Cimentaciones CTE
viejovladi1431 de Julio de 2012
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Cátedra de Ingeniería Rural
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola de Ciudad Real
Tema 24
: CIMENTACIONES
- Generalidades.
- Requisitos de una buena cimentación.
- Exploración del terreno.
- Clasificación de las cimentaciones.
- Verificaciones en la cimentación.
- Estado límite último de hundimiento.
- Estado límite último de deslizamiento.
- Estado límite último de vuelco.
- Estados límites de servicio.
- Cálculo estructural de las zapatas aisladas. Clasificación previa. Flexión,
cortante, punzonamiento, adherencia.
- Cálculo estructural de zapatas corridas.
- Cálculo de zapatas de hormigón en masa.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Cimentaciones. Zapatas aisladas.
Elementos de Construcción
Tema 4 del libro
Autores: Luis López García y Jesús Antonio López Perales
ISBN: 84-8250-018-X
Edita: Universidad de Castilla-La Mancha (1.999)
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Tema 4
CIMENTACIONES. ZAPATAS AISLADAS.
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. GENERALIDADES
La cimentación constituye el elemento intermedio que permite transmitir las
cargas que soporta una estructura al suelo subyacente, de modo que no rebase la
capacidad portante del suelo, y que las deformaciones producidas en éste sean
admisibles para la estructura.
Por tanto, para realizar una correcta cimentación habrá que tener en cuenta las
características geotécnicas del suelo y además dimensionar el propio cimiento como
elemento de hormigón, de modo que sea suficientemente resistente.
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. REQUISITOS DE UNA BUENA CIMENTACION.
Deberá cumplir tres requisitos fundamentales:
a). El nivel de la cimentación deberá estar a una profundidad tal que se encuentre
libre del peligro de heladas, cambios de volumen del suelo, capa freática,
excavaciones posteriores, etc.
b). Tendrá unas dimensiones tales que no superen la estabilidad o capacidad portante
del suelo.
c). No deberá producir un asiento en el terreno que no sea absorbible por la
estructura.
Muchos suelos, fundamentalmente los que tienen arcillas expansivas, varían
mucho de volumen según su contenido de humedad. Dichos suelos deberán evitarse o
recurrir a unas cimentaciones más profundas que apoyen en terrenos más estables.
Otras veces, sin llegar al caso anterior, las alternancias de estaciones secas y
húmedas o la proximidad de árboles caducifolios con riego o la rotura de conducciones
de agua generan hinchamiento del suelo que pueden producir el fallo de la estructura.
Por ello conviene alejar la cimentación de todas las causas citadas como medida de
precaución.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
También es importante la existencia de cimentaciones colindantes. Deberán estar,
si es posible, a la misma profundidad. En el caso de tener que profundizar más deberán
tomarse las precauciones necesarias y tener el mínimo tiempo posible descubierta la
excavación para producir la menor variación en el contenido de humedad del suelo.
Siempre es preferible alejar lo más posible las cimentaciones de construcciones
contiguas.
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. EXPLORACION DEL TERRENO.
La exploración del terreno es necesaria para proporcionar al ingeniero proyectista
datos sobre:
a). La profundidad de la capa freática.
b). Las diferentes capas del terreno conociendo su inclinación, espesor y
características mecánicas (compresión simple, ensayo triaxial, etc.) y químicas
(sulfatos, carbonatos, etc.).
c). Muestras del suelo para conocer otras características mecánicas y la capacidad de
asientos sobre suelos inalterados.
El número y profundidad de las tomas a realizar, bien mediante excavaciones o
mucho más frecuente mediante sondeos mecánicos, se especifica en el documento DB-
SE-C del vigente Código Técnico.
En primer lugar se clasifica la obra en función de su tipología según la siguiente
tabla:
Seguidamente se determina el tipo de terreno:
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Con carácter general el número de puntos de muestreo será tres. Las distancias
máximas entre puntos de muestreo y profundidades orientativas se determinan en la
siguiente tabla:
El mínimo número de sondeos mecánicos, y porcentaje de sustitución por
pruebas continuas de penetración es el siguiente:
Los valores y especificaciones que deben proporcionar los estudios geotécnicos
con carácter general son:
Cota de cimentación.
Presión vertical admisible (hundimiento).
Presión vertical de servicio (asientos tolerables).
Módulo de balasto, empujes activo, pasivo y de reposo.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Asientos diferenciales esperables y admisibles.
Situación del nivel freático.
Agresividad del terreno y de las aguas.
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. CLASIFICACION DE LAS CIMENTACIONES.
Una primera clasificación divide las cimentaciones en dos grupos:
- Superficiales: cuando el nivel de cimentación es inferior a cuatro veces la
dimensión menor del cimiento.
- Profundas: cuando el nivel es superior a diez veces la dimensión menor.
Entre ambos grupos evidentemente hay gran cantidad de casos intermedios.
Dentro de las cimentaciones superficiales nos encontramos a su vez los diferentes
tipos que aparecen en las figuras 1 y 2.
Es también interesante la clasificación de las zapatas, según la relación entre sus
dimensiones, en rígidas y flexibles (figura 3).
Dentro de las cimentaciones profundas el caso más común es el de pilotes cuyos
diferentes tipos y organización se representan en las figuras 4 y 5.
Figura 1: Diferentes tipos de cimentaciones superficiales.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Figura 2: Otros tipos de cimentaciones superficiales
Figura 3: Zapatas rígidas y flexibles.
Figura 4: Pilotes prefabricados e in situ.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Figura 5: Cimentaciones profundas. Vista espacial.
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. VERIFICACIONES EN LA CIMENTACIÓN.
A) ESTADOS LÍMITES ÚLTIMOS.
Los coeficientes de seguridad a utilizar son los siguientes:
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Siendo:
coeficiente parcial de resistencia.
R
coeficiente parcial para las propiedades de los materiales.
M
coeficiente parcial para el efecto de las acciones
E
coeficiente parcial para las acciones
F
Los estados límites últimos son:
- Hundimiento.
- Deslizamiento.
- Vuelco.
- Estabilidad global del terreno en el entorno de la cimentación.
- Capacidad estructural del cimiento (según EHE).
B). ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO.
Los asientos admisibles son los asientos totales y diferenciales que puede soportar
la estructura con sus forjados y tabiques, sin que se produzcan daños incompatibles con
el servicio de la misma o en caso extremo su rotura.
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Los asientos diferenciales se miden en función de la distorsión angular que se
produce por la diferencia de asientos totales entre dos cimentaciones separadas una
distancia determinada.
Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la tensión del terreno
bajo las diferentes cimentaciones sea la misma. No obstante, como el terreno no es
homogéneo ni las dimensiones de las cimentaciones son constantes, siempre se
producirán inevitablemente asientos diferenciales.
En las cimentaciones deberán limitarse los siguientes parámetros:
- Asiento total S
.
A
- Asientos diferenciales d
.= S
- S
AB
B
A.
S
- Distonsión angular
ß =
AB
L
AB
AB
- Inclinación
- Distorsión horizontal.
Los valores máximos, salvo especificaciones concretas serán los siguientes:
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. ESTADO LÍMITE DE HUNDIMIENTO.
R .
La tensión admisible del terreno para el cálculo será Rd =
k
R
Los valores que puede adoptar son los siguientes:
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Cimentaciones. Zapatas aisladas
Esta tabla puede detallarse, para zapatas de cimentación, en función de
considerar la cohesión del terreno C
, el ángulo de talud natural f , la profundidad de
K
cimentación D y la relación B’/L’ de las dimensiones del ancho equivalente del
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