OPENCOURSEWARE_INGENIERIA_CIVIL

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(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 1
bibjbkqlp=ab=̀ fjbkq̂ f̀þk
OPENCOURSEWARE
INGENIERIA CIVIL
I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos
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af`lmfr
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 2
 Definir la función e importancia que posee la 
cimentación como nexo entre terreno y estructura
 Realizar una clasificación tipológica y funcional de 
este tipo de elementos
 Establecer criterios de predimensionamiento y una 
estrategia para su cálculo
 Desarrollar los métodos de cálculo existentes para 
cimentaciones directas rígidas y flexibles
 Abordar el diseño de cimentaciones profundas y 
sus procedimientos de cálculo
l_gbqfslp
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1. Misión e importancia
2. Tipología de cimentaciones
3. Clasificación funcional
4. Criterios de predimensionamiento
5. Cálculo de zapatas
6. Cálculo de cimentaciones profundas
7. Disposiciones constructivas
`lkqbkfalp
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 Misión de la cimentación
Transmitir adecuadamente las cargas de la estructura al 
terreno que le da soporte
 Actúa como elemento de transición entre:
 Un medio conocido, homogéneo y artificial, con 
elevadas tensiones de trabajo (≈30 MPa)  H. Armado
 Un medio cambiante, heterogéneo y natural, con bajas 
tensiones de trabajo (≈0,3 MPa)  Terreno
 Los errores en el diseño de una cimentación son 
hasta 10 veces más costosos que en estructura y 
difíciles de reparar (quedan “enterrados”)
NK=jfpfþk=b=fjmloq^k`f^
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 Superficiales o directas
Apoyan directamente sobre la superficie, que es competente y 
relativamente homogéneo. Es el tipo más habitual
 Zapatas: Cimentación aislada. Elementos puntuales
 Vigas de cimentación: Elementos longitudinales
 Losas y emparrillados: Elementos superficiales planos
 Semiprofundas (pozos)
Apoyan en capas competentes más profundas o realizando 
sustitución parcial de terreno por hormigón pobre
 Profundas (pilotes)
En terrenos de resistencia insuficiente, se emplean para 
alcanzar estratos competentes a mayor profundidad
OK=qfmlildð^=ab=`fjbkq̂ `flkbp
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 Tipologías habituales de cimentaciones:
OK=qfmlildð^=ab=`fjbkq̂ `flkbp
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 Utilización de cada tipología de cimentación:
OK=qfmlildð^=ab=`fjbkq̂ `flkbp
0 m
2 m
5 m
25‐30 m
Directas Semiprofundas
(Pozos)
Profundas
(Pilotes)
σadm ≥ 100‐200 kPa
σadm ≈ 150 kPa
σadm  50 kPa
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 8
 La EHE distingue entre dos tipos de cimentaciones 
por la forma de resistir las solicitaciones: [Art. 58.2]
 Cimentaciones rígidas (Vmáx ≤ 2h)
Se calculan mediante el método de bielas y tirantes
 Cimentaciones flexibles (Vmáx > 2h)
Se calculan a como elemento sometido a flexión simple
PK=`i^pfcf`^`fþk=crk`flk^i
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 9
 Materiales a emplear
El hormigón será de baja resistencia. La EHE‐08 impone un 
mínimo a emplear de HA‐25. Se utiliza habitualmente  
acero B 500 S/SD en su armado
 Tipo de zapata
Normalmente, las zapatas más económicas son las flexibles,
al contener un menor volumen de hormigón y de acero. Su 
forma y dimensión dependerá de las solicitaciones a resistir
 Canto mínimo
El canto mínimo establecido en los extremos es de 25 cm, 
[Art. 58.8] aunque por criterios de anclaje de las armaduras de 
arranque de pilares se recomienda superar los 40 cm
QK=mobafjbkpflk^jfbkql
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 10
 Recubrimientos
Si el elemento se hormigona contra el terreno se adoptará un 
recubrimiento mínimo de 70 mm [Art. 37.2.4.1]
 Hormigón de limpieza (solera de asiento)
En la parte inferior se suele aplicar una capa de hormigón 
pobre de unos 10 cm. de espesor para regularizar la superficie 
y evitar el contacto directo de la zapata con el terreno
QK=mobafjbkpflk^jfbkql
10 cm
h   40 cm
Hormigón de limpieza (HL)
fck ≈ 10 N/mm²
70 mm + Δr
rnom
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 Verificación de la estabilidad del cimiento: [CTE DB SE‐C]
 Comprobación a hundimiento del terreno
 Comprobación a vuelco
 Comprobación a deslizamiento
 Diseño estructural de la cimentación:
 Cimentaciones rígidas: [Art. 58.4.1]
 Comprobación de bielas y tirantes
 Cimentaciones flexibles:  [Art. 58.4.2]
 Armado a flexión simple
 Verificación a cortante
 Verificación a punzonamiento
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
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 Verificación de la estabilidad del cimiento:
 Se considera el peso propio del cimiento
 Acciones en valor característico (sin mayorar, γF=1)
 Coeficientes parciales de seguridad de materiales (γR):
 Específicos según CTE DB SE‐C Cimientos
 Minoran únicamente la resistencia del terreno
 Diseño estructural de la cimentación:
 No se considera el peso propio del cimiento
 Acciones con valores de cálculo (mayorados)
 Coeficientes parciales de seguridad según EHE‐08
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
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 Parámetros geotécnicos básicos del terreno:
 Tensión de hundimiento (σh)
Valor de la tensión aplicada sobre el terreno que provoca su colapso 
mecánico. Define la máxima capacidad portante del terreno
 Tensión admisible (σadm = σh/γR)
Valor de la tensión considerada en los cálculos, obtenida mediante la 
minoración de la tensión de hundimiento por el coeficiente γR = 3,0
 Cohesión (c)
Fuerza intermolecular de unión existente entre las partículas del 
terreno. Su valor se expresa en unidades de tensión (kPa)
 Ángulo de rozamiento interno (φ)
Parámetro que define la fricción o fuerza de rozamiento existente 
entre las partículas del terreno, expresado normalmente en grados.
De él se obtiene el ángulo de rozamiento zapata‐terreno (  3/4 φ)
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 14
 Verificación de la estabilidad del cimiento:
 Solicitaciones actuantes en el plano de apoyo de 
la cimentación (sin mayorar):
 Solicitaciones procedentes de la estructura (N, M, V)
 Peso propio del cimiento (≈ 5 a 10% del axil)
 Momento adicional generado por el cortante (V∙h)
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
Plano de 
cimentación
h 
NM
V
MT
NT
VT
NT = N + P ≈ 1,10∙N
MT = M + V∙h
VT = V
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 Comprobación a hundimiento:
 Determinación de tensiones bajo zapata:
 Criterios de comprobación de tensiones:
 σmáx  σadm
 σmín  0 *
* Si no se cumple esta condición, 
se comprobará suponiendo una
distribución triangular de tensiones
en el terreno
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
, , yT Y T ZT T z
Y Z
eM MN N eσ
A W W a b a b
         
