Tema 12: El contacto con el terreno.

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Francisco Saavedra Rivas
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1 Tema 12: El contacto con el terreno. Parte I: Cimentación:Transferencia de cargas de la estructura al terreno Parte II: Contención de tierras y mejora de suelos: Cerramientos en contacto con el terreno, contención de empujes y drenaje de agua INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN Curso Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Tema 12 (I): Cimentación 1. La cimentación y el reconocimiento del terreno 2. Cimentaciones superficiales 3. Cimentaciones profundas 4. Soleras. INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN Curso Escuela Técnica Superior de Arquitectura. 1

contacto con el terreno, contención de empujes y drenaje de agua INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN Curso 2014-2015.

2 Objetivos docentes del Tema 12: Conocer e identificar los elementos y sistemas de transmisión de cargas al terreno, tipos y soluciones constructivas. Conocer los sistemas de contención, estabilización y drenaje de terrenos, analizando su adecuación en función de las necesidades espaciales y de habitabilidad. La cimentación Parte del sistema estructural cuya misión es transferir las cargas de la estructura al terreno. las tensiones de trabajo del terreno son muy inferiores a las de los materiales de la estructura: la cimentación deberá ampliar las dimensiones de apoyo sobre el terreno. Su diseño depende principalmente de: Entorno Terreno Estructura Las exigencias de seguridad vinculadas a la cimentación se recogen en el CTE-DB-SE-C y de dimensionado y armado en la EHE 2

La cimentación Parte del sistema estructural cuya misión es transferir las cargas de la estructura al terreno.

3 Cimentación El reconocimiento del terreno El proyecto de la cimentación exige el conocimiento previo de las características del terreno de apoyo mediante unas actividades de reconocimiento del terreno recogidas en un informe geotécnico. Estas actividades permiten determinar entre otros: Naturaleza y localización y resistencia de las diferentes capas del terreno Existencia de cursos o superficies de agua en el subsuelo Composición química de los suelos El estrato de terreno no alterado, apto para el apoyo de la cimentación, se denomina terreno competente (firme). 3

Estas actividades permiten determinar entre otros: Naturaleza y localización y resistencia de las diferentes capas del terreno Existencia de

4 El reconocimiento del terreno El reconocimiento del terreno 4

5 El reconocimiento del terreno La cimentación Teniendo en cuenta el terreno, la cimentación debe resolver el apoyo de la estructura de la manera económica y funcional, de forma que se consiga una seguridad suficiente y unos asientos compatibles con la estructura. Además de los elementos estructurales, deben tenerse en cuenta otros elementos que llegan al terreno (cerramientos, tabiques pesados, tramos de escalera y rampas, ascensores, etc) La cimentación interacciona con otros sistemas constructivos: saneamiento, sistema de apoyo de forjados sanitarios, acometidas, soleras, etc 5

Además de los elementos estructurales, deben tenerse en cuenta otros elementos que llegan al terreno (cerramientos, tabiques pesados, tramos de

6 Tipos de cimentaciones Por la profundidad del estrato de apoyo: Superficiales: elementos de transmisión directa de cargas al terreno a través de superficies de apoyo considerablemente más grandes que su canto. Estrato de apoyo a <3m respecto a la cota de vaciado Acceso total al fondo de excavación Semiprofundas y profundas: elementos de cimentación de gran longitud comparada con su sección transversal Estratos de apoyo a > 3m y > 6m respectivamente respecto a la cota de vaciado Fondo de excavación no accesible. Por su disposición pueden ser: Discontinuas (puntuales): cada elemento de cimentación recoge carga de un solo elemento estructural (pilar) Continuas (lineales o superficiales) Cimentación superficial (directa) Engloban zapatas, zapatas combinadas, vigas flotantes, losas de cimentación. El material más empleado es el hormigón armado. El plano de asiento debe ser perpendicular a la dirección de las acciones transmitidas 6

Estrato de apoyo a <3m respecto a la cota de vaciado Acceso total al fondo de excavación Semiprofundas y profundas: elementos de cimentación de gran longitud comparada con su sección transversal

7 Cimentaciones superficiales discontinuas Zapatas aisladas de hormigón armado bajo cada pilar. Pueden ser: rígidas (mucho canto, transmiten las cargas por compresión) flexibles (canto reducido, trabajan a compresión y flexión). Terreno ideal de resistencia media a alta, cohesión suficiente para mantener verticales las excavaciones (hormigonado contra el terreno) Zapatas aisladas 7

reducido, trabajan a compresión y flexión).

8 Zapatas aisladas Dependiendo de la posición relativa con el pilar: Zapatas centradas (trabajo a compresión, distribución uniforme de cargas al terreno) Zapatas descentradas, en medianerías y esquinas, (la excentricidad produce una distribución irregular de cargas en el terreno y flexiones en la zapata). Zapatas aisladas Las zapatas pueden unirse entre sí con: vigas centradoras: uniformizan las tensiones del terreno bajo la zapatas descentradas vigas de atado o vigas riostras (evitan los desplazamientos laterales, uso obligatorio en zonas sísmicas). 8

9 Vigas riostras Vigas centradoras 9

10 Cimentaciones superficiales continuas Cimentaciones que recogen cargas de muros de cargas ó de varios elementos estructurales (pilares y/o muros). Las zapatas corridas bajo muros. Si son contínuos, producen un estado tensional uniforme en el terreno Vigas flotantes (zapata de desarrollo lineal) y zapatas combinadas bajo pilares. Losas: cimentación contínua Distribuyen las cargas de los elementos estructurales, reduciendo las tensiones en el terreno, trabajando a flexión. Permiten salvar discontinuidades en el terreno. Cimentaciones superficiales continuas 10

