L9 Zapata aislada - tocasa.es

1 Cimentaciones SuperficialesIntroducci n (condiciones de uso) Cimentaciones superficiales y y tensiones sobre el terreno. Tensi n admisible adm. Distribuci n tensiones en Zapata y terreno (c lculo geot cnico).Teor a general de la flexi n compuesta Centro de presiones. N cleo central de inercia. Tensi n normal unitaria m xima. Caso de excentricidad nica Fuerza con direcci n arbitraria o fuera del n cleo sobre las cimentaciones Traslado vectorial base de la cimentaci de presiones en zonas: I - II III Abacos de Plock y del Comprobaci n al vuelco y deslizamientoPractica Reacciones del terreno sobre una Zapata aisladaTom s Cabrera ( )1 Introducci nTom s Cabrera ( )La CIMENTACI Nes aquella parte de la estructuraencargada de transmitir las cargas al terreno.(La interacci n suelo-cimiento es muy importante para el c lculo de la cimentaci n y aqu nuestros conocimientos sobre el c lculo de las deformaciones del terreno son todav a escasos, utiliz ndose normalmente el coeficiente de balasto)a/ Superficiales 1 Clasificaci n de las n de las cimentacionesTom s Cabrera ( )b/ Superficiales2c/ ProfundasEMPARRILLADOLOSA o PLACAPILOTES PREFABRICADOSPILOTES INSITU 3 Concepto de rigidez estructuralTom s Cabrera ( )Seg n las caracter sticas del terreno, las cimentaciones pueden resolverse mediantezapatas o losas (cimentaciones superficiales), o mediante pilotes (cimentaciones profundas), la soluci n de pozos de cimentaci n puede considerarse como intermedia entre las dos anteriores no plantea problemas especiales.

2 (Elemento estructural)Hormig n pobreZapataPilarPOZO CIMENTACI NNdBA / 2A / 2 Zapata R gida vuelo 2hSe emplean cuando se verifica simult neamente:1 / El terreno tiene en superficie una resistencia media o alta en relaci n con las cargas de la / El terreno suficientemente homog neo como para que no sean de temer asientos diferenciales entre las distintas d Compresi n Tracci n0,85 dZAPATA= cimentaci n directa en zonas aisladasSon el tipo m s frecuente de cimentaci r gida. Rigidez cimentaci nRigidez cimentaci n directa CTE(anejo E)ksB Coeficiente de balasto de Winkler 1875 Tom s Cabrera ( )hV maxEHE 08Ic= B*h3/125 EncepadosTom s Cabrera ( )PilotesEncepadoSe definen como encepados r gidas aquellos cuyo vuelo no supera al doble del canto y como flexibles aquellos cuyo vuelo lo supera------Tracci n Compresi n6 Tom s Cabrera ( )Zapatas flexibles (V 2H)Hay que comprobar en ambas direcciones si la Zapata no es en las cuatro barras perimetrales.

3 Hecho que se consigue armando la Zapata con una parrilla SOLDADAS:Para zapatas flexibles (V 2H) y tambi n para zapatasR gidascon relaci nV/H>1Se puede eliminar la patilla de anclaje sustituy ndola por soldaduraSin patilla7 Zapatas flexibles en paraboloides hiperb licosTom s Cabrera ( )8 Losa de cimentaci nTom s Cabrera ( )9 Cimentaciones profundasTom s Cabrera ( ) por fustePilotes por punta10 Cargas y tensiones sobre el terrenoTom s Cabrera ( )a/ Para el c lculo geot VVxahora HxVyahora HyYXhabMxMyVHxHySe trabaja en ESTADO L MITE DE SERVICIOA cciones caracter sticas y comprobaci n de tensiones admisibles, considerando las acciones transmitidas por la estructura y el peso del elemento de cimentaci cuanto al peso del suelo que descansa sobre la Zapata , si es el caso, parece l gico prescindir de l, ya que el suelo de la base estaba en equilibrio con dicho peso (siempre que no se aumente con m s terreno) antes de efectuar la excavaci cargas transmitidas por la estructura la terreno provocan en ste unas ciertas evaluaci n de estas tensiones interesan desde dos puntos de vista:a/ C LCULO GEOT CNICO: Es necesario comprobar que la tensi n que act a sobre el terreno es admisible.

