Reglamento CIRSOC 201 Cap.15 - 369

CAPÍTULO 15. ZAPATAS Y CABEZALES DE PILOTES

15.0. SIMBOLOGÍA

ABgB área total o bruta de la sección de hormigón, en mm P

2P. En una sección hueca ABgB es

el área de hormigón solamente y no incluye el área del o los vacios. Ver el artículo 11.6.1.

ABsB área de la armadura longitudinal traccionada, no tesa, en mm².

d BpiloteB diámetro del pilote en la base del cabezal, en mm.

f BceB resistencia efectiva a la compresión del hormigón en un puntal o en una zona nodal, en MPa.

β relación entre la longitud del lado mayor y la longitud del lado menor de una zapata o cabezal de pilotes.

γ BsB

factor que se utiliza para determinar la fracción de armadura ubicada en la faja central de la zapata. Ver el artículo 15.4.4.2.

15.1. CAMPO DE VALIDEZ 15.1.1. Las disposiciones de este Capítulo se deben aplicar al diseño de zapatas aisladas y, cuando corresponda, a cabezales de pilotes y a zapatas combinadas y plateas de fundación. 15.1.2. En el artículo 15.10 se indican los requisitos adicionales para el diseño de zapatas combinadas y plateas de fundación. 15.2. CARGAS Y REACCIONES 15.2.1. Las zapatas y los cabezales se deben diseñar para resistir las cargas mayoradas y las reacciones inducidas, de acuerdo con los requisitos de diseño que se exigen en este Reglamento y en este Capítulo 15. 15.2.2. El área de la zapata, o el número y la distribución de pilotes, se debe determinar a partir de las fuerzas y momentos no mayorados transmitidos al suelo o a los pilotes a través de la zapata ó del cabezal, y la tensión admisible del suelo o la capacidad admisible de los pilotes se debe determinar utilizando los principios de la Mecánica de Suelos.

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15.2.3. La determinación de los momentos y esfuerzos de corte en los cabezales de pilotes se puede basar en la suposición de que la reacción de cualquier pilote está concentrada en el baricentro de su sección transversal. 15.3. ZAPATAS Y CABEZALES QUE SOPORTAN COLUMNAS O PEDES-

TALESTP

(*)TP DE SECCIÓN TRANSVERSAL CIRCULAR O CON FORMA DE

POLÍGONO REGULAR Para la ubicación de las secciones críticas correspondientes a momentos, corte y longitud de anclaje de la armadura en las zapatas y cabezales, se puede considerar a las columnas o pedestales de hormigón con sección transversal circular o con forma de polígono regular, como elementos de sección cuadrada de igual área. 15.4. MOMENTOS EN ZAPATAS Y CABEZALES 15.4.1. El momento externo en cualquier sección de una zapata o cabezal, se debe determinar considerando un plano vertical pasante a través de la zapata o cabezal y calculando el momento de las fuerzas que actúan sobre la zapata o el cabezal a uno de los lados de dicho plano vertical. 15.4.2. El momento máximo mayorado, MBu B, para una zapata aislada o cabezal, se debe calcular en la forma indicada en el artículo 15.4.1., para las secciones críticas ubicadas como se indica a continuación:

a) para zapatas y cabezales que soporten una columna, pedestal o tabique de hormigón: en la cara de la columna, pedestal o tabique,

b) para zapatas y cabezales que soporten tabiques o muro de mampostería: en el

punto medio entre el eje central y el borde del tabique, c) para zapatas y cabezales que soporten una columna con placa base de acero: en el

punto medio entre la cara de la columna y el borde de la placa base. 15.4.3. En zapatas que trabajen en una dirección y en zapatas de planta cuadrada que trabajen en dos direcciones, la armadura se debe distribuir en forma uniforme a través del ancho total de la zapata o cabezal. 15.4.4. En zapatas de planta rectangular que trabajen en dos direcciones, la armadura se debe distribuir como se indica en los artículos 15.4.4.1. y 15.4.4.2. 15.4.4.1. La armadura en la dirección del lado mayor se debe distribuir en forma uniforme en el ancho total de la zapata.

T(*) T Pedestal: ver definición en el Anexo al Capítulo 1.

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Figura 15.4.2. Ubicación de las secciones críticas para momento máximo mayorado en zapatas y cabezales.

15.4.4.2. Para la ubicación y distribución de la armadura en la dirección del lado menor, se debe proceder de la siguiente forma:

la fracción de la armadura total, γ BsB ABs B, determinada mediante la expresión (15-1) se debe distribuir de manera uniforme sobre una faja centrada con respecto al eje de la columna o pedestal, cuyo ancho debe ser igual a la longitud del lado menor de la zapata.

