domingo, 10 de enero de 2016

Asientos.

Tipos de asientos.


Los asientos son las deformaciones verticales que experimenta el terreno cuando sobre el mismo se aplica una carga.

 - El cálculo de asientos es uno de los problemas más complejos de la mecánica de suelos.
 - Existen múltiples procedimientos lo cual indica que ninguno es suficientemente bueno.
 - Existen métodos muy fiables que requieren gran número de parámetros del suelo, pero son muy costosos.

El asiento total de una cimentación puede calcular como la suma del asiento inmediato o instantáneo (si), más la suma del asiento de consolidación primaria (sc) más el asiento de consolidación secundaria, de reptación o fluencia (ss).
  • El asiento instantáneo:
 - Es un asiento elástico.
 - En terrenos arenosos compactos y rocosos, la mayor parte del asiento corresponde a éste.
 - En suelos saturados se asume que el asiento se produce sin cambio de volumen.
 - Tiene lugar de forma rápida.
  • El asiento de consolidación primaria:
 - Se produce por drenaje gradual del agua retenida en los poros de los suelos y reducción de los huecos.
 - Genera una reducción gradual de la presión intersticial generada por la aplicación de la sobrecarga.
 - La velocidad de consolidación depende, pues, de la permeabilidad del suelo.
 - Finaliza cuando el exceso de presión intersticial se vuelve nula.
 - El proceso puede durar desde segundos hasta siglos.
  • El asiento de consolidación secundaria:
 - Es el también llamado de reptación, fluencia lenta o "creep"
 - Se produce en algunos terrenos a presión efectiva constante.
 - La causa es la fluencia viscosa entre partículas, reorientación y/o rotura de granos de suelo.
 - Muy significativo en suelos con alto contenido en materia orgánica.

Zapatas de medianería y de esquina.

  • Las zapatas de medianería y de esquina aparecen cuando se disponen pilares junto a lindes de propiedad en las cuales la carga está prácticamente concentrada en el borde.
  • Formas de resolver la excentricidad de una zapata.
 - Dimensionarla con carga excéntrica (a) o uniforme (b), transmitiendo una tracción al forjado superior.
 - Dimensionarla unida mediante tirantes a las próximas (c, d) de manera que aquilibre la excentricidad.
 - Por medio de una viga centradora (e) compensando la excentricidad con zapatas cercanas.
 - Dimensionar una zapata  retranqueada de la fachada con una vida en voladizo para recibir el pilar (f,g).

La solución más interesante es la vida centradora ya que no transmite momentos al pilar (casos a y b) y porque no requiere cantos importantes de zapata.


El método consiste en enlazar la zapata de medianería a otra zapata interior mediante una viga que recibe el nombre de centradora porque, efectivamente, desempeña la misión de centrar la fuerza de reacción del suelo bajo la zapata de medianería



Fuente: https://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/ElementosConstruccion05.PDF

Conceptos 3ª parte.

Estados límites últimos: 


1. Hundimiento: es el cociente entre la presión de hundimiento y la presión transmitida al terreno por la cimentación. No debe ser inferior al coeficiente de seguridad prescrito por la normativa.

2. Deslizamiento: el cociente entre la resistencia al corte en el contacto terreno - zapata y la carga horizontal actuante. No debe ser inferior al coeficiente de seguridad prescrito.

3. Vuelco: se produce en cimentaciones poco cargadas con pequeñi ancho equivalente cuando el movimiento predominante sea el giro.
 - Debe comprobarse el coeficiente de seguridad al vuelco.
 - En general, no se considera la colaboración del empuje pasivo.

4. Estabilidad global: cuando se forma una superficie de rotura continua que engloba una parte o toda de la cimentación.

5. Capacidad estructural: cuando los efectos de las acciones en los elementos estructurales superan su capacidad resistente.
Fuente: CTE.

Estados límites de servicio: 

  • Las tensiones transmitidas por la cimentación dan lugar a deformaciones del terrreno que se traducen en:
 - Asientos.
 - Desplazamientos horizontales.
 - Giros de la estructura.