4 (no provoca la rotura del terreno ni asientos intolerables).b/ C LCULO ESTRUCTURAL: Es necesario comprobar que los elementos de cimentaci n (en este caso zapatas) son capaces de soportar las reacciones del terreno sobre para el c lculo estructural zapatas1 dTom s Cabrera ( )Se trabaja en ESTADO L MITE LTIMOA cciones mayoradas, contando tan s lo las acciones transmitidas por la estructura. Es, decir, NO se considera el peso propio de la Zapata si como es usual, esta se hormigona de forma continua. La reacci n del terreno debida al peso del hormig n fresco se produce sobre un cuerpo libremente deformable y no produce tensiones. Tampoco se considera el peso del suelo que descansa sobre la **0, 85 DRTdXAs fydd==a0,15 aS1S10,15 aS1aS1S1 Zapatas R gidas: bielas y tirantesZapatas Flexibles: teor a general flexi nSecci n referencia Momento flector = S1 Canto mec nico til d en cara pilar1 dArmadura cara superior zapatadS3S3S1dBLVhabACCortante: secci n referencia S3(A C)Punzonamiento.

5 Secci n referencia S2a trazosAaNdMd2d2daB2d2dbaabd1 d 1dS1 Armadura superiorArmadura inferior1d h m nimo Zapata armada = 25 cm hm nimo encepado = 40 cm hm nimo Zapata en masa = 35 cm0,85 dTdd1d 2d 12 Distribuci n de tensiones en el terreno (c lculo geot cnico)Tom s Cabrera ( )Tanto para el c lculo geot cnico como para el estructural debemos conocer la distribuci n de tensiones en el terreno, que depende fundamentalmente del tipo de suelo y de la rigidez de la cilmente se comprende que a n en el caso de Zapata r gidacon carga centrada, la distribuci n de tensiones no puede ser uniforme, ya que en los bordes de la misma habr a un salto la ley seria R gida:Para suelos cohesivos (arcillas), la ley es como la dibujada en la figura suelos sin cohesi n (arenas), como en la figura b, mayor en el centro que en los bordes, debido a que el suelo situado debajo de los mismos resiste menos puesto que puede fluir Flexible:En el caso de Zapata flexible, las tensiones en las proximidadesde los bordes disminuyen en ambos tipos de suelo, debido a la deformaci n de la Zapata .

6 Y aumentan , por lo tanto en el centro de las mismasPara suelos cohesivo, figura suelos sin cohesi n, figura n de tensiones en el terreno figura tomada del r gidasuelo sin cohesi nZapata r gidasuelo cohesivoZapata flexiblesuelo cohesivoZapata flexiblesuelo sin cohesi nDistribuciones empleadas en la pr cticaab cd13 Teor a general Flexi n compuestaTom s Cabrera ( )FLEXI N COMPUESTA ( ecuaci n de Navier)Cuando una secci n est solicitada por un momento flector y la resultante de fuerzas ( a la izquierda o a la derecha de la secci n) tiene componente normal, diremos que est sometida a flexi n superposici n la tensi n normal en un punto P (x z) ser : = NMyMzpAIzyIzy0= NMyMzAIyzIzyAxil N Flector MF Axil N con excentricidades: (u,v)El eje neutro es el lugar geom trico de la secci n de tensi n axil nula, luego su ecuaci n ser : Secci n recta p(zy) +(u v) zzyyu = My / Nv = Mz / NClaude-Louis Navier(1785 -1836)Flexi n compuesta <> Compresi n compuestaFlexi n esviada14 Aplicaci n a fuerzas axiles exc ntricasTom s Cabrera ( )Este caso queda reducido a una resultante N paralela al eje x y aplicada en un punto (u, v), con tal que se cumpla.

