SE Seguridad Estructural Cimientos

Transcripción

PROGRAMA DEL CURSO SEGURIDAD ESTRUCTURAL: CIMIENTOS
PRIMERA SESIÓN
VIERNES DE 16,30 a 18,15
•
BASES DE CÁLCULO
•
ESTUDIO GEOTÉCNICO
–
Caracterización Geotécnica
–
Prospección del Terreno
–
Ensayos ejecutados “in situ”
–
Contenido del Estudio Geotécnico
SEGUNDA SESIÓN
VIERNES DE 18,45 a 20,30
•
CIMENTACIONES DIRECTAS
–
Tipología
–
Hundimiento
–
Asientos
–
Ejecución y control
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TERCERA SESIÓN
SÁBADO DE 9,00 a 10,45
•
CIMENTACIONES PROFUNDAS
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Tipologías
Dimensionado
Carga de hundimiento
Acciones a considerar
Consideraciones estructurales
Asientos
Grupo de pilotes
Condiciones constructivas
Pruebas de carga y de control
CUARTA SESIÓN
SÁBADO DE 11,15 a 13,00
•
ELEMENTOS DE CONTENCIÓN
–
–
–
–
–
–
–
•
Tipologías
Muros. Criterios de diseño
Muros. Estabilidad
Pantallas. Criterios de diseño
Pantallas. Estabilidad
ACONDICIONAMIENTO DEL TERRENO
–
–
Excavaciones
Rellenos
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Pedro J. Olmos Martínez
Prof. de Ingeniería del Terreno
Universidad de Valladolid
CTE
Documento Básico SE-C
SESIÓN PRIMERA
BASES DE CÁLCULO
ESTUDIO GEOTÉCNICO
Caracterización Geotécnica
Prospección del Terreno
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CTE
Bases de cálculo

El ámbito de aplicación del Documento Básico es el de la seguridad estructural, capacidad
portante y aptitud de servicio, de los elementos de cimentación, y en su caso, de contención
de todo tipo de edificios, en relación con el terreno.

El comportamiento de la cimentación debe comprobarse frente a la capacidad portante y la
aptitud de servicio. A estos efectos se distinguirá, respectivamente, entre estados límite
últimos y estados límite de servicio.
ESTADOS LÍMITE ULTIMOS
ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
SITUACIONES DE
DIMENSIONADO
Pérdida de la capacidad portante
Asientos totales y diferenciales.
Persistentes:
del terreno por hundimiento,
deslizamiento o vuelco
Pérdida de la estabilidad global
del terreno.
Pérdida de la capacidad
resistente de la cimentación por
fallo estructural.
Fallos originados por efectos del
tiempo (durabilidad, fatiga..)
Las vibraciones que puedan
Se refieren a las condiciones
normales de uso
Transitorias:
Condiciones aplicables durante
un tiempo limitado (corto plazo)
Excepcionales:
Condiciones excepcionales a
las que puede estar expuesto
el edificio, incluido el sismo
suponer falta de confort en las
personas.
Los daños o deterioro que
puedan afectar a la apariencia,
durabilidad o funcionalidad de la
obra.
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CTE
Bases de cálculo
ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS: VERIFICACIONES A EFECTUAR.

Verificación de la Estabilidad.

La estabilidad de la cimentación frente al vuelco, deslizamiento, subpresión… quedará
verificada si:
Ed , dst ≤ Ed , stb
Ed,dst = Valor de cálculo del efecto de las acciones desestabilizadoras
Ed,stb = Valor de cálculo del efecto de las acciones estabilizadoras

Verificación de la Resistencia del terreno.

Deberá estudiarse tanto la resistencia local como la resistencia global del terreno.
La resistencia local o global del terreno quedará verificada si se cumple la condición:
Ed ≤ Rd
Ed = Valor de cálculo del efecto de las acciones
Rd = Valor de cálculo de la resistencia del terreno.

Verificación de la capacidad estructural de la cimentación.

La verificación se realizará de acuerdo con con los Documentos Básicos relativos a la
seguridad estructural o la instrucción EHE.
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CTE

Bases de cálculo
Valores de cálculo del efecto de las acciones.

Se tendrán en cuenta las combinación de acciones que concurran simultáneamente, por lo que
se tendrán en cuenta tanto las acciones del edificio sobre la cimentación, como las acciones
geotécnicas transmitida sobre la misma.

El valor de cálculo del efecto de las acciones se determinará según la relación:
⎞
⎛
XK
Ed = γE·E ⎜⎜ γF ·Frepr; ; aD ⎟⎟
γM
⎠
⎝
Frepr = Valor representativo de las acciones que intervienen
XK = Valor característico de los materiales
aD = Valor de cálculo de los datos geométricos
= Coeficiente parcial para el cálculo de las acciones
γE
= Coeficiente parcial para las acciones
γF
= Coeficiente parcial para las propiedades de los materiales
γM
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CTE

Bases de cálculo
Valores de cálculo de la resistencia del terreno.

El valor de cálculo de la resistencia del terreno se podrá determinar utilizando la siguiente
expresión:
Rd =
⎛
⎞
XK
·R⎜⎜ γF ·Frepr; ; aD ⎟⎟
γR ⎝
γM
⎠
1
Frepr = Valor representativo de las acciones que intervienen
XK = Valor característico de los materiales
aD = Valor de cálculo de los datos geométricos
γR = Coeficiente parcial de resistencia del terreno
γF
= Coeficiente parcial para las acciones
= Coeficiente parcial para las propiedades de los materiales
γM
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CTE
Bases de cálculo
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CTE
Bases de cálculo
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CTE

Bases de cálculo
Notas:
(1) En pilotes se refiere a métodos basados en ensayos de campo o fórmulas analíticas
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(largo plazo). Para métodos basados en fórmulas analíticas (corto plazo), métodos
basados en pruebas de carga hasta rotura y métodos basados en pruebas dinámicas
de hinca con control electrónico de la hinca y contraste con pruebas de carga, se
podrá tomar 2,0.
De aplicación en cimentaciones directas y muros.
En cimentaciones directas, salvo justificación en contrario, no se considerará el
empuje pasivo.
Los correspondientes a los Documentos Básicos a la seguridad estructural de los
diferentes materiales o la instrucción EHE.
Aplicable a elementos de hormigón estructural cuyo nivel de ejecución es intenso o
normal, según la EHE. En los casos de nivel de ejecución reducido, el coeficiente γE
debe tomarse, para situaciones persistentes o transitorias, igual a 1,8.
El coeficiente γM será igual a 2,0 si no existen edificios o servicios sensibles a los
movimientos en las proximidades de la pantalla.
Afecta al empuje pasivo.
En pilotes, se refiere a métodos basados en ensayos de campo o fórmulas analíticas.
Para métodos basados en pruebas de carga hasta rotura y métodos basados en
pruebas dinámicas de hinca con control electrónico de la hinca y contraste con
pruebas de carga, se podrá tomar 1,5.
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CTE
Bases de cálculo
ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO: VERIFICACIONES A EFECTUAR.

Verificación en relación con un determinado criterio.

El comportamiento adecuado queda verificado si se cumple la condición::
Eser ≤ C lim
Eser = Efecto de las acciones para una determinada situación
Clim = Valor límite para el mismo efecto

Verificación relacionada con los movimientos de la cimentación.

Podrá llevarse cabo, mediante criterios basados en los valores límites para los siguientes
parámetros:

Asiento: Descenso de cualquier punto de la cimentación
Asiento diferencial: Diferencia de asiento entre dos puntos de la cimentación
Distorsión angular: Cociente entre el asiento diferencial entre dos puntos y la distancia entre
ellos
Inclinación: Ángulo girado con respecto a la vertical según la línea media que define la
posición de la deformada de la cimentación
Distorsión horizontal: Desplazamiento horizontal diferencialentre dos puntos dividido por la
distancia que los separa.
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CTE
Bases de cálculo
Terminología de los movimientos que puedan producirse entre las zapatas de una edificación
S2 = Asiento máximo (Smáx)
δ = Asiento diferencial entre 1 y 2
β = Distorsión angular entre 1 y 2
ω = Inclinación
Δ
= Flecha relativa de la zapata 2
L
S2 - S1
L12
+
S2 - S3
= Deformación angular
L23
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CTE
Bases de cálculo
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CTE

Bases de cálculo
Verificación relacionada con las vibraciones previstas de corta duración.

Se comprobará que los valores máximos de los componentes del vector velocidad del
terreno y cimentación quedan por debajo de los valores establecidos en las siguientes
tablas:

Tabla 2.4 : Valores de referencia para el valor pico de la vibración del terreno en su mayor
componente frente a vibraciones de corta duración (UNE 22-381-93)

Tabla 2.5 : Valores de referencia para la velocidad de vibración (mm/s) de las cimentaciones
frente a vibraciones de corta duración.
Verificación relacionada con las vibraciones estacionarias.

Se comprobará que las vibraciones horizontales medidas en el piso más alto sean inferiores
a 5 mm/s, y las verticales medidas en el centro de los forjados o techos permanezcan por
debajo de 10 mm/s.
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CTE
Caracterización geotécnica
ESTUDIO GEOTÉCNICO. GENERALIDADES

El estudio geotécnico, referido al ámbito de la edificación, es el documento que establece
las características geotécnicas del terreno, que son necesarias para diseñar y dimensionar
las cimentaciones y obras de fábrica del edificio a proyectar.

La caracterización geotécnica del terreno de cimentación se determinará mediante una
serie de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos
resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico.

La intensidad y alcance del reconocimiento del terreno dependerá de la información previa
disponible, la extensión del área a reconocer, la complejidad del terreno y el tipo de
cimentación previsto.

El estudio geotécnico puede condicionar la concepción estructural del edificio, así como la
cota de cimentación y su tipología. Por ello tiene que acometerse en la fase inicial del
proyecto, y en cualquier caso, antes de que la estructura esté totalmente dimensionada.

El autor del estudio geotécnico será el proyectista u otro técnico competente, o en su caso
el Director de Obra y contará con el preceptivo visado colegial.
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CTE
FASES DE LA CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL TERRENO
INTRODUCCIÓN

FASES DE LA CARACTERIZACIÓN
Al centrar la caracterización geotécnica
del terreno al ámbito de la edificación,
vamos a seguir las prescripciones del
Código Técnico de la Edificación
(CTE), incluidas en el Documento
Básico SE-C : Seguridad Estructural.
Cimientos (Marzo 2006).

Así mismo tendremos en cuenta las
recomendaciones que establece la
Norma Tecnológica Acondicionamiento
del Terreno y Cimentaciones en su
apartado Estudios Geotécnicos (CEG),
no olvidando otras recomendaciones de
interés.
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La caracterización del terreno para
proyectar una cimentación debe constar
de las siguientes fases:

INFORMACIÓN PREVIA

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO

TOMA DE MUESTRAS Y ENSAYOS
“IN SITU”

ENSAYOS EN LABORATORIO

REDACCIÓN DEL INFORME FINAL
14
CTE
INFORMACIÓN PREVIA
DEL TERRENO A RECONOCER
DEL EDIFICIO A CIMENTAR
GENERAL DE LA ZONA
Plano acotado del terreno
Secciones del edificio con
con curvas de nivel y
situación prevista del
edificio con indicación de
su perímetro y área.
Usos del terreno, obras
anteriores y posibles
modificaciones sufridas en
el perfil del mismo.
Situación y disposición de
redes subterráneas como
de abastecimiento,
sanitarias, drenajes.
indicación de las cotas de
los niveles de la superficie
del terreno.
Morfología y tipo de
estructura prevista.
Planta acotada de los
apoyos del edificio con
indicación de las cargas a
transmitir a la
cimentación.
Tipo de cimentación
previsto y/o planta de
cimentación prevista y su
profundidad.
Datos disponibles de:
La existencia de roca o
estratos resistentes en el
terreno utilizados
normalmente en la zona
como firme para
cimentar.
Capas freáticas.
La existencia de terrenos
expansivos y/o
agresivos.
Precedentes de grandes
irregularidades en el
terreno como fallas,
corrimientos o estratos
erráticos.
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CTE
DE LOS TERRENOS COLINDANTES
DE LAS EDIFICACIONES PRÓXIMAS (50 m)
Datos disponibles de:
Estratigrafía y niveles freáticos.
Expansividad y/o agresividad.
Características mecánicas, utilizadas en el
cálculo de las cimentaciones próximas.
Número de plantas incluidos sótanos.
Morfología y tipo de estructura.
Desnivel entre el edificio proyectado y los
circundantes, existencia de estructuras
de contención.
Plano acotado de cimentación, con
indicación de cotas de profundidad.
Cargas transmitidas al terreno por las
cimentaciones.
Comportamiento de las edificaciones en
función de los movimientos del terreno.
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CTE
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO

Para
lograr
un
reconocimiento
satisfactorio hemos de establecer una
planificación previa que, en función de
las características estructurales de la
edificación y de la naturaleza del terreno
disponible, permita establecer el número
de puntos de reconocimiento a realizar,
su distribución en planta y la profundidad
que deben alcanzar

El CTE considera como unidad a
considerar el edificio o conjunto de
edificios de una misma promoción,
clasificando la construcción y el terreno
según las siguientes tablas.
TIPO DE CONSTRUCCIÓN
Tipo
Descripción
C-0
Construcciones de menos de 4 plantas y superficie construida < 300 m2
C-1
Otras construcciones de menos de cuatro plantas
C-2
Construcciones ente 4 y 10 plantas
C-3
Construcciones entre 11 y 20 plantas
C-4
Conjuntos monumentales o singulares, o de más de 20 plantas
Tabla 3.1
Nota : En el cómputo de plantas se incluyen los sótanos
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CTE
GRUPO DE TERRENO
Grupo
Descripción
T-1
Terrenos favorables : Aquellos con poca variabilidad, y en los que la práctica habitual
en la zona es de cimentación directa mediante elementos aislados.
T-2
Terrenos intermedios : Los que presentan variabilidad, o que en la zona no se recurre
siempre a la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer que tienen
rellenos antrópicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los 3,0 m.
T-3
Terrenos desfavorables : Los que no pueden clasificarse en ninguno de los tipos
anteriores. De forma especial se consideran en este grupo los siguientes terrenos:
Suelos expansivos
Suelos colapsables
Suelos blandos o sueltos
Terrenos kársticos en yesos o calizas
Terrenos variables en cuanto a composición y estado
Rellenos antrópicos con espesores superiores a 3,0 m.
Terrenos en zonas susceptibles de sufrir deslizamientos
Rocas volcánicas en coladas delgadas o con cavidades
Terrenos con desnivel superior a 15º
Suelos residuales
Terrenos de marismas

Tabla 3.2
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CTE
NÚMERO DE PUNTOS DE RECONOCIMIENTO Y PROFUNDIDAD A
ALCANZAR SEGÚN EL CTE

Con carácter general el mínimo de puntos a reconocer será de 3.

La tabla recoge las distancias máximas entre puntos de reconocimiento (Dmax) y las
profundidades orientativas (P) bajo el nivel final de la excavación, expresadas en metros.
Grupo de terreno
Tipo de
Construcción
T1
T2
Dmax
P
Dmax
P
C-0 , C-1
35
6
30
18
C-2
30
12
25
25
C-3
25
14
20
30
C-4
20
16
17
35
Tabla 3.3
Nota: En el caso de edificios con superficies en planta superior a 10.000 m2 se
podrá reducir la densidad de puntos. Esta reducción tendrá como límite el 50% de
los obtenidos sobre el exceso de la superficie
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CTE

A la profundidad planificada el aumento neto de tensión en el terreno bajo el peso del
edificio, deberá ser igual o inferior al 10% de la presión efectiva vertical existente en esa cota,
antes de construir el edificio, a menos que se haya alcanzado una unidad geotécnica
resistente, con objeto de que bajo ella no se produzcan asientos significativos.

Para el cálculo del aumento neto de la tensión se puede suponer que la carga del edificio se
distribuye uniformemente en cada profundidad sobre una superficie definida por planos que,
buzando hacia el exterior del área cargada en la superficie del terreno, alcanzan dicha
profundidad con líneas de máxima pendiente 1H:2V

La profundidad de la unidad geotécnica resistente deberá tener un espesor de al menos 2,0m
más 0,3m adicionales por cada planta del edificio.

En el caso de que se prevean cimentaciones profundas, se supondrá que la cota de aplicación
de la carga del edificio sobre el terreno es la correspondiente a los 2/3 de la longitud del pilote.

En el caso de pilotes columna se comprobará que la profundidad investigada alcanza cinco
diámetros (5D) por debajo de la cota prevista para la punta del pilote.

