Cimentación por pozos.

Si el terreno permite realizar la excavación necesaria sin entibar o bien entibándolo si fuera preciso, se realiza un pozo de las dimensiones precisas y que además permitan realizar la excavación.

La solución representada en la figura 3.60 es prácticamente una zapata de hormigón en masa de gran canto. 

Las dimensiones a’ x b’ deben obtener para la carga N más el peso W. de la zapata que es importante.

La solución de la figura 3.61 consiste en construir una zapata de hormigón armado de dimensiones a’2 x b’2 x h2 sobre un dado de hormigón en masa. 

La zapata de hormigón armado se dimensiona y arma para que las tensiones que transmita al dado de hormigón, no superen la resistencia de cálculo a compresión del hormigón.

Las dimensiones en planta del dado, con independencia de los condicionantes constructivos, se calculan para que las tensiones en la base, como resultantes de la carga N, el peso de la zapata de hormigón armado, del dado y de las tierras, no superen la tensión admisible del terreno.

Cuando la carga no es centrada, el cálculo del cimiento es más complejo, pues al aparecer momentos, se moviliza o empuje activo o pasivo en el terreno contiguo al cimiento, figura 3.62. 

Cimientos semiprofundos.

Cuando el terreno apto para cimentar, se encuentra a una profundidad entre 3m y 6m pueden adoptarse varias soluciones para la cimentación.

-Cimentación por pozos.

-Cimentación con pedestales intermedios.

Zapatas combinadas: Cálculo estructural.

El cálculo estructural de las zapatas combinadas, para dos o más pilares, se realiza siguiendo los mismos criterios expuestos para zapatas aisladas.

A efectos del cálculo a flexión se considera la flexión que produce en las dos direcciones principales, la reacción del terreno afectada del correspondiente coeficiente de ponderación ‘y, considerando como reacciones las cargas de los pilares.

La comprobación a adherencia de las armaduras, debe comprobarse en la sección más desfavorable de momento flector.

El cálculo a esfuerzo cortante se debe realizar como elemento lineal y a punzo. namiento.

Zaparas alargadas.

En este tipo de zapatas en que la relación de lados es a’ >= 2 b’ es necesario diferenciar el cálculo a esfuerzo cortante como elemento lineal y a punzonameinto como elemento plano con acción en dos direcciones.

Cálculo a cortante: la sección de referencia S2 a efectos del cálculo a cortante, se sitúa a una distancia igual al canto útil (d) medida desde la cara de soporte o muro, o desde el punto medio de la cara del soporte al borde de la placa de apoyo, en el caso de soportes metálicos apoyados en placas de reparto de acero.

La sección resistente es el área total de dicha sección de referencia S2.

El esfuerzo que debe resistir dicha sección V2, es la suma de las reacciones del terreno actuantes en el área rayada B de la figura 3.58, para tensión uniforme: 

 

Cálculo a punzonamierno

Para el cálculo a punzonamiento se considera una sección resistente perimetral S3, formada por el conjunto de secciones verticales y concéntricas con el soporte o muro y situada a una distancia del mismo igual a la mitad del canto útil d/2 (figura 3.59)

El área de la sección resistente S3 es: 

El esfuerzo Vd3 que debe resistir dicha sección es para el caso de distribución de tensiones uniforme 

En consecuencia la tensión en dicha sección será: 

Al igual que en zapatas cortas, si no interesa disponer armaduras para cortante o punzonamiento. de las condiciones anteriores, la más restrictiva fijará el canto de la zapata.

Si el canto estuviese prefijado por cualquier razón, constructiva, de diseño, etc. y no se cumpliese alguna de las condiciones de resistencia del hormigón a cortante y a punzonamiento es necesario disponer armaduras para resistir los esfuerzos de cortante. Aunque se disponga armadura la tensión en el hormigón no debe sobrepasar el valor de 4fcv

La armadura de punzonamiento puede ser a base de barras dobladas y/o cercos.

Zapatas cortas.

Puede asimilarse el cálculo a cortante y punzonamiento.

Se toma como sección de referencia la S2, figura 3.57, situada a una sistancia de medio canto útil d/2 desde la cara del soporte o muro o desde el punto medio de la cara del soporte y el borde de la placa de apoyo, en el caso de soportes metálicos apoyados en placas de reparto de acero.

Figura 3.57

Se considera como sección resistente el área de una sección del plano de referencia de dimensiones b2. d2.

La dimensión b2 = b + d y no mayor que el ancho de la zapata b’ 

El canto de la sección d2, es el canto útil de dicha sección, con ¡a limitación que no sea mayor que vez y media el vuelo de la zapata medido desde la sección de referencia S2. 

