Fácil: Calcular con e-Struc una zapata aislada

Calcular zapata con e-struc

Paso a paso calculamos una zapata con la aplicación e-Struc.

En este post vamos a explicar como se utiliza la aplicación e-Struc para dimensionar una zapata de hormigón. Las zapatas son las cimentaciones superficiales más sencillas, ya que están pensadas para distribuir la carga de un pilar sobre un terreno firme a no mucha profundidad.

Recuerda que es necesario, en los casos en los que interviene el terreno, disponer de un informe geotécnico que nos indique las características de éste, al menos los que enumeramos en la primera pestaña “Datos de partida”.

Como en los tutoriales de cargaderos de acero y escaleras de acero, iremos paso a paso definiendo la zapata que vamos a calcular. Si leemos los datos de inicio, en la primera pestaña de la aplicación, nos podemos hacer una idea de lo que necesitaremos saber de la zapata para que e-Struc nos ayude a dimensionarla. Además será necesario saber algunas características del terreno sobre el que se apoyará la zapata y opcionalmente del edificio en el que se encuentra, como datos indispensables para el cálculo. Luego marcaremos la ubicación (provincia y municipio) y comenzaremos con la geometría.

Pestaña Geometría

Como vemos en el esquema 2D a continuación, a la derecha de la pestaña,

Cálculo de una zapata aislada

Los datos son:

*Opción zapata– Podemos escogerla cuadrada o rectangular, en función bien de las necesidades de la obra o por alguna característica específica. Lo más frecuente, y lo que nos va a simplificar la ejecución de la obra es que sea cuadrada.

bx(m)– Dimensión de la zapata en la dirección x

by (m)– Dimensión de la zapata en la dirección y

bx_pil(m)– Dimensión del pilar que apoya sobre la zapata en la dirección x.

by_pil(m)– Dimensión del pilar que apoya sobre la zapata en la dirección y.

h(m)– Es la altura o canto de la zapata.

hc(m)– Es la altura o canto del hormigón en masa de relleno bajo la zapata.

a(m)- Es el canto de la solera y el encachado sobre la cara superior de la zapata.

A excepción de la opción de dimensionado, cuadrada o rectangular, no hemos cumplimentado NINGÚN dato, ¿por qué? Pues porque, si no estamos haciendo un peritaje, vamos a dejar que el sistema decida por nosotros estas dimensiones.

Ya está cumplimentada la primera pestaña, es sencillo, ¿verdad?. Comprobamos los datos y seguimos.

Pestaña Materiales

En esta pestaña vamos a seleccionar acero, armadura y estableceremos los datos básicos del apoyo en el terreno

Verás que no es obligatorio seleccionar el tipo de hormigón ni de acero corrugado, puedes marcar “desconocido”:

*Tipo de hormigón zapata Es el tipo de hormigón según la EHE-08. El mínimo es HA-25, así que, en nuestro ejemplo, escogemos este.

*Tipo de acero corrugado– Es la caracterización técnica del acero corrugado. El más frecuente en edificación es el B500S, y así lo elegimos.

*Tipo de hormigón de relleno Es el tipo de hormigón según la EHE-08. Si dejas el cursor sobre esta opción, aparecerá un mensaje de limitación: “Según la EHE-08 el mínimo para hormigones de limpieza es HA20”. Lo dejamos en “Desconocido” y el sistema elegirá el más apropiado, siempre por encima de este tipo.

Cálculo de una zapata aislada

Verás que no es obligatorio seleccionar el tipo de hormigón ni de acero corrugado, puedes seleccionar “desconocido”, y el sistema escogerá el más adecuado.

*Tensión admisible (Kg/cm2) Es la tensión admisible del terreno en el estrato firme. En la zapata que vamos a calcular se de 1,8 Kg/cm2. ¡Ojo con las unidades!

*nf (m) Es la profundidad del firme desde la cara superior de la solera. Hemos visto que para cimentaciones superficiales debemos contar que el estrato firme esté a no mucha profundidad, para no agotar su resistencia con el peso propio de la zapata. A 1,60 m de la superficie de la solera se encuentra este estrato en nuestro ejemplo.

