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4.8. C OMPROBACIÓN DE R ESISTENCIA H ORIZONTAL :
En este módulo, el programa realiza la comprobación de Resistencia Horizontal en cimentaciones profundas.
Dicha comprobación suele ser determinante en pilotes poco empotrados o muy resistentes respecto a la propia resistencia lateral del terreno frente a sus empujes (situación “pilote corto”).
El programa calcula un coeficiente de seguridad como cociente de la fuerza aplicada a una distancia “e” de la cabeza entre la fuerza, Hrot, fuerza que produce la
rotura del terreno por empuje pasivo, que se estima siguiendo el siguiente esquema y ecuaciones:
Donde:
Hrot, es la carga de rotura dada por:
R, es la reacción total del terreno dada por:
∙ ∙
CR, es la contrarreacción que se genera en la punta y viene dada por:
∙ ∙
σ, es la presión de rotura que viene dado por:
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‐ 71 ‐
σ’v(z), es la presión efectiva a la profundidad z.
4.8.1. Barra de herramientas lateral
En este módulo, la barra lateral de herramientas tiene en su zona 3 y 4 las siguientes herramientas:
Barra herramientas lateral. Módulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
Botón de definición de la fuerza aplicada, F, en el pilote y la distancia equivalente, e, desde la cabeza:
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‐ 72 ‐ Botón de definición de las características del pilote que abre la siguiente ventana:
Ve ntana de finición de l pilote. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
Esta ventana también emerge automáticamente cuando se abre por primera vez el módulo. En ella, el usuario puede definir la forma, longitud y tipo de pilote. ´
Botón de definición del Nivel Freático que abre la siguiente ventana:
Ve ntana nivel freá tic o. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
El usuario puede elegir la existencia o no del Nivel Freático y la cota en la que se encuentra. El programa tendrá en cuenta el Nivel Freático para el cálculo de la presión efectiva del terreno.
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‐ 73 ‐
Ve ntana opc iones de c álculo. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
En esta ventana, el usuario podrá definir una zona en la que el terreno superior no colabore en la resistencia horizontal (para pilotes en cursos fluviales, cargas horizontales alternativas que separan el pilote del terreno, etc.)
Para evaluar esta situación, el usuario puede introducir una longitud que no contribuye en función del diámetro del pilote. La GCOC y la ROM asumen esta longitud como un mínimo de 1,5 diámetros.
4.8.2. Características de los estratos en este módulo.
Al crear un nuevo estrato, o editar uno existente, en la pestaña “Edición” del módulo, se abrirá la siguiente ventana:
Ve ntana ed ición de estratos. Módulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
En ella, el usuario puede:
- asignar descripción al estrato, - definir su color,
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‐ 74 ‐ - definir la profundidad en la que se encuentra el techo del estrato,
- definir las características geotécnicas del estrato como densidad aparente, densidad sumergida, ángulo de rozamiento interno y cohesión.
4.8.3. Interpretación de los resultados.
Una vez definidos los estratos, con sus características geotécnicas, las características de la cimentación profunda y las cargas en cabeza, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados de los cálculos en la pestaña “Resultados”.
En la pestaña “Resumen” encontramos:
Ve ntana resumen. Mó dulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
Área 1: el programa muestra el resumen de las características de la
cimentación, resumen de las cargas sobre cimentación y espesor en diámetros de la capa superficial de terreno no colaborante en la resistencia horizontal.
Área 2: el programa muestra el resumen de los datos de los estratos (cotas
y características geotécnicas).
Área 3:el programa muestra una gráfica de la distribución de la Presión de
Rotura según la profundidad. El botón permite al usuario modificar el color de la curva y decidir si quiere o no que se dibuje en el gráfico la cuadrícula, delimitación de estratos y nivel freático.
Área 1 Área 2
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Parámetros de visualizac ión de las g ráfica s. Módulo de c álculo de asiento de p ilotes.
En la pestaña “Resultados” encontramos:
Ve ntana resultados. Mód ulo de c omproba c ión de resistenc ia horizontal.
Área 1: zona donde el programa muestra los resultados obtenidos de las
fuerzas que intervienen en el problema junto al coeficiente de seguridad obtenido.
Área 2: el programa muestra el esquema de cargas sobre el pilote y la
resultante de las cargas. El botón permite al usuario modificar el color de la ley de presiones y decidir si quiere o no que se dibuje la cuadrícula, divisorias de estratos y el Nivel Freático.
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‐ 77 ‐
4.9.
CÁLCULO DERESISTENCIASUNITARIAS :En este módulo, el programa calcula las resistencias unitarias de estratos en función de sus propiedades geotécnicas y siguiendo la Guía de Cimentaciones de Obras de Carretera, las Recomendaciones en Obras Marítimas o el Código Técnico de la Edificación.
Nada más abrir el módulo, el programa pregunta cuál es la normativa que se quiere seguir:
Ve ntana selec c ión de normativa. Mód ulo de c álculo de resistenc ias unitarias.
A partir de ese momento, el módulo se divide en tres ventanas posibles:
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‐ 78 ‐
Ve ntana d e c álc ulo siguiendo las Rec omendac iones en Obras Marítimas.