En el caso de terrenos del grupo T-3, se intercalarán puntos de reconocimiento en las zonas
problemáticas, hasta definirlas adecuadamente.
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CTE
NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS MECÁNICOS Y PORCENTAJE DE SUSTITUCIÓN
POR PRUEBAS CONTINUAS DE PENETRACIÓN SEGÚN EL CTE

La tabla establece el número mínimo de sondeos mecánicos y el porcentaje del total de
puntos de reconocimiento que pueden sustituirse por pruebas continuas de penetración,
cuando el número de sondeos mecánicos exceda del mínimo especificado en la tabla.
Número mínimo
Tipo de
construcción
% de sustitución
T-1
T-2
T-1
T-2
C-0
-
1
-
66
C-1
1
2
70
50
C-2
2
3
70
50
C-3
3
3
50
40
C-4
3
3
40
30
Tabla 3.4
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21
CTE
OTRAS NORMAS Y RECOMENDACIONES
NORMAS DIN PARA SONDEOS
NÚMERO DE SONDEOS
n
S (m²)
2
1000
2 + E (S-1000)
500
> 1000
dmín. 25 m
⎧ 6m
⎨ q Bmín
⎩ qt B
B = ancho zapata más cargada
q = presión media (Kg/cm²)
Z>
ZAPATAS
PROFUNDIDAD
SONDEO
LOSAS
PILOTES
Z>
⎧ b
⎨
⎩ q⋅b
Z = 1/3 Z zapatas
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CTE
RECOMENDACIONES DEL PROFESOR
JOSE Mª RODRÍGUEZ ORTIZ
NÚMERO MÍNIMO DE SONDEOS
COMPLEJIDAD
GEOTECNÍCA
SUPERFICIE (Ha)
1
10
50
100
200
500
1000
BAJA
3
6
8
9
10
11
12
MEDIA
5
10
14
15
16
18
20
ALTA
6
14
20
22
24
27
30
EQUIVALENCIAS ORIENTATIVAS ENTRE DISTINTAS TÉCNICAS DE
RECONOCIMIENTO.
1 SONDEO = 1,8 PENETRÓMETROS = 2,5 CALICATAS
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23
CTE
DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LOS PUNTOS DE RECONOCIMIENTO

Respecto a la distribución en planta, conviene que los puntos de reconocimiento alcancen los
extremos de la parcela y barran su superficie, por lo que su posible irregularidad puede ser
causa de incremento en el número de puntos a considerar.
RECTANGULARES
O
CUADRADOS
nmin = 3
n=5
n=8
n=6
Con zona problemática
ALARGADOS
n=4
n=8
n=8
Con zona problemática
Figuras propuestas por José Mª
Rodríguez Ortiz en su Curso
Aplicado de Cimentaciones
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24
CTE
DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LOS PUNTOS DE RECONOCIMIENTO
EN FORMA DE
L
n=9
n=6
DE FORMA
IRREGULAR
n=6
n = 10
n=8
n = 11
Figuras propuestas por José Mª
Rodríguez Ortiz en su Curso
Aplicado de Cimentaciones
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CTE
Prospección del terreno
TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO

Las Técnicas de reconocimiento nos van a permitir la obtención de muestras de suelo, para
su posterior análisis en laboratorio, o bien valores numéricos del suelo que se pueden
correlacionar con parámetros de éste

Las más usuales en edificación son:
SONDEOS
CALICATAS
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ENSAYOS EJECUTADOS “IN SITU”
26
CTE
CALICATAS

Son excavaciones manuales o realizadas por medios mecánicos que permiten la
observación y la toma de muestras del terreno, y eventualmente realizar ensayos “in situ”,
pudiendo establecer un perfil estratigráfico del terreno

Constituyen el método más sencillo de reconocimiento, pudiendo realizarse:

En terrenos cohesivos y granulares algo cementados o de grano grueso.

Para profundidades de reconocimiento moderado, no superior a 4,00 m.

En ausencia del nivel freático. Su aparición puede limitar la continuidad
de la excavación.

Como técnica de apoyo a sondeos y ensayos de penetración.

En el reconocimiento del tipo de construcción C-0 y grupo de terreno T-1,
las pruebas de penetración tienen que complementarse con técnicas de
reconocimiento que permitan identificar las unidades geotécnicas, como
pueden ser las calicatas.
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27
CTE
SONDEOS

Son perforaciones de pequeño diámetro que permiten reconocer la naturaleza y localización
de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, así como extraer muestras de los mismos y
eventualmente realizar ensayos “in situ”.
Aunque existen sondeos manuales, aquí sólo vamos a tratar de los sondeos mecánicos.

Los sondeos nos permiten:

Extracción de testigos continuos (sondeos a rotación).

Obtener muestras alteradas e inalteradas a distintas profundidades.

Alcanzar grandes profundidades.

Reconocer el terreno bajo el nivel freático.

Atravesar estratos rocosos o muy resistentes.

Realizar ensayos “in situ”, como el SPT, presiométrico,moliete, Lefranc.

Establecer el perfil estratigráfico del terreno.
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28
CTE
TIPOS DE SISTEMAS DE SONDEOS
Existen diversos sistemas de sondeo, aplicándose en
cada caso el más conveniente en función del tipo de
terreno a perforar. En el siguiente cuadro se hace un
resumen de los mismos.
SISTEMA
UTILIZACIÓN
DISPOSITIVO
DE AVANCE
(mm)
COMENTARIOS
Todo tipo
terreno
utilizando
dispositivo
avance
adecuado.
Baterías
simples
Baterías
dobles
Especiales
65-120
Suele utilizar tubería
de protección.
En seco (Tubo
simple)
Con agua (Tubo
doble)
PERCUSIÓN
Especialmente
indicado para
gravas.
Cucharas
Tuberías de
hinca
60-300
D sondeo > 3D
suelo
BARRENADO
Terrenos
blandos y
cohesivos.
Hélice maciza
Hélice hueca
ROTACIÓN
852000
Muestras
inalteradas de gran
calidad (H. hueca)
Testigo continuo extraído de un
sondeo a rotación
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29
CTE
TOMA DE MUESTRAS

Hemos de distinguir dos tipos de muestras. Las muestras alteradas que son aquellas que
durante el proceso de extracción sufren un mayor o menor remoldeo y no se toman
medidas respecto a la conservación de su humedad. Las muestras inalteradas son
aquellas que se extraen de forma que no se altera su estructura y se protege para
mantener su humedad natural
El CTE especifica tres categorías de muestras:
¾
¾
¾
Categoría A: Mantienen inalteradas la estructura, densidad, humedad granulometría,
plasticidad y componentes químicos.
Categoría B: Mantienen inalteradas las mismas propiedades que la anterior, excepto la
estructura y densidad.
Categoría C: Las que no cumplen las especificaciones de la categoría B
Nota: La tabla 3.5 del Documento Básico SE-C señala la categoría mínima requerida de
la muestra según los ensayos que se vayan a realizar
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30
CTE
ENSAYOS DE LABORATORIO

Con las muestras de suelos procedentes de la prospección geotécnica se pueden realizar
distintos ensayos en laboratorio, en función de su finalidad:

IDENTIFICACIÓN :

GRANULOMÉTRICOS
LIMITES DE ATTERBERG
DEFORMABILIDAD Y EXPANSIVIDAD:

ESTADO:

RESISTENCIA:

HUMEDAD NATURAL
DENSIDADES
COMPACTACIÓN:

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PROCTOR NORMAL Y MODIFICADO
CBR
OTROS :

COMPRESIÓN SIMPLE
CORTE DIRECTO
TRIAXIAL
EDOMÉTRICO
HINCHAMIENTO
LAMBE
PERMEABILIDAD
MATERIA ORGANICA
AGUA
SULFATOS
CARBONATOS
31
CTE
Tabla D.18 Ensayos de Laboratorio de suelos. Normalización
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32
CTE

Con las muestras de rocas procedentes de la prospección geotécnica se pueden realizar
también ensayos de laboratorio análogos a los de los suelos, en función de su finalidad:
ESTADO:

HUMEDAD NATURAL
DENSIDAD
POROSIDAD
ABSORCIÓN

RESISTENCIA:

COMPRESIÓN SIMPLE
CARGA PUNTUAL
BRASILEÑO

DURABILIDAD:

DESMORONAMIENTO
CICLOS SEQUEDAD-HUMEDAD
RESISTENCIA AL CORTE
EN DISCONTINUIDADES
Tabla D.19
Ensayos de laboratorio
Roca matriz
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33
CTE

El número de determinaciones del valor de un parámetro de cada unidad geotécnica
investigada afectada por la cimentación, será el adecuado para que éste sea fiable. Para una
superficie inferior a 2.000 m2 el número orientativo de determinaciones es el que figura en la
tabla adjunta.
Tipo de ensayo
Identificación
Deformabilidad
Resistencia a la
Compresión simple
Resistencia al
Corte
Terreno
T-1
T-2
Granulometría
3
6
Plasticidad
3
5
Arcillas y limos
4
6
Arenas
3
5
Suelos muy blandos
4
6
Suelos blandos a duros
4
5
Suelos fisurados
5
7
Arcillas y limos
3
4
Arenas
3
5
3
4
Contenido en sales agresivas
Tabla 3.7

El número de determinaciones de la tabla corresponde a edificios C-1 o C-2. Para edificios
C-3 o C-4 se incrementarán en un 50%.

Para terrenos T-3 se decidirá el número de determinaciones, que nunca serán inferiores a
los indicados para el T-2.
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CTE
INTRODUCCIÓN

Los ensayos ejecutados¨”in situ” son un complemento de los ensayos realizados en laboratorio
con las muestras extraídas del terreno, ofreciendo a veces resultados más fiables que los de
laboratorio, por permitir solicitar el terreno en su medio natural y quedar a salvo en gran parte de
la modificación inevitable que supone la extracción de muestras.

Otra ventaja , además de su rapidez y bajo coste, es la de apreciar la heterogeneidad del suelo
ensayado, pudiendo obtener parámetros representativos de cada estrato alcanzado

Se pueda objetar que el factor escala obliga a una interpretación de los ensayos en muchas
ocasiones, pero eso sucede también con los ensayos de laboratorio.

En el Anejo D del Documento Básico SE-C, en las Tablas D-6 y D-7, se contemplan la
descripción y unas normas de utilización de los ensayos ejecutados “in situ”

Vamos a analizar los siguientes ensayos ejecutados “in situ” por ser los más usuales:

ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA
ENSAYO SPT
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35
CTE
PENETRÓMETRO ESTÁTICO

Hinca lenta de una punta o cono mecánico mediante un
sistema de tubos y varillaje

Se conoce con las siglas CPT (Cono Penetración Test)

Permite medir la resistencia por la punta qc

Existen modelos con manguito de rozamiento que
permiten el cálculo de la resistencia por el fuste qF

Se han desarrollado penetrómetros con puntas
eléctricas que permiten medir además de la
resistencia por la punta, la presión intersticial. Se
denominan piezoconos (CPTU)

La velocidad de penetración está estandarizada en
2 cm/s, siendo los intervalos de lectura de 20 cm

Los suelos más indicados son los cohesivos muy
blandos y las arenas sueltas a densas sin gravas.
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Modelos propuestos por las
Normas Tecnológicas (NTE).
Cotas en mm
a)
b)
a) Con manguito de rozamiento
b) Sin manguito de rozamiento
36
CTE

Considerando el penetrómetro como un pilote a escala reducida, podemos obtener para las
arcillas a corto plazo
C =
U

q - q
10
C
O
Sanglerat ha establecido una relación Tensión – Deformación de la forma
E = α · RP
α = 1,5 - 2,0 (ARENAS)
RELACIÓN DE SANGLERAT PARA LA OBTENCIÓN DEL
MÓDULO DE ELASTICIDAD E = α · qC EN SUELOS COHESIVOS
TIPO DE SUELO
CL
ML
OH, MH
OL
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qc (Kp/cm2)
α
< 7
3<α<8
7 < qc < 20
2<α<5
> 20
1 < α < 2,5
< 20
3<α<5
> 20
1<α<2
< 20
2<α<6
> 20
1< α < 2
< 12
2<α<8
37
CTE
PENETRÓMETRO DINÁMICO

Hinca de una punta cónica unida a una barra maciza,
por golpeteo

La resistencia se determina a partir del número de
golpes N necesarios para conseguir un avance de la
punta de 20 cm

Los más extendidos en España son los Borros:

Ligero: Arenas sueltas a
medias. Limos arenosos
flojos a medios.

Pesado: Arenas medias a
muy compactas. Arcillas
sobreconsolidadas sobre el
N.F. Gravas arcillosas y
arenosas
Modelo propuesto por las
Normas Tecnológicas (NTE).
Cotas en mm
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Gráfico de penetración
Penetrómetro D.P.S.H.
GOLPES / 20 cm
38
CTE
CARACTERÍSTICAS DEL PENETRÓMETRO BORROS
SECCIÓN
PUNTA (cm2)
ALTURA CAÍDA
MASA (cm)
Nº GOLPES
RECHAZO
LIGERO
16
50
200
PESADO (D.P.S.H.)
20
75
100
PENETRÓMETRO
PESO MASA
(Kg)
63,5

Aplicando las fórmulas de hinca de los pilotes podemos calcular la resistencia dinámica
mediante fórmulas como la de los holandeses
M2 ⋅ H
Rd =
e(M + P )A

Rd = Resistencia dinámica (Kg/cm2)
M = Peso de la masa (Kg)
P = Peso del varillaje (Kg)
A = Sección punta (cm2)
e = Penetración / N
H = Altura de caída de la masa (cm)
Puede valorarse la carga de hundimiento de
las cimentaciones superficiales en función de
Rd
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qh =
Rd
30
39
CTE
ENSAYOS SPT

SPT son las iniciales de Standard Penetration Test y este ensayo determina la resistencia
del suelo a la penetración de un tomamuestras tubular de acero, en el interior de un sondeo, al
tiempo que permite obtener una muestra alterada del terreno.

Este ensayo se realiza para evaluar la resistencia y deformabilidad de un suelo, estando
especialmente indicado para las arenas, lo que nos permite definir su compacidad. Su
empleo en suelos arcillosos y limosos presenta dificultades de interpretación por debajo del
nivel freático, por lo que no esta aconsejado.

Básicamente el ensayo es un ensayo de penetración dinámica en el que una maza de 63,5
Kg. golpea al tomamuestras desde una altura de caída de 76 cm., hasta hacerle penetrar 60
cm.

El valor de N es el correspondiente a una penetración de 30 cm.

Terzaghi propone el valor de la carga admisible (Kg/cm2) de una cimentación superficial en
función del valor de N del ensayo SPT, el asiento s (expresado en pulgadas) y la anchura B
de la cimentación (expresado en metros).
N×s
↔ B ≤ 1,20m
q ad =
8
2
N × s ⎛ B + 0,3 ⎞
q ad =
⎟ ↔ B > 1,20m
⎜
12 ⎝ B ⎠
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40
CTE
Cuchara del SPT
DETERMINACIÓN DE N

Se inicia con una primera penetración de 15 cm que se denomina de asiento.

Posteriormente se continua con dos series de penetraciones de 15 cm. que se corresponden
con los 30 cm. de la penetración del ensayo. En todos los casos se cuenta el número de
golpes.

Si en cualquiera de las tres fases se superan los 50 golpes, se dice que se ha alcanzado el
rechazo.

El valor de N es la suma de los golpes de las dos series de penetración de 15 cm. En el caso
de que dicho número supere el valor de 50 también se dice que ha alcanzado el rechazo.
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41
CTE

La compacidad de las arenas y la consistencia de las arcillas, pueden definirse a partir de
ensayos ejecutados “in situ”, empleándose para las primeras los ensayos SPT y para las
segundas los ensayos de penetración estática.

El CTE propone la siguiente clasificación:
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42
CTE
Tabla D.23
Valores orientativos de la resistencia a la
compresión simple (qu) y del módulo de
elasticidad de suelos (E), en función del valor de
N de los ensayos SPT
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43
CTE
CORRELACIÓN ENTRE ENSAYOS “IN SITU”
SPT - PENETRÓMETRO ESTÁTICO

qc = n · N
SPT - PENETRÓMETRO BORROS
(MPa)
TIPO DE SUELO
Limos arenosos
n
PENETRÓMETRO
CORRELACIÓN
Ligero
NB = N (N ≤ 12)
NB = 0,8 · N (N > 12)
0,2
Arcillas limosas
0,3
Arcillas arenosas, arenas finas
0,4
Arenas arcillosas, arenas gruesas
0,5-0,6
Gravas arenosas
0,8-1,0
Pesado
ARENAS
NB = 0,5 · N
(D.P.S.H.)
ARCILLAS Y
LIMOS
BLANDOS
N ≤ 12
NB = N - 2
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44
CTE
Figura D.1
Correlación entre los ensayos SPY y CPT con el ángulo de rozamiento efectivo en suelos granulares
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45
CTE
INFORME FINAL

Es el documento en el que se describe y resume el reconocimiento realizado y se establecen
las recomendaciones de la cimentación a adoptar.