a b
h
σmax
σmín
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 16
 Casos de cálculo a hundimiento:
 Caso 1: Carga centrada (e=0)
Distribución uniforme de tensiones (σ = NT / A   σadm)
 Caso 2: Carga excéntrica (e≠0)
 Caso 2.A (e ≤ a/6)
Distribución de tensiones trapecial. Solicitación dentro del núcleo 
central de la zapata
 Caso 2.B (a/6 < e ≤ a/4)
Distribución de tensiones triangular. Solicitación fuera del núcleo 
central de la zapata. Despegue de la zapata
 Caso 2.C (e > a/4)
Zapata inestable al vuelco, considerando un coeficiente parcial de 
seguridad al vuelco de  E = 1,8 / 0,9 = 2,0 [Tabla 2.1 CTE DB SE‐C]
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 17
 Casos de cálculo a hundimiento en 2D:
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
T
adm
N eσ σ
a b a
      
T
adm
Nσ σ
a e b
a
l e a
  
     
Caso 2.A Caso 2.B
σadm σadm
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 Casos de cálculo a hundimiento en 2D:
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
       
T
adm
Nσ σ
e
a b
a
   T
T
MM V h
e
N P N
Alternativa a Casos 2.A y 2.B
h
	
Ntotal	
Vk	
e	
	
	
σ	
Hundimiento y vuelco:
Armado:
   ,T dd d
d d
MM V h
e
N N
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 Comprobación a vuelco:
 En zapatas aisladas se verifica directamente aplicando la 
condición de hundimiento vista anteriormente (e   a/4)
 Es de carácter secundario (comprobación indirecta)
 Comprobación a deslizamiento:
 Debe verificarse que las acciones desestabilizadoras (Ed) 
que propician el deslizamiento de la zapata sean inferiores 
a las máximas reacciones estabilizadoras (Rd) que puedan 
desarrollarse
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
tan,Td d T
R
N c AR
E R V
     