El esfuerzo cortante que debe resistir dicha sección se considera la suma de las reacciones en el terreno actuantes en el área B, rayada en la figura 3.57.

Según la Instrucción EH-82 la «resistencia del hormigón a punzonamiento» fp es doble de la resistencia virtual de cálculo del hormigón a esfuerzo cortante. 

En consecuencia deberá cumplirse: 

Esta comprobación a esfuerzo cortante-punzonamiento debe hacerse para la combinación pésima de valores Vd2 y A2. 

Cuando no se vaya a disponer, caso general, armadura para esfuerzo cortante, esta última condición (1), debe servir para el dimensionado del canto de la zapata. 

Zapatas flexibles: Cálculo a cortante y punzonamiento.

En general, y salvo casos muy singulares, en zapatas no suele disponerse armadura para absorber el esfuerzo cortante, por lo cual, ¡a sección de la misma, su canto, tiene que ser suficiente para que el hormigón resista el esfuerzo cortante máximo. 

Para el cálculo del esfuerzo cortante, se distinguen dos tipos de zapatas según la relación entre sus dimensiones. 

 Figura 3.56

—Zapatas cortas: son aquellas en que la relación entre sus lados es menor que 2, figura 3.56 a). 

—Zapatas alargadas: son aquellas en que la relación entre sus lados es igual o mayor que 2, figura 3.56 b): 

Comprobación de la adherencia de las armaduras zapata flexibles.

Determinada la armadura de la zapata, es necesario, comprobar que queda garantizada la adherencia suficiente entre dicha armadura y el hormigón circundante. Para ello la tensión tangencial de adherencia Tb que produce el esfuerzo cortante de cálculo en cada sección debe ser menor que la resistencia de cálculo para adherencia.

La sección más desfavorable, es aquella, en que el momento flector es máximo y que corresponde a la llamada sección de referencia S1 para el cálculo a flexión, figuras 3.49 y 3.55. 

Figura 3.55

La tensión tangencial de adherencia es:

expresión en la que:

El valor de la resistencia de cálculo para la adherencia, se ha determinado experimentalmente, dándose el siguiente valor:

Zapatas flexibles: Colocación de Armaduras.

Como se ha visto (ap. 5.2) una parte de las compresiones transmitidas por el pilar o soporte, se distribuyen en el interior de la zapata por medio de un sistema de bielas de compresión en abanico. Por ello, la armadura calculada para La sección de referencia S1, no debe escalonarse, extendiéndose sin reducir su sección de un extremo a otro de la zapata. Además, para garantizar el debido anclaje, deben doblarse en los extremos en ángulo recto, o soldar barras transversales (mallas electrosoldadas). No deben dejarse las barras rectas sin doblar en el borde de la zapata, figura 3.53 a). 

 Figura 3.53

—En zapatas correspondientes a cargas importantes, es recomendable disponer una armadura perimetral de tracción que zunche el perímetro de la base del tronco de cono o de pirámide de las bielas de compresión, figura 3.53 b).
—En zapatas cuadradas, se debe distribuir uniformemente la armadura necesaria, paralelamente a los lados de la base de la zapata. Si la diferencia de armado según las dos direcciones no es excesiva, es recomendable colocar igual armadura en las dos direcciones, siendo de gran utilidad las mallas electrosoldadas.
—En zapatas rectangulares la armadura paralela al lado mayor a’ debe colocarse distribuida uniformemente en todo el ancho b de la base de la zapata, figura 3.54 a).

La armadura paralela al lado menor debe colocarse de tal forma que si

As. es el área total de acero necesario, en una banda central de ancho c, se disponga la  la fracción A, distribuida uniformemente. El resto de la armadura se repartirá en las dos bandas laterales uniformemente, correspondiendo a cada  una la fracción

As, fig. 354 b). 

 Figura 3.54

El ancho c de la banda central será la mayor de las dos siguientes dimensiones:
c=b’
c =a+2h
siendo:
a = lado del soporte paralelo al lado mayor de la zapata
h = canto total de la zapata.

Por razones constructivas y para simplificar la colocación de las armaduras paralelas al lado menor b’ de la zapata, se puede distribuir uniformemente en todo el largo a’ de la zapata un área de acero ficticia, mayor de la necesaria, 

 figura 3.54 c) en la que A. es el área de acero necesaria según cálculo y c la dimensión definida en el párrafo anterior.

Comprobación de la adherencia de las armaduras zapata flexibles.