Los puntos que debe desarrollar son al menos los que se indican :

Antecedentes o introducción
Definición de la cimentación prevista
Investigación previa
Encuadre geológico-geotécnico
Trabajos de campo realizados
Trabajos de laboratorio realizados
Distribución de las diferentes unidades
geotécnicas (espesores, extensión,
identificación litológica)
Perfiles longitudinales y transversales
que mejor representes las distintas
unidades geotécnicas:

Situación del nivel freático
Determinación de los parámetros de
cálculo
Recomendaciones
sobre
la
cimentación
Recomendaciones generales

ANEJOS :

Mínimo de 2 para edificios de categoría
C-0 y C-1
Mínimo de 3 para el resto de edificios
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CORTES ESTRATIGRÁFICOS DE
SONDEOS Y CALICATAS
DOCUMENTACIÓN
GRÁFICA
Y
FOTOGRÁFICA
RESULTADO DE LOS ENSAYOS “IN
SITU”
RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE
LABORATORIO
46
CTE

En el informe final del Estudio geotécnico, en función del tipo de cimentación, deben
establecerse los valores y especificaciones necesarios para el proyecto relativos a:

Cota de cimentación
Presión vertical admisible (hundimiento)
Presión vertical admisible de servicio (asientos tolerables)
Resistencia por la punta y por el fuste (cimentación por pilotes)
Parámetros geotécnicos para la determinación de los empujes (estructuras de
contención)
Leyes de tensión-desplazamiento (pantallas)
Coeficiente de balasto (modelos interacción suelo-estructura)
Asientos totales y diferenciales esperables y admisibles
Calificación del terreno desde el punto de vista de su ripabilidad
Taludes estables a corto y largo plazo
Situación del nivel freático y variaciones previsibles. Influencia en el
dimensionamiento
Cuantificación de la agresividad del terreno y de las aguas que contenga
Caracterización del terreno y coeficientes a emplear para el dimensionado
bajo el efecto de la acción sísmica
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47
CTE
SESIÓN SEGUNDA
CIMENTACIONES DIRECTAS
Tipología
Hundimiento
Asientos
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Cimentaciones directas.
Tipología
CTE
TIPOS DE CIMENTACIONES DIRECTAS
CRITERIOS BASADOS
EN SU TIPOLOGIA

ZAPATAS AISLADAS

Cuadradas
Rectangulares
Medianería
Esquina

ZAPATAS COMBINADAS

ZAPATAS LIGADAS

De medianería con viga centradora
De medianería con colaboración del
forjado

ZAPATAS CORRIDAS

EMPARRILLADOS Y LOSAS
a)
b)
c)
d)
Tipos de Zapatas Aisladas:
a) Cuadrada: L = B
b) Rectangular: Mx > My
L Mx
=
Zapata proporcionada
B My
c) Medianería: e = excentricidad
d) Esquina: ex = ey ; L = B
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Tipología
CTE
Zapata combinada
En la zapata concurren dos o más pilares
Zapata de medianería con viga centradora
q1, q2 = Cargas uniformes transmitidas al terreno
Zapata de medianería con colaboración del forjado
T = Esfuerzo de tracción introducido en el forjado
para el centrado de la carga
q = Carga uniforme transmitida al terreno
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Zapatas corridas
Zapata corrida que recoge varios pilares
Tipología
CTE
CRITERIOS BASADOS EN SU RIGIDEZ

La rigidez de las zapatas frente a su deformación, así como su transmisión de cargas,
dependen de sus dimensiones, forma, materiales y tipo de terreno en el que apoyan,
clasificándose en:

ZAPATA RIGIDA
ZAPATA FLEXIBLE
El criterio de rigidez que vamos a adoptar para las
zapatas es el estructural, definido en la Instrucción
de Hormigón Estructural (EHE) en su artículo 59.2 y
que es el que se indica en figura adjunta.
En zapatas corridas, emparrillados y losas se
adoptará el criterio de rigidez relativa terrenoestructura que figura en el Anejo E del Documento
Base SE-C.
Criterio de rigidez en zapatas aisladas según EHE.
Zapata rígida: V ≤ 2 h
Zapata flexible: V > 2 h
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Hundimiento
CTE
PRESIONES ADMISIBLES Y DE HUNDIMIENTO.

El CTE denomina y define las cargas asociadas al terreno y a las cimentaciones del
siguiente modo:
Es la resistencia característica del terreno, para el estado último de hundimiento

Presión vertical de hundimiento (qh)

Presión vertical admisible (qadm)
Es el valor de cálculo de la resistencia del terreno. Se corresponde con el concepto de
carga de seguridad frente al hundimiento que se utiliza en Mecánica del Suelo.

Presión vertical admisible de servicio (qs)
Es la presión vertical admisible de una cimentación teniendo en cuenta no solo la
seguridad frente al hundimiento, sino también su tolerancia a los asientos. Se
corresponde con el concepto de carga admisible utilizado en Mecánica del Suelo.
Estas presiones pueden expresarse en términos de presiones totales o efectivas,
brutas o netas.
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Hundimiento
CTE
CONSOLIDACION DE LOS SUELOS COHESIVOS

La teoría de la consolidación explica el fenómeno de la deformación de los suelos cohesivos
saturados. El estado tensional del suelo, a lo largo del proceso, varía como consecuencia de la
evolución de las presiones intersticiales, que van disipándose a lo largo del mismo.

Para su análisis vamos a
establecer un modelo que nos
facilite su comprensión.
σ
σ
u

En el modelo la situación
inicial tiene la válvula cerrada
y toda la tensión se transmite
al agua
σ
SITUACIÓN INICIAL
u=σ
σ =0
σ
u
σ
SITUACIÓN INTERMEDIA
u=a
σ = σ- a
u
σ
SITUACIÓN FINAL
u=0
σ =σ
Modelo de la consolidación de suelos cohesivos

Si abrimos la válvula de drenaje el agua empezará a salir y el muelle a deformarse. La tensión
total transmitida por el disco (σ) se repartirá entre la presión del agua (u) y la del muelle (σ').
Llegará un momento en el que se establezca el equilibrio y toda la tensión aplicada (σ) sea
absorbida por el muelle (σ').
De lo expuesto se deduce que cabe distinguir en los suelos cohesivos un comportamiento
resistente a corto plazo y otro a largo plazo.
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Hundimiento
CTE
DEFINICIÓN DE HUNDIMIENTO

Si aumentamos la carga vertical que actúa
sobre una zapata, los asientos irán
aumentando gradualmente hasta que dichos
aumentos no guarden proporción con el
incremento de carga y se produzca el fallo o
hundimiento de la zapata.

Gráficamente se puede representar en un
gráfico tensión-deformación como el de la
figura, realizado por Vesic (1.967) en arenas,
con distintos valores de su compacidad.

Surgen tres tipos de rotura: General, local y
por punzonamiento
a) Rotura general, ID = 0,78
b) Rotura local, ID = 0,61
c) Rotura por punzamiento, ID = 0,32
qh = carga de hundimiento
qhi, = hundimiento parcial repentino
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Hundimiento
CTE
ROTURA GENERAL

Al alcanzar la presión de la zapata un cierto valor de pico (qh) se
produce la rotura súbita, formándose una superficie de rotura
continua bajo la zapata que aflora a ambos lados de la misma en su
superficie hasta cierta distancia de ella.
ROTURA LOCAL

Si la consistencia del terreno es media, se produce un aumento de
asiento con el aumento de carga, plastificándose el suelo en los
bordes de la zapata, lo que origina una superficie de rotura bajo la
zapata que no alcanza su continuidad hasta aflorar a la superficie.
ROTURA POR PUNZONAMIENTO

La cimentación se hunde cortando el terreno de su periferia,
afectando poco al terreno adyacente. No se presentan superficies de
rotura definidas, concentrándose la fisuración alrededor del perímetro
de la zapata.
Las arcillas consolidadas, arenas compactas y arcillas a corto
plazo, presentan la forma de rotura que hemos denominado
general.
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e = cuña en estado elástico
a = zona en estado activo
p = zona en estado pasivo
Hundimiento
CTE
FORMULA GENERAL DEL HUNDIMIENTO.

La fórmula general adoptada para el cálculo de la carga de hundimiento de cimentaciones
superficiales es la que desarrolló Terzaghi (1943) para zapatas corridas de base rugosa,
bajo la hipótesis de rotura general, aplicando la teoría del sólido rigido-plástico.
Modelo de Terzaghi para el
cálculo de la carga de
hundimiento de las zapatas
corridas.
1.- Esquema de la cimentación
en estudio
2.- Modelo propuesto que
sustituye al esquema en
estudio

Obtuvo la siguiente expresión :
q h = q o Nq + c Nc +
1
γ B Nγ
2
siendo Nq, Nc y Nγ parámetros adimensionales que sólo dependen del ángulo de rozamiento
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Hundimiento
CTE
AREA EQUIVALENTE DEL CIMIENTO

Para obtener las fórmulas de la carga de
hundimiento a partir de la teoría de la
plasticidad, los distintos autores parten de
la hipótesis de cargas axiles centradas.

Brinch Hansen propone, en el caso de
que exista excentricidad de las acciones,
respecto al centro del cimiento, el empleo
en las fórmulas de la anchura y longitud
equivalentes
B∗ = B - 2eB
L∗ = L - 2eL

La presión de trabajo vendrá
dada por la expresión:
Q
q= ∗ ∗
B ·L
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Definición de zapata equivalente para el
cálculo de las cargas de hundimiento
y de trabajo
Hundimiento
CTE
FORMULA GENERAL DEL HUNDIMIENTO SEGÚN EL CTE.

La fórmula general adoptada es una generalización de la fórmula de Terzaghi.
q h = q o N q dq s q i q t q + c N c d c s c i c t c +
1
γ B ∗ N γ dγ s γ i γ t γ
2
Los coeficientes correctores son para tener en cuenta la influencia de:
d : Profundidad de la cimentación
s : Forma de la cimentación
i : Inclinación de la carga
t : Proximidad de la cimentación a un talud

En las cimentaciones superficiales no se deben emplear los factores de corrección de la
profundidad. El CTE no lo considera para cimentaciones en las que D<2 m o cuando no se
pueda garantizar la permanencia, en el tiempo, del terreno situado por encima de la
cimentación.
dq = dc = dγ = 1
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Hundimiento
CTE

Los coeficientes de influencia por la forma adoptados son:
ZAPATA CIRCULAR
ZAPATA RECTANGULAR
sq = 1,2
B
sq = 1 + 1,5·tgϕ ·
L
sc = 1,2
sc = 1 + 0,2·
sγ = 0,6
sγ = 1 - 0,3·
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B
L
B
L
Hundimiento
CTE

Los coeficientes de influencia por la inclinación de carga, para suelos granulares,
adoptados son:
DIRECCION DE LA FUERZA
HORIZONTAL (H) SEGÚN LA
LONGITUD DE LAZAPATA (L)
DIRECCION DE LA FUERZA
HORIZONTAL (H) SEGÚN LA
ANCHURA DE LAZAPATA (B)
iq = 1 - tgδ
iq = (1 - 0,7·tgδ ) 3
iγ = 1 − tgδ
iγ = (1 - tgδ ) 3
H
tgδ =
V

En el caso de que existan fuerzas horizontales en las dos direcciones el valor de los
coeficientes será el producto de valores según ambas direcciones.
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Hundimiento
CTE
Para suelos cohesivos los valores a adoptar para iq e iγ son los mismos que en los suelos
granulares, con el valor de tgδ que se indica a continuación:

tgδ =
H
V + B·L·c´·cotgϕ´
CORTO PLAZO (φ=0)
LARGO PLAZO (φ=φ´)
⎡
H ⎤
ic = 0,5⎢1 + 1 ⎥
B·L·c´
⎣
⎦

iq·Nq - 1
ic =
Nq - 1
Cuando el valor de H es menor del 10% de V, podemos tomar igual a la unidad los
coeficientes de influencia de inclinación de carga tanto en suelos granulares como cohesivos
( iq = iγ = ic = 1 )
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Hundimiento
CTE

Los factores correctores por la proximidad de un talud a la cimentación, que presente una
inclinación descendente de ángulo β ( expresado en radianes) respecto a la horizontal
adoptados son:
tq = 1 - sen2β

tγ = 1 - sen2β
tc = e −2 β · tgφ
Si β ≤ 5º se tomará :
t q = t γ = tc = 1

Si β ≥ Φ/2 se deberá hacer un estudio específico de estabilidad global

En situaciones a corto plazo se calculará la presión de hundimiento como si la superficie
del suelo fuese horizontal, reduciéndola posteriormente en la cantidad:
2·β ·cu
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Hundimiento
CTE

Para los factores de capacidad de carga, el CTE indica que se podrán utilizar los
siguientes:
1 + senϕ π ·tgϕ
Nq =
·e
1 - senϕ
(
)
Nc = Nq - 1 cotg φ
N γ = 1,5 (N q - 1) tg φ

La expresión de Nq adoptada es la propuesta por Prandlt para zapatas de base lisa,
dando valores inferiores a los propuestos por Terzaghi para zapatas de base rugosa

La expresión de Nc es la derivada del teoréma de Caquot, utilizada por Terzaghi

La expresión de Nγ es la propuesta por Brinch Hansen, más conservadora que la
utilizada por Terzaghi y otros

El resultado final es que las fórmulas propuestas por el CTE resultan más conservadoras
que las propuestas por Terzaghi y otros autores
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Hundimiento
CTE
φ
Nq
Nc
Nγ
0
1,00
5,14
0,00
1
1,09
5,38
0,00
2
1,20
5,63
0,01
3
1,31
5,90
0,02
4
1,43
6,19
0,05
5
1,57
6,49
0,07
6
1,72
6,81
0,11
7
1,88
7,16
0,16
8
2,06
7,53
0,22
9
2,25
7,92
0,30
10
2,47
8,34
0,39
11
2,71
8,8
0,50
12
2,97
9,28
0,63
13
3,26
9,81
0,78
14
3,59
10,37
0,97
15
3,94
10,98
1,18
16
4,34
11,63
1,43
17
4,77
12,34
1,73
18
5,26
13,10
2,08
19
5,80
13,93
2,48
20
5,40
14,83
2,95
Página 66 de 169
φ
Nq
Nc
Nγ
21
7,07
15,81
3,50
22
7,82
16,88
4,13
23
8,66
18,05
4,88
24
9,60
19,32
5,75
25
10,66
20,72
6,76
26
11,85
22,25
7,94
27
13,20
23,94
9,32
28
14,72
25,80
10,94
29
16,44
27,86
12,84
30
18,40
30,14
15,07
31
20,63
32,67
17,69
32
23,18
35,49
20,79
33
26,09
38,64
24,44
34
29,44
42,16
28,77
35
33,30
46,12
33,92
36
37,75
59,59
40,05
37
42,92
55,63
47,38
38
48,93
61,35
56,17
39
55,96
67,87
66,76
40
64,20
75,31
79,54
Factores de carga según el CTE
Hundimiento
CTE
APLICACIÓN A SUELOS REALES

Las fórmulas generales de hundimiento que se han visto anteriormente se han obtenido bajo la
hipótesis de rotura general, por lo que sólo son aplicables en suelos que presenten ese tipo
de rotura.

Para los otros tipos de rotura, local y punzamiento, no hay posibilidad de aplicar la teoría del
sólido rígido-plástico, por lo que en principio no son aplicables dichas fórmulas.

Vamos a analizar a continuación la aplicación práctica de las fórmulas de hundimiento a los
suelos reales, distinguiendo los suelos cohesivos de los granulares.
ARCILLAS

La carga de hundimiento en las arcillas es en general más desfavorable a corto plazo,
en el que las condiciones de drenaje no se han establecido, no obstante debemos
comprobar también el comportamiento a largo plazo, cuando las presiones intersticiales
ya se han disipado.
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Hundimiento
CTE
CORTO PLAZO

El esquema de rotura de las arcillas a corto plazo es el de la rotura general, cualquiera que
sea su consistencia, por lo tanto son aplicables las fórmulas obtenidas.

