Programa Para El Estudio, Diseño Y cálculo De Zapatas De Hormigón Armado.

Universidad de Huelva

PROYECTO FIN DE CARRERA

Autor: Manuel Brey Giménez

Ingeniería Técnica Industrial

Especialidad: Mecánica

Sección: Estructuras e instalaciones industriales

Tutor: Javier Pajón Permuy

INDICE

Programa para el estudio, diseño y cálculo

de zapatas de hormigón armado.

1. Cimentación.

1.1 Introducción.

1.1.1. Generalidades.

1.1.2. Condiciones que determinan la cimentación.

1.2. Cimentaciones de hormigón armado.

1.2.1. Generalidades.

1.2.2. Zapatas. Generalidades. Tensiones sobre el terreno.

1.2.2.1. Tipos de zapatas.

1.2.2.2. Carga admisible sobre el terreno.

1.2.2.3. Asientos admisibles y previsibles.

2. Memoria de cálculo.

2.1. Descripción del proyecto.

2.2. Hipótesis realizadas.

2.2.1. Convenio de signos y unidades.

2.2.2. Comportamiento elástico del terreno.

2.2.3. Método de cálculo.

2.2.3.1. Determinación de la resistencia de cálculo del hormigón.

2.2.3.2. Determinación de la presión admisible.

2.2.3.3. Determinación de los coeficientes de seguridad.

2.2.3.4. Determinación de las armaduras de tracción.

2.2.3.5. Comprobación a cortante y a punzonamiento.

2.2.3.6. Comprobación de adherencia.

2.2.3.7. Comprobación de deslizamiento.

2.2.3.8. Comprobación al vuelco.

2.2.4. Distribución de tensiones del terreno.

2.2.5. Implementación de la EHE.

3. Instalación del programa.

4. Uso del programa:

4.1. Opciones comunes.

4.1.1. Opción nuevo.

4.1.2. Opción ayuda.

4.1.3. Opción cerrar.

4.1.4. Opción minimizar.

5. Nota del autor:

6. Requisitos mínimos:

7. Bibliografía:

Cimentación

1. Cimentación.

1.1 Introducción.

1.1.1. Generalidades.

La estructura va a ser la parte del edificio encargada de soportar todas las cargas que actúan en ella y transmitirlas al terreno. Para ello necesitamos de un elemento intermedio entre la estructura y el terreno para repartir esas cargas de forma apropiada para que el terreno sea capaz de absorberlas; es a este elemento intermedio al que se le conoce como Cimentación.

El cimiento es por tanto aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas actuantes sobre la totalidad de la construcción al terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a la de la estructura, la cimentación posee un área en planta muy superior a la suma de las áreas de todos los pilares y muros de carga.

Lo anterior conduce a que los cimientos sean en general piezas de volumen considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Se construyen normalmente de hormigón armado, y, en general, se emplea en ellos hormigón de calidad relativamente baja (fck = 25 MPa), ya que no resulta económicamente interesante el empleo de hormigones de resistencias mayores.

La interacción suelo-cimiento es importante para el cálculo de la cimentación y a su vez depende fuertemente de las deformabilidades relativas del suelo y del cimiento.

Toda la cimentación ha de garantizar, de forma permanente, la estabilidad de la obra que soporta, por lo que han de contar con un coeficiente de seguridad adecuado frente al hundimiento; y sus asientos deben ser compatibles con la capacidad de deformación de la estructura cimentada y con su función.

1.1.2. Condiciones que determinan la cimentación.

Como hemos dicho anteriormente la cimentación es el elemento que va a poner en contacto la estructura y el terreno. Luego será el sistema formado por el terreno y la estructura quien nos va ha fijar las condiciones para determinar la cimentación adecuada.

Entre las CONDICIONES QUE IMPONE EL TERRENO podríamos enumerar:

- Fatiga de rotura del terreno.

- Profundidad a la que se encuentra el estrato resistente.

- Capacidad de deformación del terreno.

- Variaciones en el nivel freático, si lo hubiese.

- Cota de heladicidad del terreno.

- Huecos.

- Porosidad.

- Peso específico. Densidad.

Entre las CONDICIONES QUE IMPONE LA ESTRUCTURA podemos anotar:

- Magnitud de las cargas que actúan.

- Grado de rigidez de la estructura.

A todas estas condiciones se las llama CONDICIONES INTRÍNSECAS AL SISTEMA formado por el terreno y la estructura.

