en borrador, en elaboración)
1. CIMENTACIONES MEDIANTE ZAPATAS. GENERALIDADES
•
Tipos de zapatas:
o
Zapatas rígidas:
v ≤ 2h
Método de bielas y tirantes
No es necesaria comprobación a punzonamiento ni cortante.
o
Zapatas flexibles:
v ≥ 2h
Método general de flexión.
Comprobación a cortante y punzonamiento.
•
Canto:
h ≥ 250 mm
h ≥ lb (compresión) + recubrimiento
hormigón de limpieza HL (≥ 100mm)
•
Comprobación de tensiones:
siendo σk, med = Nk/ab
σk, med ≤ σadm,
siendo σk, máx = Nk/ab ± Mk/(ab2/6) ≥ 0
σk, máx ≤ 1.25 σadm,
incluyendo peso propio zapata y acciones sobre ella (tierras,…)
•
Dimensionado:
sin incluir peso propio de la zapata ni acciones sobre ella (tierras,…)
•
Armado:
armadura en la cara inferior con diámetros Ø ≥ 12 mm
cuantías geométricas mínimas: B400S: 1.0‰; B500S: 0.9‰ (EHE-08 art. 42.3.5)
2. ZAPATAS RÍGIDAS. DIMENSIONADO MEDIANTE EL MÉTODO DE BIELAS Y TIRANTES
Este apartado contiene un resumen sobre el dimensionado de zapatas rígidas, basado en los siguientes documentos:
•
•
•
Instrucción de hormigón estructural: EHE (art. 58)
Monografía M-6 de ACHE
Guía de aplicación de la EHE a la edificación (2002)
El método de bielas y tirantes (ver Documento BC3) es un procedimiento de análisis estructural para el dimensionado
en E.L.U., que consiste en discretizar un medio continuo en un sistema de elementos discretos que trabajan únicamente
a esfuerzo axil. El modelo se compone de tres elementos: bielas (elementos comprimidos), tirantes (elementos
traccionados, encarnados en H.A. por las armaduras) y nudos (uniones entre las barras).
Para garantizar un buen funcionamiento en E.L.S., el modelo debe cumplir:
•
•
•
•
•
La orientación de las barras debe acercarse a la distribución elástica de tensiones. No obstante, en muchos casos,
las armaduras no podrán orientarse según las direcciones principales de tracción.
Deberá minimizarse la longitud de los tirantes.
El modelo resultante deberá ser un sistema isostático en equilibrio con las acciones.
Limitación de la tensión de cálculo del acero: fyd ≤ 400 N/mm2 (mínima energía de deformación; control de la
fisuración).
Los ángulos entre las barras no deben ser inferiores a 30º.
A continuación se presentan los 4 posibles casos de zapatas rígidas, en función de la excentricidad de la carga sobre el
soporte, y la distribución de tensiones sobre el terreno bajo la zapata.
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CASO 1
CASO 2
Soporte a compresión simple
Soporte a compresión compuesta
CASO 3
CASO 4
Soporte a flexión compuesta
Terreno bajo zapata comprimido en su totalidad
Soporte a flexión compuesta
Terreno bajo zapata comprimido parcialmente
Nota: En los casos 2 y 3 la posición de R2d vendrá dada por el centro de gravedad del trapecio: x =
b
2 ⋅ σ máx + 2σ med
3 σ máx + σ med
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3. ZAPATAS FLEXIBLES
•
•
•
•
•
Dimensionado a momento flector con el momento máximo en sección situada a “0.15a” de la cara del soporte,
hacia su interior, siendo “a” el lado del soporte
Dimensionado a esfuerzo cortante con el cortante máximo en sección situada a una canto “d” de la cara del
soporte
Dimensionado a punzonamiento (ver documento EE4)
Comprobación del anclaje (EHE-08, art.58.4.2.1.1)
Distribución de las armaduras en zapatas rectangulares:
9 Reparto uniforme de la armadura en la dirección a’ del lado mayor de la zapata
9 Reparto en la dirección menor b’ de la zapata:
o La armadura (Atotal ) [2b’/(a’+b’)] se repartirá uniformemente en el ancho b’ (no menor que a+2h)
o El resto de la armadura se repartirá uniformemente en el ancho a’-b’
4. VIGAS DE ATADO Y VIGAS CENTRADORAS
•
Vigas de atado
o Arriostramiento entre zapatas frente a acciones horizontales
o Obligatorias en construcciones situadas en zona sísmica
o Dimensionado: canto h ≥ L/20, siendo L la distancia entra caras de las dos zapatas adyacentes
•
Vigas centradoras
o Utilizadas en zapatas de medianera o de esquina (y encepados de 1 y 2 pilotes) para centrar la carga
mediante el trabajo a flexión de vigas con canto similar al de las zapatas
o Requiere otra zapata próxima suficientemente cargada
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5. ZAPATAS DE MEDIANERÍA
•
Sin viga centradora
9
Dimensionado en dirección a2:
ƒ
ƒ
9
Dimensionado en dirección b2:
ƒ
ƒ
•
Viga en voladizo
Sección (b1+h) x h
Losa en voladizo
Luz L = b2/2
Con viga centradora
9 Dimensionado en dirección b2: como zapata rígida o flexible de vuelo Lv
9 Dimensionado en dirección a2: armadura necesaria para resistir un 25% del momento resistido
en la dirección b2
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6. EJEMPLO DE ZAPATA DE MEDIANERÍA CON VIGA CENTRADORA
Nota: Ver “Guía de aplicación de la Instrucción de Hormigón Estructural. Edificación (2002)” , ejemplo nº2
Dimensionado de zapatas con viga centradora para un edificio de oficinas con soportes de 400 x 400 mm. En la figura se
indican los esfuerzos a nivel de la cimentación en valor característico.
Materiales:
• Armaduras B400S
• Hormigón: HA-25/B/20/IIa
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7. Zapatas combinadas
•
•
Solución en situaciones de cargas importantes, terreno de mala calidad y zapatas próximas
Armado a dos caras
8. Losas de cimentación
•
•
•
Solución en situaciones similares al caso anterior, cuando se produce de forma repetida con muchas o
todas las zapatas del edificio
Imprescindible en casos de nivel freático por encima de la cota superior de la cimentación
Armado en dos direcciones y a dos caras
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9. EJEMPLO DE ENCEPADO
Nota: Ver “Guía de aplicación de la Instrucción de Hormigón Estructural. Edificación (2002)” , ejemplo nº3
Encepado de dos pilotes de ɸ 550 mm, armados con 6ɸ12 mm, para cimentar un soporte de 500x500 mm armado con
8ɸ16mm con un esfuerzo normal Nd = 2.240 KN. La separación entre ejes de pilotes es de 1.65 m.
Materiales:
•
•
Armaduras B400 S
Hormigón HA-25/B/20/IIa
Recomendaciones:
•
Vuelos del encepado hasta la cara del pilote
9
9
•
≥ ɸ/2, siendo ɸ el diámetro del pilote
≥ 250 mm
Canto del encepado:
9 ∼ mitad del intereje de los pilotes
9 > ɸ, siendo ɸ el diámetro del pilote
9 ≥ 400 mm
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