El resto de la armadura necesaria en la dirección del lado menor, (1 - γ BsB) ABs B, se

debe distribuir en forma uniforme en las zonas que queden fuera de esa faja central de la zapata.

1

2s menor lado del dirección la en total armadura

central faja lade ancho el en armadura+

==β

γ (15-1)

siendo:

β la relación entre la longitud del lado mayor y la longitud del lado menor de una zapata o cabezal de pilotes.

15.5. ESFUERZO DE CORTE EN ZAPATAS Y CABEZALES 15.5.1. La resistencia al corte de zapatas apoyadas sobre suelo o roca, debe cumplir con las condiciones establecidas en el artículo 11.12. 15.5.2. La sección crítica para corte, de acuerdo con el Capítulo 11, deberá coincidir con la cara de la columna, pedestal o tabique. Para zapatas y cabezales que soporten una columna o un pedestal con placas base de acero, la sección crítica se debe considerar ubicada de acuerdo con las definiciones dadas en el artículo 15.4.2.c).

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15.5.3. Cuando la distancia entre el eje de un pilote y el eje de una columna sea mayor que el doble de la distancia entre la parte superior del cabezal de los pilotes y la parte superior del pilote, el cabezal debe cumplir los requerimientos de los artículos 11.12. y 15.5.4. Otros cabezales deben satisfacer las exigencias del Apéndice A o bien cumplir los requisitos especificados tanto en el artículo 11.12. como en el artículo 15.5.4. Si se utiliza el Apéndice A, la resistencia efectiva a la compresión del hormigón de los puntales, fBceB , se debe determinar utilizando la expresión A.3.2.2.b). 15.5.4. La determinación del esfuerzo de corte en cualquier sección de un cabezal de pilotes debe cumplir con lo establecido en los artículos 15.5.4.1., 15.5.4.2. y 15.5.4.3. 15.5.4.1. Se debe considerar el esfuerzo de corte producido por la reacción total de los pilotes cuyo eje baricéntrico esté ubicado del lado considerado para el cálculo del corte y a una distancia de la sección ≥ d Bpilote B/2. (Ver Figura 15.5.4.(a)). 15.5.4.2. No se debe considerar el esfuerzo de corte que produce la reacción total de los pilotes cuyo eje baricéntrico esté ubicado del lado contrario al considerado para calcular el esfuerzo de corte y a una distancia de la sección ≥ d Bpilote B/2 . (Ver Figura 15.5.4.(b)). 15.5.4.3. Para posiciones intermedias del eje baricéntrico del pilote (pilotes cortados por la sección de cálculo), se considera que sólo una fracción de la reacción del pilote produce corte en la sección. Dicha fracción se obtiene mediante una interpolación lineal entre el valor total de la reacción para una distancia igual a d Bpilote B/2, del lado considerado para calcular el esfuerzo de corte, y el valor cero correspondiente a una distancia igual a d Bpilote B/2 del lado contrario. (Ver Figura 15.5.4.(c)). 15.6. ANCLAJE DE LA ARMADURA EN ZAPATAS Y CABEZALES 15.6.1. El anclaje de la armadura en las zapatas y cabezales debe cumplir con lo espe-cificado en el Capítulo 12. 15.6.2. El esfuerzo de tracción o de compresión en la armadura, calculado en una sección, se debe anclar a cada lado de dicha sección ya sea mediante longitud de anclaje, ganchos (sólo en el caso de tracción) o dispositivos mecánicos, o bien mediante una combinación de los mismos. 15.6.3. Las secciones críticas en las que se debe verificar el anclaje de la armadura son:

las mismas que se definieron en el artículo 15.4.2., para el momento máximo mayorado, y

todas las demás secciones verticales en las cuales se presenten cambios de

sección o de armadura. Ver también el artículo 12.10.6.

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Figura 15.5.4. Cálculo del corte en cabezales de pilotes. 15.7. ALTURA MÍNIMA DE LAS ZAPATAS Y CABEZALES La altura de las zapatas sobre la armadura inferior será ≥ 150 mm para zapatas y ≥ 300 mm, para el caso de cabezales de pilotes. 15.8. TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS EN LA BASE DE COLUMNAS, TABI-

QUES O PEDESTALES ARMADOS 15.8.1. Cuando los momentos calculados se transmiten al pedestal de apoyo o a la zapata la armadura pasante, las barras de empalme en espera, o los conectores mecánicos, deberán tener las características necesarias para satisfacer las disposiciones del artículo 12.17.

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15.8.1.1. La tensión de aplastamiento del hormigón, en la superficie de contacto entre el elemento de apoyo y el elemento apoyado, no debe superar la resistencia al aplastamiento del hormigón para cualquiera de las superficies, de acuerdo con lo establecido en el artículo 10.17. 15.8.1.2. La armadura pasante, las barras de empalme en espera o los conectores mecánicos entre elementos apoyados y de apoyo, deben ser capaces de transmitir:

a) toda el esfuerzo de compresión que exceda a la resistencia al aplastamiento del hormigón de cualquiera de los elementos,

b) cualquier esfuerzo de tracción calculado a través de la superficie de contacto.