Deben tenerse en cuenta, también, unas CONDICIONES EXTRÍNSECAS AL SISTEMA, es decir, en el caso de que no hayamos concretado el tipo de cimentación, teniendo en cuenta las intrínsecas, o en el de que existan unas condiciones especiales que nos obliguen a determinar una solución específica, habrá que tenerlas en cuenta a la hora de la determinación final del tipo de cimentación.

Pasemos a comentar someramente estas condiciones.

Condiciones que impone el terreno:

- Fatiga de rotura del terreno: Recordemos que llamaremos fatiga de rotura de un terreno a la presión máxima que acepta un terreno produciéndose en él deformaciones proporcionales; en el momento en que estas deformaciones ya no son proporcionales, decimos que el terreno se "rompe".

A este valor de la fatiga de rotura del terreno le aplicamos un coeficiente de seguridad y obtenemos la fatiga admisible, valor máximo de la presión a la que vamos a someter al terreno.

Este valor va a ser determinante de la superficie de cimentación, ya que una vez conocida la carga que debemos transmitir al terreno, la debemos repartir a una cierta superficie, de manera que no se alcance la fatiga admisible.

- Profundidad a la que se encuentra el estrato resistente: La profundidad nos determinará el tipo de cimentación, como veremos más adelante, pudiendo aprovechar, si ésta es importante, el rozamiento que se producirá entre las paredes de la cimentación y el terreno, absorbiéndose de esta forma parte de la carga

- Capacidad de deformación del terreno: Esta propiedad nos influirá en la fatiga de rotura del terreno por un lado, y por otro deberemos tener en cuenta qué tipo de estructura vamos a cimentar sobre ese terreno y las posibilidades de aquella para deformarse solidariamente con el terreno.

- Variaciones en el nivel freático: La variación del nivel freático va a modificar los terrenos. Así pues, si aumenta la cantidad de agua en un terreno coherente, se va a modificar su cohesión y su tensión admisible; si el terreno es un terreno no coherente, lo que se va a modificar es su tensión admisible, pero no se varia el rozamiento entre las partículas.

En el primer caso, una vez modificado el terreno por la presencia de agua, el terreno variará su volumen bajo la acción de las cargas, lentamente, hasta llegar a expulsar el agua.

En cambio en el segundo caso no se modificará el volumen.

- Cota de heladicidad del terreno: Afectará también a la tensión de rotura del terreno, ya que un terreno helado disminuye su tensión de rotura al interponerse entre sus partículas pequeñas agujas de hielo.

Pasemos ahora a las condiciones que impone la estructura:

- Magnitud de las cargas que actúan: Íntimamente relacionada con la fatiga de rotura del terreno a la hora de determinar la superficie de cimentación.

- Grado de rigidez de la estructura: Como decíamos antes, las deformaciones que se producen en el terreno deberán ser absorbidas por la estructura sin lesionarse, por lo que si contamos con un terreno muy deformable deberemos proyectar un tipo de estructura poco rígida y viceversa.

En cuanto a las condiciones extrínsecas al sistema podemos citar:

- Grado sísmico de la región: Una vez determinada la cimentación, y dependiendo de la posibilidad de un movimiento sísmico, deberemos implementar la solución de cimentación con unas características especiales.

Condiciones económicas: En ocasiones esta condición acaba de definir el tipo de cimentación, puesto que la realización de una cimentación se puede hacer en extremo costosa económicamente y habría que plantearse otro tipo de cimentación.

1.2. Cimentaciones de hormigón armado.

1.2.1. Generalidades.

En este apartado haremos referencia a las cimentaciones de hormigón armado de empleo más frecuente en edificación: zapatas, losas y pilotes.

El proyecto de la cimentación de un edificio es un problema relativamente complejo, que debe ir precedido por un estudio del terreno, en el que se consideran el tipo de suelo, su granulometría, plasticidad, humedad natural, consistencia y compacidad, resistencia, deformabilidad, expansividad, agresividad; la situación del nivel freático; las posibles galerías y conducciones existentes en la zona, las estructuras colindantes; etc.

Toda cimentación ha de garantizar, de forma permanente, la estabilidad de la obra que soporta. Las cimentaciones deben contar, pues, con un coeficiente de seguridad adecuado frente al hundimiento; y sus asientos deben ser compatibles con la capacidad de deformación

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