Manuales en línea RFEM 6 | Cimentaciones de hormigón

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Ann-Kathrin Dannwerth, B.Sc.

11-07-2024

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Visión de conjunto

Complemento Cimentaciones de hormigón

Bases teóricas

Especificaciones de cálculo

Propiedades de cálculo de zapatas aisladas

Diseño

Resultados

Documentación

Capacidad portante del suelo

La verificación de la capacidad portante del suelo puede realizarse de diferentes maneras según la normativa. En el Eurocódigo, la comprobación se realiza mediante una comparación de los valores calculados de las acciones y las resistencias (verificación de la capacidad portante del suelo), mientras que en las normativas norteamericanas a menudo se trabaja con presiones de suelo admisibles. Ambos enfoques describen el mismo comportamiento del suelo, pero difieren en cuanto al concepto de seguridad y el formato de la comprobación.

EN 1997-1: Verificación de la capacidad portante del suelo

En la verificación de la capacidad portante del suelo según la EN 1997-1, la resistencia puede determinarse ya sea mediante presiones de suelo admisibles predefinidas o mediante el cálculo de la resistencia a la rotura del suelo teniendo en cuenta las capas de suelo y los parámetros del suelo.

Verificación con presión de suelo admisible predefinida

En este tipo de verificación, la presión del suelo existente se compara con la presión de suelo admisible indicada. El valor de la capacidad portante del suelo admisible σ_a se define en las configuraciones de diseño geotécnico del complemento "Zapatas de hormigón" en la sección "Presión de suelo admisible".

Determinación de las tensiones en la junta del suelo y los centros de presión de carga

El esfuerzo cortante de diseño con cargas adicionales sobre el cimiento V_z,+add así como los momentos flectores de diseño resultantes M_y,+add y M_x,+add en el centro de la base de la zapata se requieren para determinar la excentricidad de las cargas verticales efectivas:

e_{x} = - \frac{M_{y, + add}}{V_{z, + add}}

e_{y} = \frac{M_{x, + add}}{V_{z, + add}}

Excentricidad de acciones resultantes incluyendo cargas de cimentación adicionales en dirección x e y

Determinación de la superficie efectiva del cimiento

En la verificación de la capacidad portante del suelo solo se considera una parte de la superficie de base realmente existente: la parte donde la fuerza normal resultante actúa en el centro.

L^{'} = m a x (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

B^{'} = m i n (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

A^{'} = B^{'} \cdot L^{'}

Longitud eficaz de la cimentación L', Anchura de la cimentación L' y Base A'

Presión del suelo existente

Así se puede determinar la presión del suelo existente:

σ_{v o r h} = \frac{{V^{'}}_{d}}{A^{'}}

Valor de cálculo de la acción de fallo del terreno

Verificación

La presión del suelo existente se compara con la presión del suelo indicada:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Criterio de cálculo del fallo del terreno

Verificación con resistencia a la rotura del suelo calculada (Anexo D)

En la verificación de la capacidad portante del suelo según la EN 1997-1 [1] se realiza una comparación entre las acciones perpendiculares a la base de la cimentación y los valores calculados de las resistencias. Se utiliza un método de cálculo según [1] 6.5.2.2. En el Anexo D de la norma se encuentra un ejemplo informativo para la determinación analítica de la resistencia a la rotura del suelo.

Determinación de la resistencia a la rotura del suelo para condiciones consolidadas

El valor característico de la resistencia a la rotura del suelo se puede determinar para condiciones consolidadas según [1] Anexo D, ecuación (D.2):

R_{k} / A^{'} = \underset{σ_{c}}{\underset{⏟}{c^{'} \cdot N_{c} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c}}} + \underset{σ_{q}}{\underset{⏟}{q^{'} \cdot N_{q} \cdot b_{q} \cdot s_{q} \cdot i_{q}}} + \underset{σ_{γ}}{\underset{⏟}{0.5 \cdot γ^{'} \cdot B^{'} \cdot N_{γ} \cdot b_{γ} \cdot s_{γ} \cdot i_{γ}}}

σ_c	Tensión debida a la cohesión
σ_q	Tensión debida a la profundidad de la cimentación
σ_γ	Tensión debida al ancho de la cimentación

Valor característico de la resistencia a fallo del terreno según EN 1997-1, anexo D (consolidado)

Factores de capacidad portante (N_c, N_q, N_γ): Estos factores se calculan teniendo en cuenta las condiciones del suelo y el ángulo de fricción.

N_{q} = e^{π \cdot \tan (φ_{d}^{'})} \cdot \tan^{2} (45 ° + φ_{d}^{'} / 2)

N_{c} = (N_{q} - 1) \cdot \cot (φ_{d}^{'})

N_{γ} = 2 \cdot (N_{q} - 1) \cdot \tan (φ_{d}^{'}) sofern φ^{'} / 2 (raue Sohlfläche)

Coeficientes de capacidad de carga

Factores de forma (s_c, s_q, s_γ): Estos tienen en cuenta la geometría de la cimentación, como planos rectangulares o cuadrados.

s_{q} = 1 + B^{'} / L^{'} \cdot \sin (φ_{d}^{'})

s_{c} = (s_{q} \cdot N_{q} - 1) / (N_{q} - 1)

s_{γ} = 1 - 0, 3 \cdot B^{'} / L^{'}

Coeficiente de forma para planta rectangular o cuadrática

Factores de inclinación de la base (b_c, b_q, b_γ): Los factores de inclinación de la base consideran la inclinación de la base de la cimentación α y generalmente se calculan para la verificación de la capacidad portante.

b_{q} = (1 - α \cdot \tan (φ_{d}^{'}))^{2}

b_{c} = b_{q} - (1 - b_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

b_{γ} = b_{q}

Coeficientes del área de la base

Factores de inclinación (i_c, i_q, i_γ): Estos consideran las influencias de las cargas inclinadas.

m_{B} = (2 + B^{'} / L^{'}) / (1 + B^{'} / L^{'})

m_{L} = (2 + L^{'} / B^{'}) / (1 + L^{'} / B^{'})

m = m_{L} \cdot \cos^{2} (ω) + m_{B} \cdot \sin^{2} (ω)

i_{q} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m}

i_{c} = i_{q} - (1 - i_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

i_{γ} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m + 1})

Coeficientes de pendiente

Ángulo de inclinación de fuerza y relaciones geométricas para determinar los coeficientes de inclinación

Determinación de la resistencia a la rotura del suelo para condiciones no consolidadas

En el caso de condiciones no consolidadas, se utiliza la siguiente fórmula:

R_{k} / A^{'} = (π + 2) \cdot c_{u} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c} + q

Valor característico de la resistencia al aplastamiento según EN 1997-1, anexo D (sin drenaje)

Verificación

El valor calculado de la acción de rotura del suelo se compara con el valor calculado de la resistencia a la rotura del suelo:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Criterio de cálculo del fallo del terreno

Información

Las acciones (Actions A), las propiedades del suelo (Material M) y las resistencias (Resistance R) deben reducirse con los coeficientes parciales de seguridad 𝛾 según [1] A.3.

Capítulo principal

Estabilidad externa - Comprobaciones geotécnicas