Se debe verificar que los movimientos son admisibles para el edificio a construir y los movimientos inducidos no afectan a edificios colindantes.

  • Comportamiento estructural: Rigidez.
La rigidez es el parámetro necesario para el cálculo estructural de la cimentación y el dimensionamiento de sus armaduras.

- La distribución de tensiones bajo una zapata corrida depende de la rigidez de la zapata respecto al suelo.
- En general si las zapatas son rígidas respecto del terreno, la reacción se supone uniforme.
- Se consideran estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en la dirección principal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h.
- Se consideran flexibles en caso contrario.

Fuente: CTE.



viernes, 8 de enero de 2016

Proceso constructivo de una zapata aislada.

En esta entrada vamos a ver con detalle cual es el procedimiento constructivo a seguir para la construcción de una zapata aislada.


1) Trazo y excavación de la zapata.

Un topógrafo ayudado de la estación total dictará dónde empezar a excavar a partir de unas estacas clavadas en el terreno o con pintura.
Una vez hecho el trazo de la zapata se procede a excavar hasta llegar al terreno resistente. En caso de que exista estudio de mecánica de suelos se deberá llegar a la profundidad que dicte el estudio.

Al llegar al estrato resistente se procederá a compactar con una compactadora de motor excéntrico para que vibre y comprima con el objeto de que el terreno obtenga deformaciones de cero y de esta manera evitar que el terreno se deforme con las cargas de la zapata.

2) Colocación del hormigón de limpieza.

Una vez compactado el terreno se precede a colar una plantilla de hormigón con una resistencia a la compresión de f 'c = 100 Kg. /cm2 y un espesor de 5 - 10 cm sin armado, esto con el objeto de evitar que se deteriore el suelo que ya esta preparado y compactado y en caso de lluvia que la estructura del terreno no se modifique

Hormigón de limpieza sin armado F'c=100kg/cm2

3) Colocación de acero inferior de la zapata.

Se procede a colocar el acero inferior de la zapata utilizando varilla de marcas reconocidas que nos garanticen una resistencia de f y = 4200 Kg. /cm2

La varilla deberá de tener un doblez en los extremos para garantizar la adherencia y el anclaje.

5) Colocación del acero vertical del pilar.

Se armara la columna, si la columna es de hormigón se construirá con su altura final más el anclaje de apoyo en el acero inferior de la zapata, si la columna es de acero, el armado de la columna se cortará a la altura del dado y deberá de tener incluida una placa metálica de apoyo de la columna con sus anclas.

6) Tras el armado se procederá al hormigonado y vibrado del hormigón con el objetivo de que sea más homogéneo.

7) Curado del hormigón.Los 7 días posteriores al hormigonado se deberá suministrar agua a la cimentación con el fin de evitar fisuras.

Aquí os dejo un vídeo explicativo del armado de la zapata aislada.




Además os adjunto mi videotutorial con la explicación del proceso constructivo de zapatas aisladas.







jueves, 7 de enero de 2016

Criterios para la elección del tipo de cimentación.

Factores que influyen:

  1. Tipo de terreno:
  • Capacidad portante: a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo.
  • Deformabilidad: Capacidad para sufrir deformaciones sin llegar a romperse y provocar su desprendimiento.
  • Nivel freático: contenido de agua del terreno.
  • Excavabilidad.
  • Alterabilidad.
  • Condiciones especiales como la expansividad o la colapsabilidad.
     2. Tipo de carga:
  • Formal (puntual, repartida...)
  • Temporal.
     3. Tipo de estructura.
  • Geometría de la cimentación.
  • Tolerancia de los asientos.
  • Sótanos.
     4. Interacción con edificios adyacentes. Se verá el procedimiento constructivo posible según la edificación existente.

Proceso de decisión

El cálculo de cimentaciones suele ser un proceso de TANTEO, es decir de aproximaciones sucesivas, por tanto durante el proceso de decisión consideraremos:

1º - Se intenta hacer una cimentación directa en la cota de fondo de la construcción mediante zapatas.