El parámetro representativo del corto plazo es la resistencia al corte sin drenaje, c = cu, ya
que el valor del ángulo de rozamiento aparente es cero (φ = 0), con lo que la fórmula general
queda de la siguiente forma:
Nq = 1 ; Nγ = 0 ; Nc=5,14
q h = q o dq s q i q tq + cu N c dc s c i c tc
LARGO PLAZO

Los parámetros de cálculo en este caso son φ' y c' ángulo de rozamiento y cohesión
efectivos.

El esquema de rotura de las arcillas a largo plazo es el de la rotura general sólo cuando
se trata de arcillas duras. En este caso las fórmulas son las que resultan de aplicar los
parámetros de cálculo.
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Hundimiento
CTE

Para arcillas duras la expresión del hundimiento será por lo tanto:
q h = q´o N q dq s q i q tq + c´ N c dc s c i c tq +

Para las arcillas medias o blandas Terzaghi propone aplicar la fórmula general con
unos parámetros de cálculo ficticios, resultantes de aplicar un coeficiente de minoración
de 1,5.
. Cuando tengamos constancia de que
las arcillas no son duras o bien el
ángulo de rozamiento sea menor de
28º, los parámetros ficticios a aplicar
son los que figuran en la tabla adjunta.

1
γB∗ N γ dγ sγ i γ tγ
2
PARÁMETRO
VALOR
COHESIÓN
CFIC =⅔ C´
ROZAMIENTO
tgΦFIC=⅔ tgΦ´
En la Tabla 4.3 del Documento Básico SE-C, se indican los valores de la carga de
hundimiento que se puede tomar para zapatas rectangulares, de ancho equivalente
comprendido entre 1 y 3 metros..
Página 69 de 169
Hundimiento
CTE
ARENAS

El CTE adopta las fórmulas de Meyerhof, expresándolas en unidades internacionales,
incorporando un factor de influencia de la profundidad de la cimentación, siempre que
se den las siguientes circunstancias :

Terreno marcadamente horizontal ( pendiente inferior al 10%)
Componente horizontal del esfuerzo axil menor del 10% del vertical (H<0,1V)
Asientos admisibles hasta 25 mm ( 1 pulgada)
D ⎞⎛ s ⎞
⎛
qad = 12N⎜1 +
⎟⎜ ⎟
⎝ 3B ⎠⎝ 25 ⎠
(KN/m²) ⇒ B < 1,20m.
D ⎞⎛ s ⎞⎛ B + 0,3 ⎞
⎛
qad = 8 N⎜1 +
⎟⎜ ⎟⎜
⎟
3B
25
B
⎝
⎠⎝ ⎠⎝
⎠
Donde:
N = N (SPT) medio, en un tramo
comprendido ente 0,5B por encima del
plano de cimentación de la zapata y 2B
por debajo
2
(KN/m²) ⇒ B ≥ 1,20m.
D = Profundidad de la cimentación en
metros. (1+D/3B) ≤ 1,3
S = Asiento admisible en milímetros
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Hundimiento
CTE

A efectos prácticos se podrán tomar los valores de la presión vertical admisible ( qadm )
que figuran en la tabla, calculadas para valores de NSPT = 10

Para valores de NSPT > 10 , la presión admisible varía proporcionalmente.
B (m)
D (m)
0,8
0,5
1,0
2,0
0,5
1,2
2,0
0,5
1,5
2,0
0,5
2,0
2,0
0,5
3,0
2,0
0,5
5,0
2,0
0,5
2,0
Presiones admisibles en suelos granulares (Kn/m2) para NSPT = 10
St (mm)
10
58
62
56
62
57
65
51
60
46
55
41
47
37
41
15
87
94
84
94
85
98
77
90
69
83
61
71
56
61
20
116
125
112
125
114
130
102
120
92
110
82
95
74
81
25
145
156
140
156
142
163
128
150
115
138
102
118
93
102
Tabla 4.4
Página 71 de 169
Hundimiento
CTE
CARGA VERTICAL ADMISIBLE. VALORES ORIENTATIVOS

Conocida la carga de hundimiento o de rotura del terreno, qh,
establecemos la carga vertical admisible qad aplicando a la anterior un
coeficiente de seguridad F.
qh
qad =
F

En Mecánica del Suelo, no se mayoran las acciones, siendo por lo tanto el coeficiente de
seguridad F, un coeficiente de seguridad único o global que tiene en consideración tanto la
mayoración de las cargas como la minoración de resistencia del terreno.

El valor que se adopta para el hundimiento es en general (también en el CTE) l F = 3.

Es habitual en arcillas, a corto plazo y en arcillas blandas, afectar el coeficiente de seguridad a la
presión neta.

Si de la presión que aplica la zapata descontamos la presión qo que ejercía el terreno eliminado,
obtenemos el valor de la presión de hundimiento neta.
qhn = qh - qo
Página 72 de 169
Hundimiento
CTE

la carga admisible neta vendrá dada por la expresión:

La carga admisible, en este caso será:
qad
qad ,n =
q hn
F
qh - qo
q hn
=
+ qo =
+ qo
F
F
SUELOS GRANULARES (*)
ANCHURA
ZAPATA
(m)
Valores de las presiones admisibles,
expresadas en Kp/cm2, según la Norma
Alemana DIN 1054.
(*) Los valores son para zapatas corridas. Debe
observarse como cuando la anchura es mayor
de B = 1,50 m, disminuye la presión admisible
al aumentar la anchura para las mismas
condiciones de profundidad de cimentación
PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION (m)
0,5
1,0
1,5
2,0
0,5
2,0
2,7
3,4
4,0
1,0
3,0
3,7
4,4
5,0
1,5
3,3
3,6
3,9
4,2
2,0
2,8
3,1
3,4
3,6
2,5
2,5
2,7
2,9
3,1
3,0
2,2
2,4
2,6
2,8
Página 73 de 169
Hundimiento
CTE
SUELOS COHESIVOS (**)
PROFUNDIDAD DE LA CIMENTACION (m)
TIPO DE SUELO
0,5
1,0
1,5
2,0
1,3
1,8
2,2
2,5
Rígida
1,5
1,8
2,2
2,5
Semidura
2,2
2,8
3,3
3,7
Dura
3,3
3,8
4,4
5,0
Rígido
1,2
1,4
1,6
1,8
Semiduro
1,7
2,1
2,5
2,8
Duro
2,8
3,2
3,6
4,0
Rígida
0,9
1,1
1,3
1,5
Semidura
1,4
1,8
2,1
2,3
Dura
2,0
2,4
2,7
3,0
Limo rígido a duro
S = 2 cm
Arcilla arenosa y/o
con grava
S = 3 cm
Limo arcilloso
S = 4 cm
Arcilla
S = 4 cm
Valores de las presiones admisibles, expresadas en Kp/cm2, según la
Norma Alemana DIN 1054.
(**) Los valores son para zapatas corridas.
S = Asiento esperado
Página 74 de 169
Hundimiento
CTE
Tabla D.25 Presiones admisibles a efectos orientativos
Página 75 de 169
Continúa………
Hundimiento
CTE
Tabla D.25 Presiones admisibles a efectos orientativos
(1)
(2)
(3)
(4)
Aplicables para estratificación o foliación subhorizontal. Los macizos rocosos con discontinuidades
inclinadas, deben ser objeto de estudio especial.
Se admiten pequeñas discontinuidades con espaciamiento superior a 1 m.
Estos caso deben se investigados “in situ”.
Estas rocas son susceptibles de hinchar o de reblandecerse, por efecto de las excavaciones o del agua.
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Asientos
CTE
TIPOS DE ASIENTOS

Según su naturaleza podemos distinguir tres tipos de asientos:

Asiento inmediato
Es el que se produce de forma más o menos instantánea, al ser aplicada una carga al terreno. En los
suelos granulares la mayor parte de sus asientos corresponden a este tipo.

Asiento de consolidación
Es el producido a lo largo del tiempo como consecuencia de la disipación de las presiones
intersticiales, en el proceso de consolidación del suelo, al producirse su drenaje. Es el asiento típico
de los suelos arcillosos saturados a largo plazo.

Asiento de fluencia
Se produce en algunos suelos cohesivos tras la consolidación, sin necesidad de incremento de la
presión efectiva del suelo. Esta deformación se debe a un reajuste entre partículas debido a
fenómenos de fluencia.

El predominio de uno de estos tipos de asiento en un suelo va a depender fundamentalmente de la
naturaleza del mismo y de su grado de saturación.

En general el asiento de fluencia, cuando existe, es una fracción muy
pequeña del asiento total, por lo que vamos a considerarlo despreciable (en
caso contrario el terreno se considerará del tipo T-3), y así a efectos
prácticos, el asiento total será la suma de los asientos instantáneo y de
consolidación.
Página 77 de 169
st = s i + sc
Asientos
CTE
METODOS ELÁSTICOS
Los métodos elásticos de cálculo de asientos se basan en la teoría de Boussinesq del
semi-espacio elástico, que supone que el suelo está limitado por la superficie del terreno,
que considera horizontal, y que es un material homogéneo, isótropo y elástico. Por lo
tanto se cumple que:

Los módulos de elasticidad, E, y de Poisson, ν, se consideran constantes.
Existe proporcionalidad entre las tensiones y las deformaciones (Ley de Hooke).
Steinbrenner dedujo el asiento producido en superficie bajo la esquina de un rectángulo
cargado uniformemente, bajo las hipótesis de Boussinesq, resultando:
1 −ν 2
s = K ×q× B×
E
donde:
s = asiento en la esquina del rectángulo
q = carga uniforme aplicada sobre la superficie del rectángulo
B = anchura del rectángulo
K = coeficiente de forma
Página 78 de 169
Asientos
CTE

A la vista de la expresión anterior conviene
resaltar que el asiento en una zapata no sólo
depende de los parámetros elásticos del suelo (E,
ν) y de su tensión de trabajo (q), sino que también
depende de su forma (K) y es directamente
proporcional a la anchura de la zapata (B).
Valores del coeficiente de forma, K,
para el cálculo del asiento según la
fórmula de Steinbrenner para un
rectángulo cargado de lados A, B.
Página 79 de 169
n
K
n
K
1
0,561
2,2
0,795
1,1
0,588
2,4
0,822
1,2
0,613
2,6
0,847
1,3
0,636
2,8
0,870
1,4
0,658
3,0
0,892
1,5
0,679
3,2
0,912
1,6
0,689
3,4
0,931
1,7
0,716
3,6
0,949
1,8
0,734
3,8
0,966
1,9
0,750
4,0
0,982
2,0
0,766
5,0
1,052
Asientos
CTE
METODO EDOMÉTRICO

Se basa en la aplicación de los resultados obtenidos en los ensayos edométricos
realizados a los suelos cohesivos saturados.

A partir de la curva de compresión del terreno, o en su defecto utilizando la expresión de
la rama de carga
e - e1 = - Cc log
σ'
σ '1
podemos conocer el índice de huecos final.

El asiento, que resulta ser el asiento de consolidación del suelo, puede obtenerse
mediante las siguientes expresiones:
s =ε ×H
eo − ef
ε=
1 + eo
ε = deformación unitaria
eo = índice de huecos inicial
ef = índice de huecos final
H = espesor del estrato que se consolida en el
terreno
Página 80 de 169
Asientos
CTE
APLICACIÓN A SUELOS REALES
SUELOS ARCILLOSOS

En el caso de arcillas sobreconsolidadas, cuando las presiones aplicadas por el edificio
no superen la presión de preconsolidación, se podrán utilizar métodos de estimación de
asientos basados en fórmulas basadas en la teoría de la Elasticidad. A efectos prácticos
se considera que se cumple esa condición si la resistencia a la compresión simple de la
arcilla, es superior a la presión transmitida por el edificio.
En arcillas normalmente consolidadas o sobreconsolidadas en las que las presiones del
edificio superen la presión de sobreconsolidación, el CTE indica que se requerirá un
estudio especializado no contemplado en él.
ASIENTO A CORTO PLAZO

Al iniciarse el incremento tensional en un estrato arcilloso saturado, se dan las condiciones
que hemos denominado a corto plazo, que implican una deformación sin variación de
volumen, dado que no se ha iniciado el drenaje del suelo. Este asiento se identifica con el
asiento inicial, y su valor será (dado que en estas condiciones ν = 0,5) :
Página 81 de 169
Asientos
CTE
si = 0,75 × K × q ×

B
Eu
El módulo de deformación sin drenaje (Eu) se
suele relacionar con la resistencia al corte sin
drenaje (cu).
El CTE (Tabla F.2) establece las siguientes estimaciones del módulo de deformación sin
drenaje (Eu) en arcillas sobreconsolidadas, en función de la resistencia sin drenaje (Cu).
RANGO DE
SOBRECONSOLIDACION
Eu/Cu
Ip < 30
30 < Ip < 50
Ip > 50
<3
800
350
150
3–5
600
250
100
>5
300
130
50
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Asientos
ASIENTO A LARGO PLAZO

El asiento final se identifica con los
valores de los parámetros en presiones
efectivas, y se corresponde con el
asiento total del suelo.
2
′
⎛
⎞
υ
1
−
St = K q B ⎜
⎟
⎝ E´ ⎠
Obtención del módulo de deformación E' a partir de un
ensayo triaxial (cd)
Donde:

E´ = Módulo de deformación a largo
plazo (presiones efectivas)

ν´ = ficiente de Poisson a largo plazo
(presiones efectivas)
Obtención del coeficiente de Poisson ν ' a
partir de un ensayo triaxial (cd)
ν'=
⎡ ⎛ dε v ⎞
⎤
1
⎜
⎟
⎢
⎥
2 ⎣ ⎝ d ε a ⎠ε a = 0 ⎦
1
Página 83 de 169
Asientos
CTE
ASIENTO DE CONSOLIDACIÓN

El asiento obtenido por aplicación del método edométrico es el asiento de
consolidación, que en las arcillas saturadas es la fracción más importante del asiento
total, identificándose muchas veces con éste.

El método consiste en considerar que en el terreno situado bajo la cimentación, su
asiento ocurre en las mismas condiciones que en el edómetro. Esto supone admitir que
la única tensión que interviene en el cálculo es la presión efectiva vertical, σ'z en el
centro de la capa, lo que simplifica mucho el problema de la determinación de las
tensiones.

Para que el método tenga validez, debe cumplirse que :

El espesor de la capa compresible sea de un tamaño similar a la anchura de la
cimentación (H ≤ 1,5B).
El coeficiente de Poisson sea pequeño (ν´ ≤ 0,25)
En las arcillas normalmente consolidadas o ligeramente sobreconsolidadas , el
coeficiente de Poisson puede oscilar entre 0,30 y 0,40, pudiéndose considerar
aceptable el valor del asiento obtenido por el método edométrico
Página 84 de 169
Asientos
CTE
SUELOS ARENOSOS

El cálculo de asientos en arenas es de gran importancia, dado que salvo en zapatas
muy estrechas (B ≤ 1,0 m) suele ser el valor del asiento quién determina la carga
admisible de la zapata.