7 22** = =+ +yzNMy Mz NNu NvpAIy Iz AAi Azizyy22**1 =++ yzNu viyizpA22**01yzuz vyii=+ +22**1+= yzuviizyLa tensi n normal unitaria en un punto p(z, y)El signo de las tensiones depende ahora s lo deNCuando existen tracciones+y compresiones En la base de las zapatass lo existen compresionesy stas tienen el signo +La ecuaci n del eje neutroQue representa una recta:(az +by +c = 0) p(zy)+cT +z y c T+c My = N *uMz = N * vMz:My:N:En este caso:+My = N * u Mz = N * +v Mz+My15 Elipse central inercia, polo, polar y antipolarTom s Cabrera ( )A cada posici n de Nle corresponder un eje neutro en funci n de las coordenadas de su punto de aplicaci n (u,v)llamado Centro de ecuaci n de la elipse central de inercia es:La polar del centro de presiones P (u,v)respecto a ella es:La antipolar del punto P(sim trica respecto del c.)

8 D. g.) es:Comparando, podemos enunciar:El eje neutro es la antipolar de centro de presiones respecto a la elipse central de inercia de la secci +=22**1yzzu yvii+=22**1+= yzzyiiuvRec procamente el centro de presiones correspondiente a un determinado eje neutro es el antipolo de tal eje con relaci n a la elipse central de el centro de presiones describe una recta, el eje neutro gira alrededor del antipolo de la procamente si el eje neutro gira alrededor de un punto fijo, el centro de presiones describir la antipolar de dicho puntoPPPolar de PPolar de PAntipolarde PAntipolarde PElipse central de inerciaElipse central de inercia16N cleo central de inerciaTom s Cabrera ( )Para determinados materiales tiene especial inter s que queden sometidas sus secciones a esfuerzos normales unitarios del mismo signo ( usualmente compresi n como en los terrenos).

9 Para que esto ocurra el centro de presiones deber ocupar posiciones tales que su l nea neutra quede fuera de la secci n considerada. Definiremos por tanto como N CLEO CENTRAL:El lugar geom trico de los antipolos de las rectas envolventes al recinto convexo que contiene a la secci n ficamente el n cleo central puede obtenerse as : Dada una secci n recta y obtenido su centro de gravedad G, su ejes principales y centrales Z,Yy su elipse central de inercia de semiejes GSy GDTrazada una tangente MPal recinto convexo que contiene la secci n considerada, unimos P con R y M con GS = izGT= GD = iyPor Ttrazamos perpendicular aMT y por Rperpendicular a RP, las intersecciones ( Fy H) de dichas perpendiculares con los ejes coordenados nos definen la abscisa y ordenada respectivas del punto Aantipolode antipolos de las envolventes del contorno del recinto convexo que contiene la secci n nos definen el contorno del n cleo central.

10 Rec procamente las antipolares del contorno del recinto convexo que contiene la secci n son envolventes del n cleo cleo central de inercia en forma gr ficaTom s Cabrera ( )Lugar geom trico de los antipolos de las rectas envolventes al recinto convexo que contiene a la secci n ficamente se pueden trazar la polar de un punto polo P (centro de presiones) respecto de una elipse (elipse central de inercia) siguiendo el mismo procedimiento que si se tratara de una y antipolar de una elipse respecto de un polo exterior utiliza el mismo procedimiento que cuando la c nica es una interior en uno de los ejes principales y centrales Polo exterior arbitrario Antipolarde PP (polo)Polarde PPolar y Antipolar de un punto PObtenci n gr fica del N cleo Central de Inercia18 Tensi n unitaria normal m ximaTom s Cabrera ( )Hemos visto que la tensi n normal unitaria en un punto P( z , y ) cuando Nact a en ( u, v )es:22**1 =++ yzNu viyizpArenombrando:22224242yzzyzyii uzi vyidpiu iv ++ = + *NdppAdo= (max)max*NdpAdo= ()( )()22224242224242** +++ = + yzzyzyyzzyzii u i v iiu ivNpAiiiu ivy224242yzzyiidoiu iv=+Siendo dpla distancia desdePal eje neutro y do la distancia del c.