2º - Se analizan:

  • El riesgo de rotura del terreno,
  • Sus deformaciones;
3º - Si el terreno no es capaz de soportar esas cargas, se plantea:
  • Reducir las cargas transmitidas aumentando la superficie de apoyo, es decir una losa.
  • Transmitirla a niveles inferiores más resistentes con cimentaciones profundas (pilotes).
4º - También se tendrán en cuenta aspectos constructivos, la presencia del nivel freático o la influencia de/en construcciones cercanas.


Mapa esquemático del proceso de elección:


Fuente: Jose Mª Rodríguez Ortiz. (http://materias.fi.uba.ar/7411/curso/libros/OGM/OGM08.pdf)








Conceptos 2ª parte.

Conceptos generales en cimentaciones superficiales:


      3.  Pozos de cimentación:

Se podrán realizar pozos de cimentación cuando el terreno lo permita y la ejecución sea ventajosa con respecto a otras soluciones.
Los pozos más habituales en edificación son de dos tipos:
- El primero consiste en un relleno de la excavación desde la cota de apoyo con hormigón pobre, situando la zapata encima de éste de forma que se transmitan las cargas a la profundidad deseada.
- El segundo tipo, menos habitual, consiste en bajar la cota de zapata hasta alcanzar el nivel de terreno competente de apoyo, elevando a continuación un plinto de gran rigidez con el fin de evitar problemas de pandeo.

Fuente: CTE.


La comprobación de los estados límite último y de servicio se hará sobre el plano de apoyo elegido de forma análoga al de zapatas aisladas, añadiendo a las cargas transmitidas por la estructura el peso de la columna de hormigón pobre.


      4.  Emparrillados:

Cuando el terreno presente baja capacidad de carga y elevada deformabilidad, o bien muestre heterogeneidades que hagan prever asientos totales elevados y, consiguientemente, importantes asientos diferenciales, se podrá cimentar por el sistema de emparrillados.
En este caso todos los pilares de la estructura quedarán recogidos en una única cimentación, consistente en zapatas corridas entrecruzadas en malla habitualmente ortogonal. Al quedar así reunidos todos los apoyos de la estructura en una sola cimentación se podrá conseguir una considerable rigidización con el fin de disminuir el problema de la heterogeneidad del terreno impidiendo grandes asientos diferenciales.

      5.  Losas:

Se podrán emplear en los casos indicados en el apartado anterior o cuando el área cubierta por posibles cimentaciones aisladas o por emparrillados cubra un porcentaje elevado de la superficie de ocupación en planta del edificio.
Las losas de cimentación pueden ser de los siguientes tipos:

  • continua y uniforme. 
  • con refuerzos bajo pilares.
  • con pedestales.
  • con sección en cajón.
  • nervada.
  • aligerada. 

La losa recogerá los elementos estructurales del edificio y cubrirá el área disponible, dando así lugar a la mínima presión unitaria, pero a la máxima anchura de cimentación. 
Especialmente en el caso de suelos compresibles de gran espesor, estas consideraciones pueden dar lugar a asientos considerables a no ser que se planteen compensaciones de cargas

Las losas de cimentación se utilizarán preferentemente para reducir los asientos diferenciales en terrenos heterogéneos, o cuando exista una variabilidad importante de cargas entre apoyos cercanos. También podrá ser conveniente una solución mediante losa cuando, aunque el terreno de apoyo sea homogéneo y resistente, el edificio contenga sótanos y su cota inferior se sitúe por debajo del nivel freático. En estos casos se debe tener en cuenta los posibles empujes ascensionales del agua subálvea (subpresión) y los requisitos de estanquidad necesarios.

Conceptos 1ª parte.