Ve ntana de c álc ulo sig uiendo el C ódig o Téc nic o de la Edific ac ión.
4.9.1. Esquema del módulo.
Independientemente de la ventana de cálculo abierta en este módulo, todas tienen las siguientes áreas y botones:
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Esquema g eneral de c ualquier normativa.
Área 1: zona donde se indica la normativa que se está utilizando en el
módulo.
Área 2:Zona de introducción de datos de los pilotes.
Área 3: Zona de introducción de los datos geotécnicos del terreno. Dentro
de éste área existen diversas pestañas para la obtención de las resistencias por distintas metodologías.
Área 4: Zona de resultados donde el programa ofrece los resultados de las
resistencias unitarias calculadas y los coeficientes de seguridad recomendados.
En cuanto a los botones:
Este botón realiza la tarea de calcular los datos facilitados, presentando los resultados en el Área 4.
Este botón, solo disponible tras realizar un cálculo, ofrece los listados de cálculo de dicho módulo. El programa arroja una vista previa del listado de cálculo que podrá mandar a impresora pulsando el botón superior izquierdo de la pantalla.
Área 1 Área 2
Área 3
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‐ 80 ‐
Impresión de resultados.
Dicho botón está deshabilitado para las licencias de evaluación del programa y por tanto, en ese caso, no se podrá enviar a impresión (vea punto “5. Limitaciones versión de evaluación” para conocer las restricciones de la versión de prueba).
Nota: En las pestañas de Mohr Coulomb, comunes a todas las normativas, el programa solicita el valor de la tensión s para la cual se evalúa la resistencia. Hay que
tener en cuenta que esta tensión suele ser diferente para la punta (tensión del terreno sobre el nivel de la punta) y para el fuste (tensión al nivel considerado, que integra los valores a lo largo del fuste del pilote). Por tanto se debe calcular una de las resistencias (por punta o fuste) con su valor de tensión correspondiente para posteriormente cambiar el valor de la tensión y calcular el otro valor de resistencia.
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4.10. DISTRIBUCIÓN DE CARGAS :
En este módulo, el programa realiza un reparto de cargas en un encepado en función de la disposición geométrica de los pilotes y su rigidez relativa.
El método consiste en considerar los pilotes articulados en cabeza y que el encepado es infinitamente rígido. Por tanto se sigue el siguiente reparto según las fórmulas conocidas de Resistencia de Materiales:
∑ ∙ ∑ ∙
∙ ∑ ∙∙
∑ ∙ ∑ ∙
∙
∑ ∙ ∑
∙
∙
Las cargas están referidas a la cota de la cabeza de los pilotes (cara inferior del encepado), por lo que el usuario deberá realizar el transporte de cargas correspondiente hasta la cara inferior del encepado.
Este procedimiento de cálculo de esfuerzos sobre las cabezas de los pilotes no debe ser utilizado cuando las fuerzas horizontales son claramente condicionantes del proyecto, como suele ocurrir en las cimentaciones profundas de estribos de puentes o de muros de contención.
4.10.1. Barra lateral de herramientas.
En este módulo, aunque se sigue el área de trabajo con tres pestañas (“Edición”, “Resumen”, “Resultados”), no se definen estratos, si no que se define la situación en planta de los pilotes en una cimentación.
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‐ 82 ‐ Al igual que en otros módulos, se tiene una barra lateral izquierda de herramientas compuesta por los siguientes botones:
Barras de he rramientas. Mód ulo distribuc ión de c arg as.
Estos tres botones controlan la visión de la situación en planta de la cimentación: acercando, alejándose o haciendo un zoom completo.
Este botón abre la ventana de definición de coordenadas y diámetros de los pilotes en la cimentación:
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‐ 83 ‐ En dicha ventana, el usuario puede elegir el número de pilotes que existirá en la cimentación así como las coordenadas y diámetros de estos. El origen de coordenadas se considera el punto de aplicación de las cargas en el encepado.
Para facilitar la introducción el usuario también puede elegir grupos de pilotes predefinidos en el programa, pulsando en el icono de estos, en el lateral izquierdo de la ventana. Estos grupos son:
G rupo de 2 pilotes G rupo de 3 pilotes G rupo d e 4 pilotes
G rupo de 6 pilotes G rupo rec tangular de m x n pilotes
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‐ 84 ‐
Ve ntana de definic ión de c arg as. Módulo distribución de c arg as.
En dicha ventana el usuario define las cargas que llegan al encepado (considerando punto de aplicación de las cargas el origen de coordenadas y a cota de cabeza de los pilotes) para cada combinación de acciones. Ver en el punto 3.4 cómo se definen las combinaciones de acciones en el programa.
4.10.2. Interpretación de los resultados.
Una vez definida la disposición de los pilotes en el encepado y las cargas sobre este, el programa automáticamente ofrece el resumen de los datos introducidos por el usuario en la pestaña “Resumen” y los resultados del reparto de las acciones en la pestaña “Resultados”.
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‐ 85 ‐
Ve ntana resumen. Mód ulo distribución de c arg as.