Además, la armadura pasante, las barras de empalme en espera o los conectores mecánicos, deben cumplir las exigencias de los artículos 15.8.2. ó 15.8.3. 15.8.1.3. Cuando los momentos calculados se transmiten al pedestal de apoyo o a la zapata, la armadura pasante, las barras de empalme en espera o los conectores mecánicos deberán tener las características necesarias para satisfacer las disposiciones del artículo 12.17. 15.8.1.4. Las fuerzas horizontales se deben transmitir a la zapata, cabezal o pedestal de apoyo, de acuerdo con las disposiciones del artículo 11.7. o mediante otros medios apropiados. 15.8.2. En estructuras hormigonadas en obra, se debe colocar la armadura necesaria para satisfacer los requerimientos del artículo 15.8.1., ya sea continuando las barras longitudinales del elemento apoyado dentro de las zapatas, cabezales o pedestales de apoyo, o mediante barras de empalme en espera. 15.8.2.1. Para columnas y pedestales hormigonados en obra, la sección de armadura que atraviesa la superficie de contacto debe ser ≥ 0,005 ABg B, siendo ABgB el área total de la sección transversal del elemento apoyado. 15.8.2.2. Para tabiques hormigonados en obra, el área de la armadura a través de la superficie de contacto debe ser igual o mayor que la armadura mínima vertical indicada en el artículo 14.3.2. 15.8.2.3. Para satisfacer los requerimientos del artículo 15.8.1., las barras longitudinales comprimidas de diámetro d Bb B = 40 mm, se pueden empalmar con barras en espera en las zapatas o cabezales. Las barras en espera deben ser de diámetro d BbB ≤ 32 mm y se deben prolongar dentro del elemento apoyado una distancia igual o mayor a la que resulte mayor de las siguientes condiciones:

a) la longitud de anclaje, l BdcB , de las barras longitudinales (d Bb B = 40 mm) b) la longitud de empalme de las barras en espera (d BbB ≤ 32 mm)

y en la zapata o en el cabezal, se deben prolongar una distancia igual o mayor que la longitud de anclaje de las barras en espera.

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Figura 15.8.2.3. Transmisión de esfuerzos columna-zapata.

15.8.2.4. Cuando se deba materializar una articulación en estructuras hormigonadas en obra, se debe cumplir lo especificado en los artículos 15.8.1. y 15.8.3.. 15.8.3. En construcciones prefabricadas, se pueden utilizar pernos de anclaje o conectores mecánicos apropiados, que verifiquen lo establecido en el artículo 15.8.1. Los pernos de anclaje se deben dimensionar de acuerdo con el Apéndice D. 15.8.3.1. La unión entre columnas prefabricadas o pedestales y los elementos de apoyo, debe verificar las prescripciones del artículo 16.5.1.3.a). 15.8.3.2. La unión entre tabiques prefabricados y los elementos de apoyo debe verificar las especificaciones del artículo 16.5.1.3.b) y c). 15.8.3.3. Los pernos de anclaje y los conectores mecánicos se deben dimensionar para alcanzar su resistencia de cálculo antes de que se presente la falla del anclaje o la falla del hormigón que los rodea. Los pernos de anclaje se deben dimensionar de acuerdo con el Apéndice D. 15.9. ZAPATAS CON PENDIENTE O ESCALONADAS 15.9.1. En las zapatas con pendiente o escalonadas, el ángulo de la pendiente o la altura y ubicación de los escalones, se deben adoptar de manera tal que se verifiquen los requerimiento de este Capítulo en cada una de las secciones de la zapata. Ver también el artículo 12.10.6. 15.9.2. Las zapatas con pendiente o escalonadas, que se diseñen como un elemento monolítico, se deben construir de forma tal que se pueda asegurar dicho comportamiento.

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15.10. ZAPATAS COMBINADAS Y PLATEAS 15.10.1. Las zapatas que soporten más de una columna, pedestal, tabique de hormigón, o tabique o muro de mampostería (zapatas combinadas y plateas) se deben dimensionar para resistir las cargas mayoradas y las reacciones inducidas, de acuerdo con las exigencias de este Reglamento. 15.10.2. El método de Diseño Directo del Capítulo 13, no se debe utilizar para el diseño de zapatas combinadas y plateas. 15.10.3. La determinación de la distribución de la presión del terreno bajo zapatas combinadas y plateas se debe realizar tanto en función de las propiedades del terreno y de la estructura, como de los principios establecidos en la Mecánica de Suelos.