La alta permeabilidad de los suelos granulares es la responsable de que la mayor
parte de sus asientos sean inmediatos, aún cuando se encuentren bajo el nivel
freático.
D'Appolonia y otros (1.970) calculan el asiento mediante la aplicación de métodos
elásticos, obteniendo el módulo de compresibilidad del suelo, mediante una correlación
con el número de golpes medio N, del ensayo SPT, en un espesor de arena igual a la
anchura de la zapata, contando a partir del plano de cimentación, llegando a las siguientes
expresiones:
Arenas flojas o medias
Eν =
(
Arenas compactas
)
E
Kg/cm 2 = 209 + 8,9 ⋅ N
2
I -ν
Eν =
Página 85 de 169
(
)
E
Kg/cm 2 = 473 + 11,9 ⋅ N
2
I -ν
Asientos
CTE

El CTE distingue el método de cálculo a aplicar, en función del porcentaje de partículas
de más de 20 mm en el suelo

Menos del 30% de partículas de tamaño superior a 20 mm.
Propone la fórmula de Burland y Burbidge basada en los ensayos SPT o de
valores de ensayos de penetración a través de correlaciones:
si = fl·fs·q´b·Ic·B0,7
Ic =
1,71
N1,4
Si = Asiento instantáneo (mm)
q´b=Presión efectiva bruta aplicada en la base
de la cimentación (KN/mm2)
Ic = Índice de compresibilidad
B = Anchura zapata (m)
N = valor medio del ensayo SPT en la zona de
influencia (Zi) bajo el cimiento
Página 86 de 169
Figura F.4
Asientos
CTE
fs = coeficiente de forma
fl = factor de corrección por la presencia de una capa
rígida a una profundidad Hs < Zi
Hs = Profundidad por debajo de la zapata de la capa rígida
Zi = Profundidad de influencia bajo la zapata dentro de la
cual se produce el 75% del asiento
L ⎤
⎡
1
,
25
·
⎢
B ⎥
fs = ⎢
L⎥
⎢ 0,25 + ⎥
B⎦
⎣
2
fl =
Hs ⎤
Hs ⎡
+
2
Zi ⎥⎦
Zi ⎢⎣
Cuando el terreno se encuentre sobreconsolidado, o el plano de cimentación no sea
superficial, el valor de la tensión de trabajo a introducir en la fórmula (q´b) , expresada en
KN/m2, se puede reducir del siguiente modo:
2
q ´b = qt - σ ´⇔ σ ´< qt
3
q ´b =
qt
⇔ σ ´≥ qt
3
qt = tensión transmitida por la zapata
σ‘ = máxima tensión efectiva vertical en el plano de cimentación, a la que ha
estado sometido el terreno

Mas del 30% de partículas de tamaño superior a 20 mm.
Propone utilizar fórmulas elásticas, dado que los resultados de los ensayos SPT en
estos suelos están sujetos a grandes incertidumbres, por el tamaño de las partículas.
Página 87 de 169
Asientos
CTE
ASIENTOS ADMISIBLES. VALORES ORIENTATIVOS

La limitación de los asientos no se limita a los asientos totales de la cimentación, sino que
contempla también los valores relativos entre los distintos puntos de la cimentación o distintas
zapatas.

Los términos más usuales son:

Asiento diferencial: El asiento diferencial entre dos zapatas, es la diferencia de asientos
entre ambas (δ).
Asiento máximo: Es el mayor descenso vertical sufrido por una zapata, respecto a su
plano de cimentación (S max.)
Distorsión angular: Es el cociente entre el asiento diferencial entre dos zapatas y la
distancia que las separa (β = δ/Lij)
Valores de asientos máximos y distorsiones
angulares a utilizar de forma general en
distintos tipos de suelo
TIPO DE
SUELO
Smáx
(cm)
Arcillas
5-7
Arenas
2,5 - 5
Página 88 de 169
β = δ/L
1
1
≤β ≤
500
400
Asientos
CTE
CARACTERÍSTICAS
DEL
EDIFICIO
ASIENTO TOTAL MÁXIMO EN mm
GRANULARES
COHESIVOS
Obras de carácter monumental
12
25
Edificios con estructura de
hormigón armado de gran rigidez
35
50
Edificios con estructura de
hormigón armado de pequeña
rigidez
Estructuras metálicas
hiperestáticas
Edificios con muros de fábrica
50
75
>50
>75
Estructuras metálicas isostáticas
Estructuras de madera
Estructuras provisionales
Asientos máximos admisibles según la norma española MV-101,
en función de las características del edificio y el tipo de terreno
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Asientos
CTE
ASIENTO TOTAL MÁXIMO
(cm)
TIPO DE ESTRUCTURA
Terreno granular o terreno
cohesivo de
consistencia media a
dura
Terreno cohesivo de
consistencia
plástica
Reticulada, de hormigón armado o de acero, con
arriostramientos
2,5
4,0
Reticulada hiperestática, o de vigas continuas de
hormigón armado o de acero, sin
arriostramientos
3,0
5,0
Estructuras isostáticas de hormigón armado o de
acero sin arriostramientos
5,0
8,0
Muros de carga, sin armar
2,5
4,0
Muros de carga con zunchos al nivel de los
forjados.
3,0
5,0
Asientos máximos admisibles según la norma alemana TGL 11464 (1.972), en función del tipo de estructura
y de terreno
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CTE
CONDICIONES CONSTRUCTIVAS

De las condiciones constructivas que figuran en el Documento Básico SE-C, destacamos las
siguientes:

La terminación de la excavación del fondo del cimiento debe tener lugar inmediatamente antes
de la colocación de la solera de asiento, especialmente en los suelos cohesivos., Éste se
mantendrá durante la ejecución de la cimentación.
En los casos en que se necesite agotamiento del agua ( suelos permeables), se mantendrá
durante la ejecución de la cimentación.
Cuando haya que efectuarse el saneamiento del fondo de la excavación en suelos cohesivos,
por presencia de agua, se emplearán materiales permeables secos.
Siempre que se estime se realizará un drenaje del terreno de cimentación. Para efectuar el dren
se colocará un lecho de grava o material granular, sobre un geotextil que evite la migración de
finos y la posible colmatación del dren.
El espesor mínimo de la solera de asiento (hormigón de limpieza) será de 10 cm.
La temperatura mínima de hormigonado será la indicada en la EHE.
El recubrimiento mínimo de la armadura se ajustará a las especificaciones de la EHE.
Las armaduras verticales de los pilares deben penetrar en el cimiento hasta el nivel de la capa
inferior de la armadura de éste.
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CTE
CONTROL: COMPROBACIONES A REALIZAR.

Del terreno de cimentación.

Confirmación del Estudio Geotécnico, previamente a la ejecución de la cimentación.
La estratigrafía del nivel de apoyo coincide con la estimada en el Estudio Geotécnico.
Aparición del nivel freático a las condiciones previstas.
Compacidad y humedad similar a la prevista en el Estudio Geotécnico.
No se detectan cavernas, galerías, fallas, pozos, etc.
De los materiales de construcción.

Materiales y resistencias que se ajusten a los de Proyecto.

Durante la ejecución.

Comprobaciones finales.

Antes de la puesta en servicio del edificio se debe comprobar que los asientos se ajustan a
lo previsto y que no se hayan plantado árboles cuyas raíces puedan originar cambios de
humedad o creado zonas verdes cuyo drenaje no estuviese previsto en Proyecto.
En los edificios de tipo C-3 y C-4 será obligatorio establecer un sistema de nivelación para el
control de asientos.
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CTE
SESIÓN TERCERA
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Tipologías
Comprobación estructural
Asientos
Grupo de pilotes
Página 93 de 169
1
CTE
Cimentaciones profundas
Tipologías
DEFINICIÓN DE PILOTE

El Documento Básico SE-C considera entre las
cimentaciones profundas los pilotes (aislados, en
grupo o en zonas) y los micropilotes.

El cálculo de micropilotes no se contemplan en dicho
Documento Básico.

Podemos decir que el pilote es un elemento de
cimentación con forma alargada, de longitud superior
a ocho veces su dimensión menor, que introducido
total o parcialmente en el terreno, es capaz de
transmitir directamente a los estratos resistentes, con
esfuerzos preferentemente axiles, las cargas a las
que se encuentra solicitado.
Pilote trabajando por rozamiento
Pilote trabajando por punta
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2
Tipologías
CTE
CLASIFICACIÓN DE LOS PILOTES
POR LA FORMA DE TRANSMISIÓN DE LAS CARGAS
PILOTES POR ROZAMIENTO
PILOTES POR PUNTA
PILOTES MIXTOS

Transmiten
la
carga
principalmente por rozamiento
a lo largo del fuste.

La resistencia debida al
rozamiento por la longitud del
pilote ha de ser suficiente para
contrarrestar la carga a la que
está sometido el pilote.
También se denominan
flotantes por no transmitir la
carga a un estrato resistente.
Tras atravesar estratos
blandos se empotran en
estratos
resistentes,
transmitiéndoles la carga
principalmente por presión
en la punta y por el
rozamiento del fuste en las
proximidades de la misma.

También se denominan
pilotes
columna
por
analogía con estas en su
forma de trabajo.
Página 95 de 169
Según el tipo de terreno,
su estratigrafía, y su carga,
los pilotes suelen trabajar de
forma mixta, combinando
ambas formas de resistencia
(fuste y punta)

En arenas solicitadas por
grandes
cargas
suelen
trabajar aproximadamente en
un 70% por la punta y en un
30% por rozamiento.
3
Tipologías
CTE
POR SU PROCESO DE EJECUCIÓN
• PILOTES
PREFABRICADOS
• PILOTES
EJECUTADOS
“ IN SITU ”
Por el material
constituyente
Por la forma
de puesta en
obra
• PILOTES DE
•
DESPLAZAMIENTO
PILOTES
SONDEADOS
Por la forma
de introducir
la entubación
Página 96 de 169
• DE MADERA
• METÁLICOS
• DE HORMIGÓN
• CON ENTUBACIÓN
RECUPERABLE
• CON ENTUBACIÓN
PERDIDA
• EXCAVADOS CON
BENTONITA O POLIMEROS
• PERFORADOS SIN
SOSTENIMIENTO
• PERFORADOS CON
BARRENA CONTINUA
4
Tipologías
CTE
TIPOS DE PILOTES SEGÚN LAS NTE
SÍMBOLO
ESPECIFICACIÓN
APLICACIÓN
CPI-2
PILOTES DE DESPLAZAMIENTO
CON AZUCHE
Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o
capas duras duras después de atravesar capas blandas.
CPI-3
PILOTES DE DESPLAZAMIENTO
CON TAPÓN DE GRAVAS
Usualmente como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad
media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.
CPI-4
PILOTES DE EXTRACCIÓN CON
ENTUBACIÓN RECUPERABLE
Como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También como
pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente firme, prácticamente homogéneo.
CPI-5
PILOTES DE EXTRACCIÓN CON
CAMISA PERDIDA
Trabajando por punta apoyado en roca o capas duras, siempre que atraviesen capas de
terreno incoherente fino en presencia de agua, exista flujo de agua, o el terreno presente
agresividad al hormigón fresco.
CPI-6
PILOTES PERFORADOS SIN
ENTUBACIÓN CON LODOS
TIXSOTRÓPICOS
Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras, y se
atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.
CPI-7
PILOTES BARRENADOS SIN
ENTUBACIÓN
Como pilotaje trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro. También
como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente firme, prácticamente homogéneo,
o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos.
CPI-8
PILOTES BARRENADOS
Como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o en capas duras. También como
pilotaje trabajando por fuste en terrenos de compacidad media, o en terrenos de capas
alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.
CPP-2
PILOTES PREFABRICADOS DE
HORMIGÓN ARMADO
No es de aplicación cuando sea necesario atravesar bolos, cimientos o gravas
cementadas. Tampoco cuando sea necesario atravesar capas de gravas gruesas sin
cementar, capas finas de arena o bolos medianos.
Tipos de pilotes según las NTE.: Pilotes ejecutados “in situ”. NTE. CPI 1977 y Pilotes prefabricados
NTE. CPP 1978
Página 97 de 169
5
Tipologías
CTE
TIPOS DE PILOTES SEGÚN EL CTE

El Documento Básico SE-C, en función del procedimiento constructivo considera de forma
general los pilotes prefabricados hincados y los pilotes hormigonados “in situ”.

El CTE distingue los mismos tipos de pilotes hormigonados “in situ” que las NTE, añadiendo
un tipo más: los pilotes de desplazamiento por rotación.

Respecto a la necesidad de arriostramiento para ejecutar un pilote aislado, impone las
condiciones que se indican a continuación:
TIPO DE PILOTE
Prefabricado
Ejecutado “in situ”
DIÁMETRO
(m)
CONDICIONES
Todos
Arriostramiento en dos direcciones ortogonales
Momentos absorbidos por el pilote o las vigas riostras
< 0,45
No es viable
0,45 – 1,0
> 1,0
Arriostramiento en dos direcciones ortogonales
Asegurar la integridad del pilote
No necesita arriostramiento
Asegurar la integridad del pilote
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6
Dimensionado
CTE
VERIFICACIONES A REALIZAR

Estados límite últimos:
Los tipos de rotura más comunes y que se deben verificar son:
¾
¾
¾
¾
¾
Hundimiento
Capacidad estructural del pilote
Rotura por arrancamiento
Rotura horizontal del terreno bajo las cargas del pilote
Estabilidad global

Estados límite de servicio:
Deben realizarse comprobaciones respecto a los asientos y a los movimientos

Otras consideraciones a tener en cuenta:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Influencia de la hinca de los pilotes en las estructura próximas
Posible expansividad del terreno (rozamiento negativo)
Posibles ataques medioambiental o químico (agua o terreno) al pilote.
Mala limpieza del fondo de la excavación en los pilotes perforados.
Posibilidad de efectos sísmicos o de licuefacción.
Posibilidad de rotura en bloque en los grupos de pilotes en suelos arcillosos.
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7
CTE
CARGA DE HUNDIMIENTO Y ADMISIBLE DE UN PILOTE AISLADO

.
La carga de hundimiento de un pilote aislado
es la suma de la carga capaz de transmitir al
terreno a lo largo del pilote, o resistencia por el
fuste, y la carga capaza de transmitir por su
punta o resistencia por la punta.

El CTE denomina a la carga de hundimiento del
pilote como resistencia frente a la carga
vertical que produce el hundimiento.

Desde el punto de vista geotécnico, la carga
admisible se obtiene aplicando a la carga de
hundimiento una serie de coeficientes de
seguridad. El Documento Básico SE-C
establece un coeficiente único para la obtención
de la carga admisible.
Qadm =
Rck
γ
Rck = qp ⋅ Ap + qf ⋅ Af
Rck: Resistencia frente a la carga vertical
que produce el hundimiento(T)
Ap: Área de la base (m2)
Af:
Área lateral del pilote (m2)
qp: Resistencia unitariapor la punta (T/m2)
Resistencia unitaria por el fuste (T/m2)
qf:
Qadm =
Fp :
Ff :
θ:
R
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q p ⋅ Ap θ ⋅ q f ⋅ Af
+
Fp
Ff
Coeficiente de seguridad
frente al hundimiento por
la punta
Coeficiente de seguridad
frente al agotamiento de la
resistencia por el fuste
Coeficiente dependiente
del proceso constructivo
8
CTE
El Documento Básico SE-C en su Tabla 2.1 contempla los siguientes coeficientes de
seguridad para aplicar a los materiales, para el cálculo de pilotes
SITUACION
DIMENSIONADO
Resistente o transitoria
Extraordinaria
(1)
(2)
TIPO
COEFICIENTE
γR
Hundimiento (1)
3,0
Hundimiento (2)
2,0
Arrancamiento
3,5
Rotura horizontal
3,5
Hundimiento
2,0
Arrancamiento
2,3
Rotura horizontal
2,3
Métodos basados en ensayos o fórmulas analíticas a largo plazo
Métodos basados en fórmula analíticas a corto plazo, pruebas de
carga hasta rotura, pruebas dinámicas de hinca con control
electrónico y contraste con pruebas de carga.
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9
CTE
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA POR LA PUNTA
La expresión general de la resistencia por la
punta de un pilote se ha obtenido mediante la
teoría de la plasticidad, siendo una expresión
semejante a la obtenida para la carga de
hundimiento de las zapatas superficiales.

qp = qo ⋅ Nq + c ⋅ Nc
Donde :
qo:
Presión efectiva vertical (σ’v) en el plano de apoyo del pilote
Nq y Nc: Factores de capacidad de carga
c:

Cohesión
Los modelos de hundimiento utilizados son
semejantes a los de la figura, en los que se
tiene en cuenta la resistencia de la zona por
encima del plano de apoyo del pilote
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Figura 5.5
Modelo de hundimiento de un pilote.
Zonas del terreno que contribuyen a la
resistencia por la punta
10
CTE
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA POR EL FUSTE