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 20
 Cálculo de zapatas rígidas: [Art. 58.4.1.1]
 Modelo de bielas y tirantes:
 No es necesario comprobar nudos si
se emplea el mismo fck para zapatas
y pilares
 Cuantías de armado obtenidas por
cálculo para respuesta trapecial:
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
,,8 	;		N/mm
d
d s yd
d
d
yd
R
T x a A f
d
N e l e l
R x
l l e
f
  
       

(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 21
 Cálculo de zapatas flexibles:
[Art. 58.4.2.1]
 Armado a flexión:
Sección de referencia S1, situada a una distancia 
genérica de 0,15∙a hacia el interior de la cara del 
soporte (sobrevuelo)
 Verificación a cortante:
Sección de referencia S2, situada a un canto útil
d desde la cara del soporte. No se empleará 
armadura adicional de cortante (aumentar canto)
 Verificación a punzonamiento:
Sección de referencia S3, formada por el 
perímetro crítico u1, calculado sin armadura
de punzonamiento
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
S1S2
d 
S3 = u1
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 22
 Cuantías mínimas de armado:
 Cuantía mecánica a tracción  Us = 0,04 Uc
 Cuantía geométrica por metro lineal de zapata y 
para cada dirección de armado: [Art. 42.3.5]
 Acero B 400 S/SD  As  0,0010 ∙ h (1‰)
 Acero B 500 S/SD  As  0,0009 ∙ h (0,9‰)
 Disposición de armaduras: [Art. 58.8.2]
 Separación entre barras no superior a 30 cm
 Recomendable emplear diámetros no inferiores a 12 mm
 Recomendable la utilización de mallas electrosoldadas
para facilitar la puesta en obra de la armadura
RK=`ži`ril=ab=w^m̂ q̂ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 23
 Elementos de una cimentación profunda:
 Pilotes
Elementos esbeltos encargados de transmitir las solicitaciones 
provenientes de la estructura al terreno
 Encepado
Elemento encargado de transmitir las solicitaciones del soporte 
a los pilotes y de hacerlos trabajar de forma solidaria
SK=`fjbkq̂ `flkbp=molcrka^p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 24
 Encepados rígidos de 2 pilotes:
 Armadura principal inferior, siendo 
la tracción de cálculo Td:
 Armadura secundaria:
 Cara superior: Al menos 1/10 de la 
capacidad mecánica de la inferior
 Armadura horizontal y vertical: 
Cercos de atado formando una 
retícula, con cuantía superior al 4‰
SK=`fjbkq̂ `flkbp=molcrka^p
,,8	N/mmdd s yd
yd
N v a
T A f
d
f
 

(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 25
 Encepados rígidos de 3 y 4 pilotes:
SK=`fjbkq̂ `flkbp=molcrka^p
, 8 , 8 ,d
d s yd
N
T l a A f
d
  
, ,,8, ,,8
d
d s yd
d
d s yd
N l a
T A f
d
N l a
T A f
d
 
 
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 26
 Cálculo de encepados flexibles:
 Se calculan de la misma forma que las zapatas flexibles, 
considerando las secciones de referencia S1 (flexión) y S2 
(cortante) y S3 (punzonamiento en pilotes)
SK=`fjbkq̂ `flkbp=molcrka^p
S2
d 
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 27
 Cálculo de pilotes: [Art. 58.6]
 Se considerará que el pilote 
trabaja biempotrado (α=0,5)
 A efectos de cálculo, se 
asimilan a un soporte aislado
Nd = fcd∙ Ac + As∙ fyd
 El diámetro de cálculo del 
pilote será:
dcal = 0,95∙ dnom
con dnom‐ 50   dcal  dnom‐ 20 mm
SK=`fjbkq̂ `flkbp=molcrka^p
Hincado In situ
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 28
 Anclaje de la armadura inferior en zapatas:
[Art. 58.4]
ZAPATAS RÍGIDAS ZAPATAS FLEXIBLES
TK=afpmlpf̀ flkbp=̀ lkpqor`qfŝ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 29
 Vigas de atado entre zapatas: [Art. 58.5]
 En zona sísmica (ac  0,16 g) deben disponerse uniendo 
zapatas en dos direcciones ortogonales (NCSR‐02)
 Se calculan a tracción con un axil de cálculo igual a ac∙Nd, 
siendo Nd el axil máximo de las zapatas a atar
TK=afpmlpf̀ flkbp=̀ lkpqor`qfŝ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 30
 Disposición de armaduras en encepados:
 Armadura principal uniendo los centros de los pilotes
 Armadura secundaria en bandas (horizontal)
y cercos (vertical)
TK=afpmlpf̀ flkbp=̀ lkpqor`qfŝ p
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 31
 Perspectivas de armaduras en encepados:
TK=afpmlpf̀ flkbp=̀ lkpqor`qfŝ p