Si son contínuos, producen un estado tensional uniforme en el terreno Vigas flotantes (zapata de desarrollo lineal) y zapatas combinadas

11 Zapatas corridas Vigas flotantes 11

12 Se emplean en caso de: Losas de cimentación Terrenos heterogéneos o de resistencia media a baja Ocupación excesiva de la superficie con sistema de zapatas Presencia de nivel freático: solución estanca a combinar con sistemas de contención de tierras también estancos (pantallas continuas) Losas de cimentación Armado base (a 2 caras) Refuerzo cara inferior 12

freático: solución estanca a combinar con sistemas de contención de tierras también

13 Losas de cimentación Cimentaciones semiprofundas (discontinuas) Pozos de hormigón en masa bajo las zapatas, para alcanzar el estrato competente. (Es una mejora del terreno ). 13

14 Cimentación profunda Tipos: pilotes y micropilotes. Elementos de cimentación de gran longitud comparada con su sección transversal Se utilizan cuando: Terreno competente a gran profundidad (6-50 metros) Se quiere limitar el asiento del edificio Cargas concentradas Se quiere evitar la incidencia sobre cimentaciones adyacentes cuando resulta más ventajoso técnica, estructural o económicamente que una cimentación superficial. Pilotes Pueden trabajar por punta (a compresión, como un pilar sin pandeo) si alcanzan la profundidad del firme. (debe empotrarse en él) por fuste: transmiten las cargas por rozamiento con el terreno con cohesión suficiente 14

limitar el asiento del edificio Cargas concentradas Se quiere evitar la incidencia sobre cimentaciones adyacentes cuando resulta más ventajoso técnica, estructural

15 Pilotes Pueden ser: In situ: hormigonados contra el terreno (cuando hay riesgo de desmoronamiento de la excavación se entuba). A partir de D=40cm Prefabricados: elementos lineales hincados en el terreno. comprime lateralmente el terreno, incrementando el rozamiento. Pilotes in situ 15

A partir de D=40cm Prefabricados: elementos lineales hincados en el

16 Pilotes prefabricados Los pilotes se emplean como cimentación de estructuras como muros pantalla para la contención de terrenos y excavaciones profundas Los pilotes que soportan la carga de un mismo elemento estructural se unen entre sí mediante encepados que distribuyen la carga de los pilares entre los pilotes (de 1, 2, 3, 4 o más pilotes) Cimentación profunda: pilotes 16

carga de un mismo elemento estructural se unen entre sí mediante encepados que distribuyen la

17 Encepados (EHE) Cimentación profunda: pilotes Los encepados se unen mediante vigas de atado en dos direcciones, los encepados de un pilote En dirección de menor inercia, los encepados de dos pilotes En zonas sísmicas en cualquier caso 17

encepados de un pilote En dirección de menor inercia, los

18 Encepados Micropilotes Pilotes de pequeño diámetro, ejecutados con perforación a rotación y una tubería de entubación D=10cm, una armadura central y hormigón inyectado. Se emplea: Como cimentación y/o recalce de estructuras trabajando a compresión En la construcción de pantallas discontinuas para contención de terreno o excavaciones profundas Corrección de deslizamientos del terreno, trabajando a flexión, tracción o flexotracción 18

Se emplea: Como cimentación y/o recalce de estructuras trabajando a compresión En la construcción de

19 Soleras No son cimentaciones. Son suelos directamente apoyados sobre el terreno (mejora superficial), sirven de soporte al pavimento en contacto con el terreno. Realizados con hormigón (>15cm), sobre una base granular (encachado), interponiendo una lámina plástica Transmiten las cargas superficiales que reciben al terreno por compresión. No soportan cargas de elementos estructurales ni constructivos pesados. No trabajan a flexión, por lo que requieren uniformidad de la subbase (subbase compactada y sin discontinuidades) Soleras 19

Realizados con hormigón (>15cm), sobre una base granular (encachado), interponiendo una lámina plástica Transmiten las cargas

20 Contacto con el terreno Apoyo y equilibrio de cargas Conceptos del Tema Cim. semi-profundas y profundas Cimentaciones continuas Vigas flotantes y emparrillados Losas Relación edificio-terreno Cim. discontinuas Soleras Relación mecánica Cim. superficiales Cimentación profunda discontinuas Relación ambiental Zapatas Pilotes Cimentación Tipos de zapatas Tipos de pilotes Exigencias de seguridad Vigas centradoras Ejecución in-situ Transmisión de cargas Vigas de atado Pilotes prefabricados Firme Cimentación por pozos Tipos de cimentaciones Cim. superficiales continuas Cim. superficiales Zapatas corridas Tema 12 (I): Cimentación 1. La cimentación y el reconocimiento del terreno 2. Cimentaciones superficiales 3. Cimentaciones profundas 4. Soleras. INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN Curso Escuela Técnica Superior de Arquitectura. 20

superficiales Cimentación profunda discontinuas Relación ambiental Zapatas Pilotes Cimentación Tipos de zapatas Tipos de pilotes Exigencias de seguridad Vigas centradoras Ejecución in-situ

21 Bibliografía de consulta recomendada Código Técnico de la Edificación. DB- Seguridad Estructural-Cimientos (2006) Instrucción EHE MONJO (y otros). Tratado de construcción. Sistemas constructivos. Munilla-Lería. Madrid, 2000 (Capítulo 8). 21

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