Área 1: el programa muestra el resumen de las cargas introducidas en el
encepado.
Área 2: el programa muestra el resumen de las coordenadas y diámetros
de los pilotes en el encepado.
En la pestaña “Resultados” encontramos:
Área 1
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‐ 86 ‐
Ve ntana resultados. Mód ulo distribuc ión de c arg as.
Área 1: zona donde el usuario elige la combinación de acciones sobre la
que quiere ver los resultados.
Área 2: zona donde el programa muestra el reparto de acciones en cada
pilote. También se muestran en una tabla resumen, las acciones máximas y mínimas.
Área 1 Área 2
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‐ 87 ‐
4.11.
ARMADO DE SECCIONES :En este módulo, el programa realiza el dimensionamiento o comprobación de la armadura a flexión y a cortante de secciones circulares de hormigón, siguiendo la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08.
El módulo tiene dos áreas de trabajo bien definidas:
Ve ntana p rincipal Módulo a rmado de secc iones.
Área 1: zona donde el usuario define las dimensiones del pilote,
características resistentes del hormigón y del acero y por último, la armadura dispuesta en el pilote (tanto armadura longitudinal, como transversal). El botón abre la ventana de opciones de cálculo de armado:
Ventana opc iones de c álc ulo. Módulo armado de secc iones.
Área 2 Área 1
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‐ 88 ‐ En dicha ventana el usuario puede definir los coeficientes parciales de seguridad de los materiales, así como el factor de cansancio para el hormigón comprimido. Por defecto, el programa viene con los valores indicados en la EHE-08 (para el coeficiente de cansancio EHE-08 en general aplica 1, pero para elementos comprimidos es recomendable 0,85).
Área 2: zona donde el programa permite la evaluación o cálculo de la
armadura del pilote, tanto a flexión (ver pestaña “Flexión”) como a cortante (ver pestaña “Cortante”). En todas las pestañas de este área, se
tiene un botón de impresión de listados que permite al usuario obtener
listados de los cálculos realizados por el programa.
4.11.1. Opción de cálculo de la armadura longitudinal: Flexión.
En la pestaña “Flexión” del módulo (ver Área 2 anteriormente definida) el usuario puede:
Comprobar una armadura definida por el usuario. Ver pestaña
“Comprobación”.
Ve ntana c omprobac ión a flexión. Mód ulo armado d e sec c iones.
En esta pestaña el usuario define los esfuerzos a los que está sometida la sección: axil de diseño, Nd, y momento flector de diseño, Md; y el programa
calcula el coeficiente de seguridad, CS, de la sección. Valores de CS menores que 1,00 indican que la armadura es insuficiente para resistir con los esfuerzos y valores mayores de 1,00 significan que el armado propuesto resiste los esfuerzos indicados.
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‐ 89 ‐
Calcular el armado necesario en función de unos esfuerzos dados. Ver
pestaña “Dimensionamiento”.
Ve ntana dimensionamiento a flexión. Módulo armado de sec c iones.
En esta pestaña el usuario define los esfuerzos a los que está sometida la sección: axil de diseño, Nd, momento flector de diseño, Md, así como el
número de barras a disponer. El programa realiza un barrido de diámetros posibles de las barras hasta que el CS es superior a la unidad. Cuando encuentra un diámetro válido, el programa se detiene y escoge el diámetro comercial más cercano que cumpla, ofreciendo para este último el CS obtenido para la sección.
Calcular el diagrama de interacción Axil/Momento. Ver pestaña
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‐ 90 ‐
Ve ntana diag rama de interac c ión. Módulo armado de secc iones.
En esta pestaña el usuario obtiene el Diagrama de Interacción en función de la armadura definida así como para la sección sin armadura. También permite representar puntos dentro de esa gráfica obteniendo el
coeficiente de seguridad asociado. El botón permite al usuario ver una
tabla de los puntos del diagrama y exportarlos a Excel o a un archivo TXT.
NOTA 1: En los casos anteriores e programa solicita el recubrimiento. El valor a introducir es la menor distancia entre el perímetro de la armadura longitudinal y el perímetro exterior del pilote.
NOTA 2: Un valor de axil positivo comprime el pilote. Un axil negativo lo tracciona.
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‐ 91 ‐ NOTA 3: El programa no calcula las cuantías necesarias mínimas ni máximas, únicamente la armadura estricta a partir de los valores de cálculo designados. El usuario debe comprobar dichas cuantías según la normativa con la que este trabajando.
4.11.2. Opción de cálculo de la armadura transversal: Cortante.
En la pestaña “Cortante” del módulo (ver Área 2 anteriormente definida) el usuario puede:
Comprobar una armadura definida por el usuario. Ver pestaña
“Comprobación”.
Ventana c omprobac ión a c ortante. Módulo armado de sec c iones.
En esta pestaña el usuario obtiene la resistencia a cortante de la sección según la armadura definida.
Calcular la armadura transversal necesaria para resistir un cortante de
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‐ 92 ‐
Ve ntana dimensionamiento a c ortante. Módulo armado de secc iones.
En esta pestaña, el usuario puede obtener la cuantía necesaria de armadura transversal en función del cortante de diseño definido.