DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS DE EDIFICACIÓN DOCUMENTO ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 1/9 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. DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 2/9 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 3/9 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 4/9 5. ZAPATAS DE MEDIANERÍA • Sin viga centradora 9 Dimensionado en dirección a2: 9 Dimensionado en dirección b2: • 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 5/9 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 6/9 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 7/9 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 8/9 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 DOCUMENTO PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN EE6 9/9