La expresión general de la resistencia por el
fuste se puede obtener al igualarla a las fuerzas
cohesivas y de rozamiento desarrolladas por el
fuste del pilote contra el terreno.
qf = Ca + Ks ⋅ σ' v ⋅ tgδ
Donde:
Ca: Adherencia desarrollada (una fracción de la
cohesión del terreno)
qf = f c + f r
Ks: Coeficiente de empuje. Depende de la forma de
puesta en obra del pilote.
L
Qf = π × D × ∫ qr × dz
σ’v: Presión efectiva media a lo largo del fuste.
δ:
0
fc = componente de cohesión
= Ca
fr = componente de rozamiento =
Angulo de rozamiento pilote - terreno
Ks × σv × tgδ
Esquema de esfuerzos de la resistencia por el
fuste de un pilote, en un elemento diferencial de
pilote (qf) y a lo largo de todo el pilote (Qf)
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11
CTE
FORMULAS DE LA CARGA DE HUNDIMIENTO UTILIZADAS POR EL CTE
APLICACIÓN A SUELOS GRANULARES
FÓRMULAS BASADAS EN SOLUCIONES ANALÍTICAS
La resistencia por la punta adoptada es:
qp = fp·σ ' vp ⋅ Nq
Nq =
< 20 Mpa
1 + sen φ
· e π⋅tgφ
1 − sen φ
Donde:
σ‘vp = Presión vertical efectiva al nivel de la punta
antes de instalar el pilote
fp = 3 para pilotes hincados
fp = 2,5 para pilotes ejecutados “in situ”
La resistencia por el fuste queda reducida a la
proporcionada por el rozamiento suelo-pilote.
qf = f·Kf ⋅ σ' v ⋅ tgφ
< 120 Kpa
TIPO DE PILOTE
Kf
f
Ejecutado “in situ”
0,75
1,0
Prefabricado
(Hincado)
Hormigón
1,0
0,9
Acero
1,0
0,8
Donde:
σ’v: Presión vertical media a lo largo del fuste.
Φ : Angulo de rozamiento del terreno.
Kf : Coeficiente de empuje horizontal
f : Factor de reducción del rozamiento del
fuste
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12
CTE
FORMULAS BASADAS EN ENSAYOS SPT
q p = fn ⋅ N
(Mpa)
qp = fp ⋅ qc
fn = 0,4 Pilotes hincados
= 0,2 Pilotes hormigonados “in situ”
N = Se toma el valor medio de las medias
de las zonas activas superior e inferior
de la punta del pilote, tomando como
amplitud de las zonas 3 y 6 veces el
diámetro del pilote respectivamente
No se consideran valores de N superiores a
50 en estos cálculos.
qf = 2,5·N
FORMULAS BASADAS EN ENSAYOS DE
PENETRACIÓN ESTÁTICA
qc =
qc1 + qc2
2
Fp = 0,5 para pilotes hincados
Fp = 0,4 para pilotes hormigonados “in situ”
qc1: Valor medio de la resistencia unitaria por la
punta, en el tramo de la zona activa inferior
del pilote (amplitud de la zona 3D).
qc2: Ídem de la zona activa superior del pilote
(amplitud 6D).
Para la resistencia por el fuste se puede
suponer, si no se ha medido la resistencia por
el fuste el valor:
(Kpa)
En este caso N es el valor del SPT al nivel
considerado.
qf = 0,005 ⋅ qc
< 120 Kpa
qc: Resistencia por la punta en el nivel de
estudio considerado
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13
CTE
APLICACIÓN A SUELOS COHESIVOS
CORTO PLAZO
La resistencia por la punta viene dada por la expresión:
q p = N c ⋅ cu
Donde:
Nc = 9
cu = Resistencia al corte sin drenaje (Kpa)
La resistencia por el fuste viene dada por la expresión:
qf =
100c u
(KPa)
100 + cu
A la que se aplicará un coeficiente reductor de 0,8 en
el caso de pilotes de acero.
LARGO PLAZO
Se utilizarán las fórmulas basadas en soluciones analíticas descritas para los suelos
granulares, para el valor del ángulo de rozamiento efectivo obtenido en laboratorio,
despreciándose el valor de la cohesión.
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14
CTE
RESISTENCIA DEL TERRENO FRENTE A CARGAS HORIZONTALES

La carga de rotura horizontal del terreno, Rhk , para un pilote se puede estimar con
el esquema de cálculo que se expone a continuación.

El punto de aplicación de la carga H es un punto de momento flector nulo.
Figura F.5. Fallo del terreno causado por una fuerza horizontal sobre un pilote
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15
CTE
CARGA DE ROTURA HORIZONTAL
DEL TERRENO ( c=0 )
Figura F.6
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16
CTE
CARGA DE ROTURA HORIZONTAL
DEL TERRENO ( φ = 0 )
Figura F.7
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17
CTE
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL PILOTE EN ROCA
El CTE determina la resistencia de cálculo por la punta en roca, qp,d de pilotes excavados,
mediante la siguiente expresión:
qp, d = Ksp·qu·df
Ksp =
3+
s
d
10· 1 + 300·
a
s
df = 1 + 0,4·
Lr
≤3
d
Donde:
qu = Resistencia a la compresión simple de la roca
s = Espaciamiento de de las discontinuidades en la roca ; s> 300mm
d = Diámetro real o equivalente (igual área) del pilote
a = Apertura de las discontinuidades (0 < a < 0,02 )
a < 5mm en junta limpia
a < 25mm en juntas rellenas con suelo o fragmentos de roca alterada
Lr = Profundidad de empotramiento en roca de la misma o mejor calidad que la existente en la
base del apoyo
La resistencia de cálculo por el fuste (Mpa) ,en la zona de
empotramiento, viene dada por la expresión adjunta, en la que
qu se expresará en Mpa.
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qf, d = 0,2·qu 0,5
18
CTE
ACCIONES A CONSIDERAR
Además de las acciones estructurales debe considerarse el peso propio del encepado, así como
la sobrecarga de las tierras o aquello que pueda gravitar sobre éste.
En ocasiones los pilotes pueden estar sometidos a acciones especiales de carga debidas al
terreno (rozamiento negativo y empujes laterales), o debidas a las cargas estructurales (cargas
horizontales, solicitación a tracción).
ROZAMIENTO NEGATIVO
Por consolidación natural, o descenso del nivel
freático, se puede originar en el pilotaje un
rozamiento negativo (en sentido contrario al
habitual) que hace que aumente la carga total de
compresión que el pilote tiene que soportar.
El valor de la resistencia unitaria del rozamiento
negativo a lo largo del fuste del pilote puede
calcularse tal como se indica en la figura adjunta.
RESISTENCIA AL ARRANCAMIENTO
Rozamiento negativo. C. OTEO MAZO (2001)
Si el pilote está sometido a tracción, la solicitación no puede superar la
resistencia al arrancamiento, que puede considerarse igual al 70% de la
resistencia por el fuste a compresión.
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Rak = 0,7·qf ·Af
19
CTE
EMPUJES
LATERALES
DEL
CAUSADOS POR SOBRECARGAS
TERRENO
En los suelos cohesivos blandos, como
consecuencia de la aplicación de sobrecargas al
terreno, pueden transmitirse empujes horizontales a
lo largo del fuste del pilote, cuyo valor puede
obtenerse de la figura adjunta, en función del valor
de la sobrecarga aplicada (Pv) y la resistencia al
corte sin drenaje (Cu) de la arcilla
En el caso de que la máxima componente de los
empujes horizontales sea superior al 10% de la
carga vertical compatible con ella, se deberán
calcular los pilotes frente a los esfuerzos
horizontales.
Se supondrá que cada pilote soporta una carga
por unidad de longitud, Pp , igual al menor valor
de los siguientes
Pp = ph·S
Pp = ph·3·D Pp = ph·H
Empujes laterales del terreno. C. OTEO MAZO. 2001
Donde:
S = Separación entre ejes de pilotes
D = Diámetro del pilote
H = Espesor del estrato blando
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20
CTE

Una vez calculado el valor de Pp, se calcularán los momentos, considerando al
pilote como una viga, según las condiciones de apoyo siguiente:
Empotramiento en la cabeza
Empotramiento a 0,5 m en la capa resistente inferior
Empotramiento a 1,0 m en capas resistentes situadas por encima de la capa blanda
si su espesor es superior a 8 diámetros.
Articulación (apoyo) en capas resistentes situada por encima de la capa blanda
cuando su espesor es inferior a 8 diámetros
Figura 5.4 Condiciones de apoyo para el cálculo de esfuerzos horizontales en pilotes
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21
Comprobación estructural
CTE
TOPE ESTRUCTURAL

El tope estructural es el valor de cálculo de la capacidad resistente del pilote. Se debe
comprobar que la solicitación axil no supere este tope.
σ = Tensión del pilote
A = Área de la sección transversal
fck = Resistencia característica del hormigón (Mpa)
fp = Tensión introducida en el hormigón por
pretensado (Mpa)
fyk = Límite elástico del acero (Mpa)
Qtope = σ · A
Tipos de pilotes Hincados
Hormigón pretensado o
postesado
0,3(fck-0,9fp)
Hormigón armado
0,3 fck
Tipos de pilotes
Perforados
Metálicos
0,3 fyk
Entubados
5
6
Lodos
4
5
En seco
4
5
Barrenados (1)
3,5
-
Barrenados (2)
4
-
Madera

σ (Mpa)
5
Los valores de la tabla para pilotes
perforados son para un hormigón HA-25.
Para otros hormigones se interpolará.
Con control de integridad se pueden
incrementar los valores un 25%.
(1)
(2)
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Tipo de apoyo
Suelo firme
Roca
Sin control de parámetros
Con control de parámetros
22
Asientos
CTE
ASIENTO DE UN PILOTE AISLADO

El mecanismo que nos permite explicar el asiento
de un pilote aislado, es complejo. Así el
desplazamiento requerido para movilizar el
rozamiento lateral (qf) es pequeño (5 a 10 mm) en
cualquier tipo de terreno, mientras que para
movilizar la resistencia por la punta (qp) es grande y
depende del tipo de suelo y del diámetro del pilote.

Se sabe que la resistencia por el fuste se desarrolla
antes que la resistencia por la punta, pudiéndose
ilustrar el comportamiento de un pilote, de forma
simplificada, en la gráfica adjunta.
Distribución simplificada de la carga a
lo largo de un pilote.
C. OTEO MAZO (Jornadas Técnicas
SEMSIG, AETESS). Pilotes para
Edificación.2001.
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23
Asientos
CTE
FORMULA GENERAL DEL ASIENTO DE UN PILOTE AISLADO

El asiento de un pilote bajo una carga vertical (P) podemos calcularlo como la suma de los
asientos inducidos por tres factores :
¾
¾
¾
S1 = asiento elástico del pilote
S2 = asiento del pilote causado por la carga transmitida por la punta del pilote PP al
terreno
S3 = asiento del pilote causado por la carga transmitida a lo largo del fuste del pilote P F
al terreno
El asiento total (S) será la suma de los tres asientos
S = S1 + S2 + S3
donde:
P = PP + PF
Existen fórmulas empíricas de diversos autores. Unas de las más utilizadas son las de
Vesic
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24
Asientos
CTE
DETERMINACION DEL ASIENTO SEGÚN EL CTE

El CTE adopta para el asiento individual de un pilote aislado (si) bajo una carga
vertical (P), considerando el acortamiento elástico del pilote, la siguiente expresión:
l1 + α ·l 2 ⎞
⎛ D
si = ⎜
+
⎟P
40·R
·
A
E
ck
⎝
⎠
α=
1
(0,5·Rfk + Rpk )
Rck
D= Diámetro del pilote (para pilotes no circulares, el diámetro equivalente)
Rck = Carga de hundimiento
l1= Longitud del pilote fuera del terreno
l2= Longitud del pilote dentro del terreno
α= Parámetro dependiente de la forma de transmisión de cargas al terreno
A= Área de la sección transversal del pilote
E= Módulo de elasticidad del pilote
Rpk= Carga de hundimiento por punta
Rfk= Carga de hundimiento por fuste

Para el cálculo de movimientos horizontales del pilote se podrá utilizar la teoría de la
viga elástica o del coeficiente de balasto.
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25
Grupo de pilotes
CTE
CONCEPTO DE GRUPO DE PILOTES

Al diseñar un pilotaje es habitual necesitar varios pilotes que se unen entre si en cabeza y con
elemento estructural al que cimientan, mediante un encepado.

Cuando se ejecuta un pilote se altera el estado tensional del suelo en su entorno, pudiéndose
producir una serie de efectos colaterales: arrastres de suelo, compactaciones localizadas,
variación de la presión intersticial,….

Si colocamos varios pilotes próximos entre si, puede haber zonas del terreno influenciada por
varios pilotes a la vez. La consecuencia es que ni la resistencia del conjunto será igual a la
suma de las resistencias individuales, ni la deformación del conjunto puede deducirse
directamente del comportamiento individual del pilote.

Cuando la proximidad entre pilotes provoca esas afecciones decimos que se produce el efecto
de grupo y nos referimos a ese conjunto de pilotes como a un grupo de pilotes.

Los espaciamientos entre pilotes que provocan el efecto de grupo suele estar por debajo de 3
o 4 veces el diámetro del pilote.
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26
Grupo de pilotes
CTE
EFICIENCIA DEL GRUPO DE PILOTES

De forma general, el efecto grupo lo considera cuando :

La separación entre pilotes sea inferior a tres veces su diámetro.
El número de pilotes afectados es mayor o igual a 4
La eficiencia del grupo η depende del espaciamiento entre los pilotes, el tipo de pilote y el
terreno de cimentación.
Qhg = η × ΣQhi

Como norma general se adoptarán los siguientes coeficientes de eficiencia:

η = 1 para espaciamientos iguales o superiores a 3D
η = 0,7 para espaciamientos iguales a 1D
Para espaciamientos entre 1D y 3D se interpola entre los valores anteriores.
En pilotes hincados en arenas densas o muy densas se puede tomar η = 1 en todos los casos.
Podrá aumentarse el coeficiente de eficiencia, previa justificación, por la posible compactación
del terreno, no pudiendo ser en ningún caso superior a 1,3.
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27
Grupo de pilotes
CTE
Rotura en bloque en arcillas

Cuando la consistencia es de media a floja,
la interacción de los pilotes del grupo
produce un remoldeo importante con una
reducción apreciable de la capacidad
portante.
Cuando el encepado apoya en el terreno y
el espaciamiento es pequeño, se forma un
bulbo de presiones en el grupo análogo al
de
las
cimentaciones
superficiales,
produciéndose además de una disminución
apreciable
de
la
resistencia,
una
deformación
apreciable,
que
para
espaciamientos del orden de 2D, produce
una rotura en bloque con hundimiento
simultaneo de los pilotes y el terreno
circundante.
Para espaciamientos superiores a 2,5D
desaparece el peligro de rotura en bloque y
la eficiencia puede calcularse por fórmulas
empíricas.
Bulbo de presiones cuando la separación entre
pilotes es pequeña. J.A. JIMENEZ SALAS.
Geotecnia y Cimientos III
Variación de la eficiencia de grupos de
pilotes en arcilla. WHITAKER. 1970
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28
Grupo de pilotes
CTE
Fórmulas para calcular la eficiencia del grupo de pilotes

Fórmula de Acción de Grupo de los Ángeles.
E = 1−

[
]
D
× m × (n − 1) + n × (m − 1) + 2 × (m − 1)× (n − 1)
π × S × m×n
m = número de filas
n = número de columnas
Regla de Feld.
Consiste en disminuir en 1/16 la resistencia del pilote dentro del grupo, por cada pilote
adyacente en dirección de filas, columnas o diagonales del grupo.
El espaciamiento adecuado es del orden de 3D por aportar las siguientes ventajas:

Adecuado desde el punto de vista constructivo.
En arcillas se aleja del riesgo de rotura en bloque

En arenas optimiza la eficiencia.

EFICIENCIA DE UN GRUPO DE PILOTES
Nª Pilotes
2
4
6
8
9
12
Distribución
Filas
1
2
2
2
3
3
Columnas
2
2
3
4
3
4
ACCION DE GRUPO DE LOS ANGELES
S/D=2,5
S/D=3,0
S/D=3,5
0,936
0,947
0,955
0,868
0,890
0,906
0,845
0,871
0,890
0,834
0,862
0,881
0,822
0,852
0,873
0,811
0,842
0,865
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REGLA DE
FELD
0,938
0,813
0,771
0,750
0,743
0,729
29
Grupo de pilotes
CTE
DISTRIBUCION DE CARGAS EN EL GRUPO

De forma general un soporte o un elemento estructural pueden transmitir al encepado de un
grupo de pilotes los siguientes esfuerzos:

Una carga vertical, P
Una carga horizontal, Q
Un momento flector, M
GRUPO SOMETIDO A UNA CARGA VERTICAL (P) CENTRADA
Puede admitirse que cada pilote recibe la misma carga, por lo que la carga de cada pilote
vendrá dada por la relación :
Pi = PnT
donde :
PT = P + Peso del encepado
n = número de pilotes del grupo
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30
Grupo de pilotes
CTE
GRUPO SOMETIDO A UNA CARGA VERTICAL Y UN MOMENTO
La tensión a la que estará sometido cada pilote del grupo, vendrá dada por la fórmula general :
PT
M · xi
σ=
±
∑ Ai I
xi = coordenada de cada pilote respecto al
c.d.g. del encepado.
Ai = Área del pilote individual
I = momento de inercia del grupo de pilotes
Aplicando el teorema de Steiner y despreciando la inercia de cada pilote, obtenemos:
I = ∑ Ai· xi 2
Como todos los pilotes tienen la misma sección (A), operando tendremos :
Pi = σ × A =
PT M · xi
±
n ∑ xi 2
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31
CTE
PILOTES EJECUTADOS “IN SITU”

El Documento Básico SE-C remite a la norma UNE-EN 1536-2000 para las
especificaciones constructivas de este tipo de pilotes. Respecto a la dosificación del
amasado y la consistencia del hormigón, los valores quedan reflejados en las tablas
adjuntas
DOSIFICACION DE AMASADO DEL HORMIGON
Contenido
de cemento
Vertido en seco
>325 Kg/m3
Hormigonado
sumergido
>375 Kg/m3
Condiciones
Vertido seco
Bombeado, vertido bajo
agua con Tremie
Relación agua cemento (A/C)
<0,6
Contenido en
finos (1)
D<0,125mm
Árido grueso>8mm
>400 Kg/m3
Árido grueso<8mm
Kg/m3
>450
CONSISTENCIA DEL HORMIGON
Sumergido, vertido bajo
fluido estabilizador con
Tremie
Asiento (mm)
130<H<180
H>160
H>180
(1) Incluye el contenido de cemento
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32
CTE
El Documento Básico SE-C indica que no deben
realizarse pilotes con hélice continua en los siguientes
casos:

Cuando los pilotes sean aislados, salvo que se
controle y asegure la integridad estructural del pilote.