Conceptos generales en cimentaciones superficiales:


  1. Cimentación directa
Una cimentación directa es aquella que reparte las cargas de la estructura en un plano de apoyo horizontal. Las cimentaciones directas se emplearán para trasmitir al terreno las cargas de uno o varios pilares de la estructura, de los muros de carga o de contención de tierras en los sótanos, de los forjados o de toda la estructura. Cuando las condiciones lo permitan se emplearán cimentaciones directas, que habitualmente, pero no siempre, se construyen a poca profundidad bajo la superficie, por lo que también son llamadas cimentaciones superficiales.
Fuente: CTE
Los tipos principales de cimientos directos y su utilización más usual son los siguientes:



  2.  Zapatas aisladas: 
Cuando el terreno sea firme y competente, se pueda cimentar con una presión media alta y se esperen asientos pequeños o moderados, la cimentación normal de los pilares de un edificio estará basada en zapatas individuales o aisladas.
En general, las zapatas interiores serán de planta cuadrada, tanto por su facilidad constructiva como por la sencillez del modo estructural de trabajo. Sin embargo, podrá convenir diseñar zapatas de planta rectangular o con otra forma, entre otros, en los siguientes casos: 
       a) las separaciones entre crujías sean diferentes en dos sentidos perpendiculares; 
       b) existan momentos flectores en una dirección; 
       c) los pilares sean de sección rectangular; 
       d) se haya de cimentar dos pilares contiguos separados por una junta de dilatación; 
       e) casos especiales de difícil geometría. 
Si los condicionantes geométricos lo permiten, las zapatas de medianería serán de planta rectangular, preferentemente con una mayor dimensión paralela a la medianería, y las de esquina de planta cuadrada.
Desde el punto de vista estructural se tendrán en cuenta las prescripciones de la instrucción EHE, y se considerarán estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v, en la dirección principal de mayor vuelo, sea menor o igual que dos veces el canto h (v ≤ 2h). Las zapatas se considerarán flexibles en caso contrario (v>2h).

Fuente: CTE


Las zapatas aisladas se podrán unir entre sí mediante vigas de atado o soleras, que tendrán como objeto principal evitar desplazamientos laterales. En especial se tendrá en cuenta la necesidad de atado de zapatas en aquellos casos prescritos en la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE vigente.
Podrá ser conveniente unir zapatas aisladas, en especial las fuertemente excéntricas como son las de medianería y esquina, a otras zapatas contiguas mediante vigas centradoras para resistir momentos aplicados por muros o pilares, o para redistribuir cargas y presiones sobre el terreno. En el caso de vigas de atado o vigas centradoras hormigonadas directamente sobre el terreno, deben considerarse los posibles esfuerzos derivados del asiento previsto en las zapatas unidas por ellas. Del mismo modo se considerarán los efectos derivados de cualquier otro movimiento relativo que pueda inducir esfuerzos sobre dichas vigas y sobre los demás elementos de cimentación unidos por ellas. En especial no se considera aconsejable recurrir al apoyo directo de las vigas de unión entre zapatas en el caso de cimentar sobre terrenos metaestables (expansivos o colapsables). 

       3. Zapatas combinadas y corridas:

Cuando la capacidad portante del terreno sea pequeña o moderada, existan varios pilares muy próximos entre sí, o bien las cargas por pilar sean muy elevadas; el dimensionado de los cimientos puede dar lugar a zapatas aisladas muy cercanas, incluso solapadas. 
En ese caso se podrá recurrir a la unión de varias zapatas en una sola, llamada zapata combinada cuando recoja dos o más pilares, o zapata corrida cuando recoja tres o más alineados.
El diseño de zapatas combinadas o corridas podrá ser recomendable para evitar movimientos o asientos diferenciales excesivos entre varios pilares, ya sea por una variación importante de sus cargas o por posibles heterogeneidades del terreno de cimentación.
Asimismo, si en la base de pilar se producen momentos flectores importantes, lo que puede dar lugar a excentricidades grandes, las zapatas combinadas y corridas podrán constituir una solución apropiada, ya que podrán facilitar que, en su conjunto, la carga total se sitúe relativamente centrada con el centro de gravedad de la zapata.
La forma habitual en planta de las zapatas combinadas será la rectangular, aunque ocasionalmente podrá resultar conveniente emplear zapatas combinadas de formas irregulares, particularmente de planta trapecial.
Un caso particular de zapata corrida será la empleada para cimentar muros. En el caso de muros de sótano en los que los pilares forman parte del muro sobresaliendo del mismo, el cimiento del muro más el pilar puede considerarse una zapata corrida que generalmente tendrá un ensanchamiento en la zona del pilar en sentido transversal.