Existan capas inestables con espesores superiores
a tres veces el diámetro del pilote.

En caso de riesgo sísmico o cuando trabaje el pilote
a tracción
El PG3 en su artículo 671, desarrolla la
normativa correspondiente a los pilotes de
hormigón moldeados “in situ”.
Pilote con hélice continua en su
fase de hormigonado.
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33
CTE
PILOTES PREFABRICADOS HINCADOS
El CTE considera para la ejecución de los pilotes prefabricados de hormigón armado, las
especificaciones constructivas recogidas en la norma UNE-EN 12699-2001.
Respecto a la hinca de los pilotes establece las siguientes prescripciones:

Los pilotes prefabricados que se levanten por encima de los límites aceptables, se
deben volver a hincar hasta que se alcancen los criterios previstos en proyecto.

No se debe interrumpir el proceso de hinca hasta alcanzar el rechazo previsto que
asegure la resistencia prevista en proyecto.

En suelos arcillosos y para edificios de categoría C-3 y C-4, debe comprobarse el
rechazo alcanzado, transcurrido un periodo mínimo de 24 horas, en una muestra
representativa de pilotes.
El PG3 en su artículo 670, desarrolla la normativa correspondiente a los pilotes
prefabricados de hormigón armado.
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34
CTE
INTRODUCCIÓN

Las pruebas de carga permiten conocer el comportamiento real de los pilotes en el terreno,
sometiéndolos generalmente a cargas superiores a las de servicio, como comprobación del
diseño realizado. Son ensayos muy costosos, que además producen la ruina del pilote, por lo
que se realizan solo en obras de elevados presupuestos.

Los sistemas de control (no destructivos) de integridad estructural de los pilotes, no
pretenden sustituir a las pruebas de carga, sino que suministran información sobre las
dimensiones, continuidad o consistencia de los materiales empleados en la ejecución de los
pilotes.
PRUEBA DE CARGA

La prueba de carga de un pilote puede parecer un ensayo definitivo que testifica las condiciones
en que se ha realizado nuestra cimentación. Sin embargo la prueba se limita a uno o dos pilotes
a lo sumo, y puede no ser representativa del conjunto.

Las pruebas se ejecutan en fase de proyecto o de construcción, y pueden tener dos objetivos:
¾
¾
Comprobar los datos de diseño y la metodología empleada en los cálculos.
Comprobar que la calidad del pilote se ajusta a las especificaciones del Proyecto.
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35
CTE

Las pruebas de carga deben realizarse una vez que haya transcurrido un tiempo suficiente, para
que el pilote se haya estabilizado y alcanzado su disposición definitiva de trabajo. Este periodo de
tiempo puede variar desde una a dos semanas (pilotes columna) hasta doce semanas (pilotes
flotantes en arcillas saturadas).

En las pruebas de carga suele llegarse a la carga de hundimiento o rotura del terreno, lo que
significa la ruina del pilote, de ahí que se realicen en un pilotes que se denominan pilotes prueba
Ejecución de la prueba de carga
La prueba de carga más habitual es la prueba de carga estática lenta, que para su ejecución es
preciso contar con una reacción superior a la carga máxima del pilote. Como esta carga suele ser
muy grande, se recurre a obtener la reacción mediante el empleo de anclajes o pilotes trabajando a
tracción.
Los anclajes deben hacerse profundos con objeto de no interferir en la zona de resistencia del pilote,
para no alterar los resultados del ensayo.
Por el mismo motivo, los pilotes reacción, deben situarse al menos a una distancia de 5Ø o 1,5 m..
La carga se aplica por escalones de valores predeterminados, en la cabeza del pilote, midiéndose el
asiento del pilote a lo largo del tiempo, manteniendo la carga hasta que se alcance el reposo. A
continuación se aplica el siguiente escalón de carga, y así sucesivamente. Es habitual, una vez
alcanzado un cierto valor de carga, realizar una descarga para volver a recargar y continuar con el
ensayo.
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36
CTE
SISTEMAS DE CONTROL
Se utilizan para comprobar la integridad estructural de los pilotes por métodos no destructivos.
Suministran información sobre sus dimensiones geométricas, su continuidad (ausencia de
coqueras) o consistencia del hormigón; pero no suministran información respecto su
comportamiento en condiciones de carga. Los sistemas más utilizados son:
METODO SÓNICO
TRANSFERENCIA SÓNICA
ENSAYO DINÁMICO
Se basa en el estudio de una
También
conocido
como
“cross-hole”,consiste en hacer
descender por dos conductos
huecos llenos de agua, situados en
el interior del pilote, diametralmente
opuestos y paralelos a éste, un
emisor
y
un
receptor
de
ultrasonidos que permiten registrar
el tiempo que tarda la onda en
recorrer la distancia entre ambos.

onda sónica generada por un
martillo de mano que golpea la
cabeza del pilote, baja por el fuste y
rebota en la punta, captándose en la
cabeza .
En función de que el ensayo se
realice en el dominio del tiempo o de
la frecuencia, tenemos el ensayo de
eco o el ensayo de impedancia
mecánica.
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Se utiliza habitualmente en los
pilotes prefabricados, empleando el
propio sistema de hinca. En los
ejecutados “in situ”, se emplean
sistemas de golpeo que permitan
transmitir la energía necesaria
Esta basado en la medición del
impacto sobre la cabeza del pilote,
que
previamente
se
ha
instrumentalizado.
37
CTE
SESIÓN CUARTA
ELEMENTOS DE CONTENCIÓN
Tipologías
Muros. Estabilidad
ACONDICIONAMIENTO DEL TERRENO
Excavaciones
Rellenos
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1
Elementos de contención
Tipologías
CTE
TIPOLOGIA

Podemos distinguir dos tipos de estructuras de contención en función de su deformabilidad:

ESTRUCTURAS RIGIDAS :

Por sus dimensiones, formas y materiales, no presentan deformaciones apreciables frente a
las acciones a las que se ven sometidas.
Su comportamiento es como un sólido rígido y sus movimientos serán de giro y
deslizamiento del conjunto
Pertenecen a este grupo la mayoría de los muros
ESTRUCTURAS FLEXIBLES :

Por sus dimensiones, formas y materiales, experimentan deformaciones apreciables de
flexión frente a las acciones a las que se ven sometidas.
Su deformación llega incluso a influir en la distribución y magnitud de los empujes.
Pertenecen a este grupo las pantallas continuas, tablestacas y entibaciones.
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2
CTE
Tipologías
Estructuras rígidas

Muro de mampostería

Muros de gravedad

Muros de hormigón
armado
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3
CTE
Tipologías
Estructuras rígidas
Muros mixtos
Estructuras flexibles

Muros pantalla ejecutados
“in situ”
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4
CTE
Tipologías
Estructuras flexibles

Pantalla de pilotes

Pantalla continua
prefabricada

Tablestacas

Entibaciones
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5
Tipologías
CTE

El Documento Básico SE-C contempla los siguientes tipos de pantallas y muros:

PANTALLAS

Pantallas continuas de hormigón
Pantallas de pilotes
Pantallas de tablestacas (acero, hormigón armado o pretensado, madera)
Paneles de hormigón colocados en zanja excavada previamente.

MUROS

Muros de gravedad
Muros de gravedad aligerados
Muros de contrafuertes
Muros en ménsula
Muros de sótano
Muros realizados por bataches

Por los materiales empleados los muros pueden ser de hormigón en masa o armado,
mampostería o fábrica.
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6
CTE
EMPUJES AL REPOSO, ACTIVO Y PASIVO

EL EMPUJE AL REPOSO : En condiciones geostáticas, la razón entre las tensiones vertical y
horizontal del suelo, permanece constante a cualquier profundidad. A dicho valor se le
denomina empuje al reposo.
Como valor aproximado podemos utilizar el propuesto por Jaky :
K0 =
σx
= (1 − senϕ´)· OCR
σz
Este empuje es al que estaría sometida una
pantalla infinitamente rígida.

Donde:
σx , σy Tensiones horizontal y vertical del terreno
φ′
Ángulo de rozamiento efectivo
OCR
Razón de sobreconsolidación
EMPUJE ACTIVO : Si contemplamos una estructura de
contención, al no ser infinitamente rígida sufrirá un cierto
desplazamiento, y como consecuencia de ello, las tierras
que están contenidas en el trasdos sufrirán un cambio
de volumen.
Si el cambio de volumen es en expansión, decimos
que el empuje de tierras es activo. Cuando se produce la
rotura del suelo su empuje toma un valor mínimo (Ea)
que denominamos empuje activo
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7
CTE

EMPUJE PASIVO : Si el movimiento de la
estructura supone un cambio de volumen en
compresión decim0s que se produce un empuje
pasivo de las tierras.
En el momento en que se produce la rotura, el
empuje toma un valor máximo (Ep) que
denominamos empuje pasivo.

La evolución de los empujes activo y
pasivo, desde el empuje al reposo,
quedan reflejados en la gráfica, en la
que se observa que un pequeño
desplazamiento desarrolla todo el
empuje activo, mientras que para
desarrollar todo el empuje pasivo
hace falta un desplazamiento
bastante grande.
Figura 6.5 Relación entre empujes y los
movimientos necesarios para su desarrollo
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8
CTE
FORMULACIÓN PROPUESTA POR EL CTE

EMPUJE ACTIVO
ea = γ ·Ka·h − 2·c´ Ka
⎡
⎤
⎢
⎥
cosecβ ·sen ( β − ϕ´)
⎢
⎥
Ka =
⎢
sen (δ + ϕ´)·sen (ϕ´−i ) ⎥
⎢ sen( β + δ ) +
⎥
sen(
β
i)
⎣
⎦
Para
2
β = 90 i = δ = 0 Ka = tan 2 (45 − ϕ / 2)
Tipo muro
Situación
δ
Rugoso
Hormigonado
contra el terreno
≤⅔φ′
Poco rugoso
Encofrado a dos
caras
≤⅓φ′
Liso
Empleo de lodos
tixotrópicos
0
Esquema empuje activo
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9
CTE

EMPUJE PASIVO
ep = γ ·Kp·h + 2·c´ Kp
⎤
⎡
⎥
⎢
cosecβ ·sen ( β + ϕ´)
⎥
⎢
Kp =
⎢
sen (δ + ϕ´)·sen (ϕ´+i ) ⎥
−
+
sen(
β
δ
)
⎥
⎢
sen( β - i)
⎦
⎣
Para
2
β = 90 i = δ = 0 Kp = tan 2 (45 + ϕ / 2)
En empujes pasivos tomamos :
1
3
δ ≤ ϕ´
Esquema empuje pasivo
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10
CTE
MODIFICACIONES POR CAUSAS EXTERNAS

SOBRECARGA EN CORONACIÓN
La presión vertical se ve incrementada en la sobrecarga, por lo que:
ea = Ka × (γ × H + q )
ea = γ × Ka × H + eo
Podemos asimilar la sobrecarga a una altura de tierras equivalente. El valor del empuje
activo en coronación será el ya calculado:
eo = γ × Ka × Ho = Ka × q
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11
CTE

DOS ESTRATOS DISTINTOS
Se calculan los empujes del estrato superior. Transformamos el estrato superior en una
capa de tierras de características iguales a las del estrato inferior. Calculamos los
empujes y colocamos los valores obtenidos para el estrato inferior.
Suponiendo
γ1 > γ 2
e1 = γ 1 × Ka1 × H 1
e 2 = γ 2 × Ka 2 × H 2
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H 1× γ 1 = H 2 × γ 2 ⇒ H 2 =
H 1× γ 1
γ2
12
CTE

NIVEL FREÁTICO
Separamos la acción del agua de la de las partículas (tierras).
e1 = γ 1 × Ka × H 1
eω = γω × H 2
e 2 = e1 + γ ´× Ka + ×H 2
La acción del agua es siempre
normal a la superficie sobre la
que actúa
Hay que tener en cuenta que el agua actúa en toda la superficie de contacto
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13
CTE
CALCULO DE ELEMENTOS DE CONTENCIÓN APUNTALADOS
Estos diagramas pueden utilizarse en los elementos de contención en los que el relleno
del trasdós se efectúa con los forjados ya construidos.
Figura 6.6 Diagrama de empujes aparentes para elementos de contención apuntalados
Arcillas saturadas blandas (Cu<0,005 Mpa)
Si bajo el fondo de la excavación hay arcillas blandas o medias: m= 0,4
Si bajo el fondo de la excavación hay una capa más resistente: m= 1,0
Arcillas fisuradas duras (Cu>0,005 Mpa) : 0,2 ≤ n ≤ 0,4
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CTE
Figura 6.8 Diagramas de empujes simplificados debidos a sobrecarga
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CTE
Figura 6.8 Diagramas de empujes
simplificados debidos a sobrecarga
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16
CTE
CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DE MUROS

Los parámetros geotécnicos de cálculo serán los más críticos a corto y largo plazo que
puedan presentarse a lo largo de la vida del muro.

En los muros de contención se deben diseñar drenes con objeto de eliminar el agua del
trasdós del muro. Los sistemas de drenaje encomendado son:

Drenes verticales de material granular, hormigón poroso u otros, que puedan ocupar toda la
altura del muro o parte de ella.
Láminas drenantes
Drenes inclinados u horizontales a través del terreno (drenes californianos).
Tapices drenantes horizontales a uno o varios niveles.
Drenes longitudinales en la base o en coronación.
Mechinales combinados con algún filtro o dren interior al relleno
En suelos expansivos, cuña de relleno granular filtrante.
Todos los sistemas de drenaje deben tener fácil evacuación del agua, evitando su
acumulación en el trasdós
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17
CTE

La profundidad de apoyo de la cimentación no deberá ser inferior a 0,80 metros.

Al prever las características del material de relleno del trasdós del muro se tendrá en
cuenta :

Si el muro va a servir para soportar un pavimento, solera o tráfico, que los asientos sean
admisibles.
La permeabilidad de los materiales de lleno es de importancia decisiva para los posibles
empujes hidrostáticos, así como para facilitar el drenaje del agua.
Se evitará el empleo de suelos arcillosos o limosos en el relleno del trasdós, especialmente
en terrenos expansivos.

Los muros deben de disponer juntas de dilatación. La distancia entre juntas deberá ser
inferior a 30 metros, recomendándose una separación no superior a 3 veces la altura del
muro.

Cuando los efectos de retracción puedan ser importantes, se dispondrán junta de
retracción . La separación entre esta juntas será de 8 a 12 metros.
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18
Muros. Estabilidad
CTE
ACCIONES SOBRE EL MURO

Para determinar las acciones sobre un muro, es necesario conocer las características
geotécnicas del terreno de cimentación, así como los estratos que rodean al muro, ya sean
naturales o de aportación (γ,Φ,c) y la existencia o no del nivel freático.

El empuje de tierras en el trasdós del muro (suponiendo sea activo), depende del tipo de
muro y de su cimentación.
TIPO DE MURO Y CIMENTACIÓN
COEFICIENTE DE
EMPUJE
Muros con cimentación deformable
Ka
Muros de gravedad de hormigón en masa cimentados en
roca o mediante pilotaje
Ko
Muros de hormigón armado cimentados en roca, o mediante
pilotes o coartado su movimiento por la cimentación
Ka<K<Ko

El empuje en el pié del muro (suponiendo sea pasivo) no debe considerarse, salvo
justificación especial, y en caso de hacerlo se puede admitir una distribución parabólica con
un valor total de empuje de 1/3 del valor teórico.

Además del peso propio del muro y del terreno que gravita sobre él, hay que tener en
cuenta las acciones externas al muro y de su zona de influencia: sobrecargas directas,
tráfico, edificaciones próximas, etc..
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Muros. Estabilidad
CTE
ANALISIS DE LA ESTABILIDAD DEL MURO
Para su análisis hemos de comprobar su estabilidad:

DESLIZAMIENTO
γ =
R
γ =
R
Al deslizamiento
Al vuelco
Frente al hundimiento
Estabilidad general
Capacidad estructural del muro
F . Antideslizantes
F .Deslizantes
(∑ Wi + ∑ Eai × senδi ) tan δ + c* × B
∑ Ea × cos δ
i
2
3
δ = ϕ´
≥ 1 .5
i
c * = 0,5·c´≤ 0,05MPa
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20
Muros. Estabilidad
CTE

VUELCO

Si la resultante pasa por el núcleo
central,
puede
prescindirse
de
la
comprobación de la estabilidad al vuelco.
Estudiamos la zapata del muro
aplicando el cálculo de zapatas superficiales
γ =
E
γ = 0,9·
E
0,9·M .Estabilizadores
M .Volcadores
(∑ Wi × di + ∑ Eai × senδi × B)
∑ Eai × cos δi × zi
HUNDIMIENTO
En los muros de hormigón en
masa (conviene extenderlo a los demás),
exigiremos que la resultante pase por el
núcleo central para evitar tracciones en la
base del muro. La condición resultante es:
≥ 1,8
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e < B/6⇒
Me − Mv B
>
Wi
3
∑
21
Muros. Estabilidad
CTE

ESTABILIDAD GENERAL
Debe calcularse sobre todo en suelos arcillosos saturados, en los que se suelen dar
estos problemas de estabilidad.
El estudio de la estabilidad se realiza estableciendo un esquema de rotura similar a
los utilizados en el cálculo de taludes, recomendándose que el coeficiente de
seguridad sea γM≥1.8

CAPACIDAD ESTRUCTURAL DEL MURO
Este estado límite se alcanzará cuando los
valores de cálculo de las acciones en los
elementos estructurales que componen el
muro, superen el valor de cálculo de su
capacidad
El cálculo estructural de las secciones de
hormigón se realizará considerando los
coeficientes de seguridad definidos en la
tabla 2.1 del Documento Básico SE-C, y de
acuerdo con la instrucción EHE.
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22
CTE
CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DE PANTALLAS

El conocimiento del terreno ha de alcanzar una profundidad suficiente, que en el caso de
aparecer el nivel freático permita el estudio de la re de filtración, con el grado de precisión
suficiente para determinar la seguridad frente al sifonamiento y la estimación de
caudales.

En los terrenos saturados se determinará la situación exacta del nivel freático o de los
niveles piezométricos en los distintos estratos atravesados.

Con referencia a las vibraciones causadas en la puesta en obra de las pantallas, habrá que
tener en cuenta:

Las originadas por la caída de los útiles de apertura de zanjas en la ejecución de pantallas
continuas, especialmente cuando se trabaje sin lodos bentoníticos.

Las producidas por la hinca de tablestacas, sobre todo en terrenos granulares, que pueden
afectar gravemente a las obras próximas.
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23
CTE

En el caso de existir obras o edificaciones en las proximidades de los límites de la
excavación, que puedan verse afectadas o suponer cargas para las pantallas, se
analizarán los posibles efectos, prestando especial atención en las medianerías.

Las pantallas deben tener suficiente rigidez para impedir o minimizar los movimientos del
terreno de su trasdós. Salvo justificación en contra no se proyectarán voladizos superiores
a 5,0 metros.

En general se colocarán elementos de sujeción cuando la profundidad de la excavación
sea superior a los 3 ó 4 metros (más de un sótano), y cuando por raones de estabildad así
se requiera. Los tipos de sujeción mas usuales son:

Apuntalamiento provisional al fondo de la excavación.
Apuntalamiento provisional recíproco entre pantallas de la misma excavación.
Apuntalamiento contra los forjados del propio edificio (apuntalamiento definitivo).
Anclajes provisionales al terreno.
Anclajes provisionales a otras estructura de contención paralelas (tablestacas, muros, …).
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ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL DIMENSIONAMIENTO DE PANTALLAS

Para asegurar la estabilidad de la obra hay que analizar las distintas situaciones que se
producen en el proceso constructivo, además de la situación de servicio.

Habrá que definir los empujes a los que se ve sometida la pantalla desde su ejecución
hasta su puesta en servicio.

Hay que analizar al menos las siguientes situaciones:

Estabilidad propia de la pantalla frente a los empujes
Estabilidad de los elementos de sujeción
Estabilidad global del conjunto (pantalla-anclajes)
Estabilidad del fondo de la excavación frente a su rotura
Estabilidad de las zanjas (pantallas de hormigón armado)
Estabilidad, en su caso, frente al sifonamiento (coeficiente seguridad = 2)
Estabilidad en las edificaciones próximas.
Capacidad estructural de la pantalla
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25
CTE

ESTABILIDAD PROPIA DE LA PANTALLA
Deben considerarse los siguientes estaos límite:
¾
¾
Rotura por rotación o traslación de la pantalla
Rotura por hundimiento del terreno de apoyo de la pantalla
Se comprobará que los empujes del terreno sobre la pantalla en su trasdós sean
equilibrados por los empujes del terreno sobre la parte empotrada de la pantalla, en su
intradós, y por los elementos de sujeción y los anclajes, si los hubiere.
La estabilidad de la pantalla se debe realizar en condiciones de corto o largo plazo,
según sea la naturaleza del terreno y la duración de la situación para la cual se
comprueba la estabilidad.
En el Anejo F del Documento Básico SE-C se desarrollan los siguientes métodos de
cálculo de estabilidad de pantallas:
¾
¾
¾
Métodos de equilibrio límite
Métodos basados en el modelo Winkler
Métodos por elementos-diferencias finitos
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26
CTE
CALCULO DE UNA PANTALLA EN VOLADIZO

El cálculo es una aplicación de los métodos de equilibrio límite, en el que la pantalla
resiste el empuje de las tierras por su empotramiento en el fondo de la excavación.

El método simplificado se debe a Blum, y consiste en suponer que el momento de todas
las fuerzas que actúan sobre la pantalla respecto al centro de rotación, es nulo.
Método de BLUM : Centro de rotación y empujes sobre la pantalla
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27
CTE

El método prescinde de los empujes por debajo el centro de rotación. No obstante el
equilibrio de fuerzas horizontales exige la aparición de una fuerza, que denominamos
contra empuje (F), y que sustituye a la acción de los empujes sobre la pantalla por debajo
del centro de rotación.
Ep = Ea + F

Para calcular la situación del centro de rotación, obtenemos la ley de momentos flectores y
el punto en el que se anule nos indica su posición.

Para que pueda desarrollarse el contra empuje, se incrementa la longitud de la pantalla, a
partir del centro de rotación, un 20% de la longitud de pantalla empotrada hasta dicho
centro.
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28
CTE

ESTABILIDAD DEL GLOBAL DEL CONJUNTO
Debe considerarse que la seguridad al deslizamiento a lo largo de la superficie pésima
posible, que incluya en la masa deslizante a la pantalla completa y y a sus elementos de
sujeción, no es inferior al establecido.
Las acciones de los elementos de sujeción de la pantalla que queden incluidos por
completo en las superficies de rotura, no deben ser consideradas.
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29
CTE
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30
CTE

ESTABILIDAD DEL FONDO DE LA EXCAVACIÓN FRENTE A LA ROTURA
En suelos cohesivos puede producirse la rotura del fondo del fondo de la excavación
debida al descenso de la tensión vertical por efecto de la excavación, y como
consecuencia de ello por el agotamiento de la resistencia a esfuerzo cortante del terreno.
σ ≤ Ncb·
cu
γ
M
σ = Tensión total en el fondo de la excavación.
Cu = Resistencia al corte sin drenaje bajo el fondo de la
excavación.
Ncb = Factor de capacidad de carga en función de la anchura (B), la
longitud (L) y profundidad (H) de la excavación.
γM = 2 (si no hay edificios en la proximidad de la pantalla), y 2,5
(en caso contrario).
Figura 6.12 Factor de capacidad de carga para el
análisis de estabilidad del fondo de la excavación
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Figura 6.11 Esquema para la
estabilidad del fondo de la excavación
31
CTE

ESTABILIDAD DE LAS ZANJAS
Debe comprobarse la estabilidad tanto si se emplean o no lodos tixotrópicos. Es
particularmente importante la comprobación si existen edificaciones próximas a las
zanjas.
Para asegurar la estabilidad de la zanja deben emplearse lodos cuando la profundidad
de la zanja sea superior a la altura que podría excavarse con talud vertical indefinido.

ESTABILIDAD FRENTE AL SIFONAMIENTO
La posibilidad de que se produzca el sifonamiento se reducirá al caso en que se den las
siguientes circunstancias:

Existe un gradiente hidráulico entre los paramentos del muro pantalla o el recinto
que puedan formar los muros pantalla.
El terreno en la zona de empotramiento del muro pantalla sea una arena limpia o
limosa.
En esas circunstancias se comprobará que el gradiente
vertical en cualquier punto (ir), es menor que icrit/2
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ir ≤
icri γsat − γω
=
2
2·γω
32
CTE
PANTALLAS

Los hormigones para pantallas deben ajustar su dosificación a lo que se indica a
continuación, salvo indicación en contra en el proyecto:

Contenido mínimo de cemento ≥ 325 Kg/m3 para hormigón vertido en seco en terrenos sin
influencia del nivel freático.
Contenido mínimo de cemento ≥ 375 Kg/m3 para hormigón sumergido.
En la tabla adjunta se recoge el contenido mínimo de cemento en función del tamaño
máximo de árido, según la norma UNE-EN 1538:2000.
El contenido de partículas de tamaño inferior a 125μ (0,125 mm), incluido el cemento, debe
ser ≥ 450 Kg/m3 para tamaños de árido ≤ 16 mm, y 400 Kg/m3 para el resto de los casos.
La relación agua/cemento deberá estar comprendida entre 0,45 y 0,60
CONTENIDO MÍNIMO DE CEMENTO (UNE-EN 1538:2000)
TAMAÑO MÁXIMO ARIDOS (mm)
CONTENIDO CEMENTO (Kg/m3 )
32
350
25
375
20
385
16
400
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33
CTE

La resistencia característica del hormigón será la de proyecto, no pudiendo ser inferior a la
especificada en la instrucción EHE

La consistencia del hormigón freso debe corresponder a un asiento del cono de Abrams
comprendido entre 160 y 200 mm. Se recomienda un valor no inferior a 180 mm.

Para un correcto hormigonado es indispensable utilizar el tubo Tremie, especialmente en
presencia de agua o lodos de perforación. Se tendrán en cuenta las siguientes
condiciones:

El diámetro interior será mayor de 6 veces el
tamaño máximo del árido, y en cualquier caso
mayor de 150 mm.
El
recorrido
máximo
horizontal
de
hormigonado con un tubo Tremie será de 2,5
metros.
Para iniciar el hormigonado se colocrá el tubo
en el fondo de la perforación, levantándolo
posteriormente unos 10-20 cm.
Durante el hormigonado el tubo Tremie deberá
estar sumergido al menos e m.
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34
CTE

Las características recomendadas en el Documento Básico SE-C a los lodos tixotrópicos
figuran en la Tabla 6.6 que se reproduce a continuación.

Además de los controles del hormigón es imprescindible el control de la suspensión
lodo, con objeto de poder garantizar la estabilidad de las paredes de la perforación.
del
CASO DE USO
PARÁMETRO
LODO FRESCO
LODO LISTO PARA
REEMPLEO
LODO ANTES DE
HORMIGONAR
Densidad (g/ml)
< 1,10
< 1,20
< 1,15
Viscosidad Marsh (s)
32 a 50
32 a 60
32 a 50
< 30
< 50
No ha lugar
7 a 11
7 a 12
No ha lugar
No ha lugar
No ha lugar
<3
<3
<6
No ha lugar
Filtrado (ml)
pH
Contenido en arena (%)
Cake (mm)
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35
CTE
Acondicionamiento del terreno
Excavaciones
CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DE EXCAVACIONES

A efectos del Documento Básico SE-C, se entiende por excavación, todo vaciado o
desmonte del terreno limitado lateralmente por un talud, sin que se contemple ningun tipo
de contención añadida.

Los aspectos a considerar en el proyecto serán:

Problema de inestabilidad global, especialmente en suelos sin cohesión y en rocas
fracturadas cuando el talud que los limita se aproxime al ángulo de rozamiento equivalente
de los mismos.
Problemas asociados a procesos de erosión superficial por acción de fenómenos
atmosféricos.
Cualquier proceso que incremente el contenido de humead natural de los suelos
cohesivos, lo que disminuye su resistencia e incrementa su deformabilidad.

Los taludes expuestos a erosión potencial deben protegerse debidamente para garantizar
su nivel de seguridad.

Se dispondrá de un adecuado sistema de protección de escorrentías superficiales que
pudieran alcanzar al talud y de drenaje interno que evite la acumulación de agua en el
trasdós del talud.
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36
Excavaciones
CTE
ESTADOS LIMITE ÚLTIMOS Y DE SERVICIO

ESTADOS LÍMITE ULTIMOS
Se analizarán todas aquellas configuraciones potenciales de inestabilidad de los taludes
que sean relevantes.
Los coeficientes de seguridad parciales a adoptar en los cálculos, en ausencia de
construcciones afectadas por el talud serán:

γR = 1,5 para situaciones persistentes y transitorias
γR = 1,1 para situaciones extraordinarias
γE = γF = γM = 1
En los cálculos se harán intervenir :

Estratificación del terreno.
Fuerzas de filtración.
Parámetros de resistencia asociados.
Forma de instabilidad a corto y largo plazo.
Las soluciones de estabilización de taludes en suelos combinarán geometría y drenaje de
trasdós de talud.
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37
Excavaciones
CTE

ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
La posible aparición de estados límite de servicio debe evitarse:

Limitando la movilización de resistencia a esfuerzo cortante del terreno.
Observando los movimientos que se produzcan y adoptando medidas para eliminarlos o
reducirlos.
Deberá analizarse la estabilidad del fondo de la excavación, de forma análoga a la indicada
para la estabilidad de las pantallas.
Se considerarán las posibles subsidencias, originadas en el entorno, por las siguientes
causas:

Cambio en las condiciones del agua freática y como consecuencia de ello, de las presiones
intersticiales del suelo.
Fluencia lenta del suelo en condiciones drenadas.
Pérdida de suelo incoherente a través del talud.
Pérdida de materiales solubles en profundidad
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38
Rellenos
CTE
CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DE RELLENOS

A efectos del Documento Básico SE-C se entiende por rellenos, los que estando
controlados se utilizan en la edificación.

Los criterios de selección del material adecuado para su utilización en un relleno se
basan en la obtención, una vez compactados, de la resistencia, rigidez y permeabilidad
necesarias en el relleno.

Los materiales aptos para rellenos de edificación incluyen la mayor parte de los suelos
predominantemente granulares e incluso algunos productos procedentes de la actividad
industrial.

Si los materiales no son apropiados en su estado natural, podrán mejorarse por:

Ajuste de humedad.
Corrección de la granulometría.
Estabilización con cemento o cal.
Para la selección del material se enumeran una serie de aspectos, pero no se cuantifica o
limita el contenido de los mismos.
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39
CTE

Rellenos
Para poder seleccionar el material de relleno de forma adecuada, podemos utilizar los
criterios que adopta el PG-3/75 en su artículo 330.3, para clasificar los terrenos a utilizar
en terraplenes, y que se resume en la tabla adjunta.
CARACTERÍSTICAS
TOLERABLES
Tamaño max. Árido (cm)
< 25% de 15
ADECUADOS
% que pasa tamiz 0,08 UNE
Límite líquido ( W L)
< 40
< 10
<8
35
25
< 40
< 30
Índice de plasticidad (IP)
Densidad Proctor N. (Kg/dm3)

SELECCIONADOS
< 10
> 1,45
> 1,75
CBR
>3
>5
> 10
Contenido materia organica (%)
<2
<1
Exentos
Para el control de los rellenos se harán ensayos de humedad y densidad “in situ” que
tendrán como referencia el porcentaje de la densidad Proctor exigida en proyecto.
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40

SE Seguridad Estructural Cimientos

Transcripción

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