Si estamos comprobando la validez de una zapata existente o ya calculada (peritaje), debemos introducir todos los datos para verificar que el cálculo o la zapata que estamos comprobando son válidos.

Pestaña Uso y definición constructiva

Estos datos se refieren a las características constructivas y de uso. Podemos calcular la zapata de dos formas. Definición o Esfuerzos

1.- Con una definición geométrica. En este caso debemos saber qué posición ocupa la zapata dentro del edificio y dar las dimensiones y distancias a las zapatas adyacentes, tal y como vemos en los esquemas en 2D y 3D a la derecha de la pantalla. Si es una zapata de esquina habrá dimensiones que serán=0. También el número de plantas y la constitución y uso del edificio serán datos necesarios. El sistema hará el cálculo de las solicitaciones por nosotros.

2.- Mediante la introducción de los esfuerzos que la zapata va a asumir. Basta con dar el uso del edificio y los esfuerzos en servicio (cargas sin mayorar) de la zapata.

Este es el caso de nuestro ejemplo:

*Ángulo del forjado de cubierta– Es la inclinación de los planos de cubierta. Si se trata de una cubierta plana, la inclinación será=0

*Uso forjado– Es el uso de los forjados que vienen a descargar en la zapata.

*NG(KN)– Normal en servicio debido a cargas permanentes. En la zapata que estamos calculando 65 KN

*NQ(KN)– Normal en servicio debido a cargas no permanentes. En la zapata que estamos calculando 15 KN

*MxG (mKN)– Momento en la dirección x de las cargas permanentes. En la zapata que estamos calculando 12 mKN

*MxQ (mKN)– Momento en la dirección x de las cargas no permanentes. En la zapata que estamos calculando 16 mKN

*MyG (mKN)– Momento en la dirección y de las cargas permanentes. En la zapata que estamos calculando 9 mKN

*MyQ (mKN)– Momento en la dirección y de las cargas no permanentes. En la zapata que estamos calculando 7 mKN

Cálculo de zapata

Ya hemos completado la Pestaña Uso y definición constructiva. Ya tienes más de la mitad de los datos, fácil, ¿no?.

Pestaña Entorno

Estos datos se refieren a las características ambientales.

*Entorno– Se trata del enclave de la construcción, si está más o menos expuesta, y debes elegir en el listado la que más se asemeja. En este caso se trata de un Terreno rural llano sin obstáculos ni arbolado de importancia.

*Altura cumbrera (m)– Es la distancia en vertical desde la cumbrera de la construcción hasta el terreno firme. Hay que tener en cuanta terraplenes sobre los que el edificio pueda estar asentados, ya que le procuran una mayor exposición al viento. Nuestro edificio mide 12 metros hasta la línea de borde de la cubierta, ya que es plana, no hay cumbrera.

*Agresividad del ambiente– Es la agresividad del ambiente, según la clasificación de la EHE-08. Por el uso y el enclave del edificio se puede establecer, en nuestro caso ninguno.

*Agresividad del terreno y del agua– Es la agresividad según la clasificación de la EHE-08. Debemos saberla a través del informe geotécnico del terreno. En nuestro ejemplo se detectan sulfatos. En el resultado veremos que el hormigón empleado ha de ser sulforresistente.

*Docilidad del hormigón– Según la EHE. Si no tenemos condicionantes para delimitar una, dejaremos que sea el sistema el que lo determine.

*Tamaño del árido– Como en el caso anterior, lo dejamos en desconocido. Es posible establecer uno entre los que dicta la EHE.

Recubrimiento de armaduras (mm)– Si lo dejamos en blanco, la aplicación nos dará la apropiada. Si, por alguna exigencia preferimos establecer una, no olvidar las unidades (mm) y el cumplimiento de la norma.

Una vez revisados y aceptados los datos anteriores podemos pasar la pestaña “Sismo”, que ya es la última, ¡No queda nada!

Pestaña Sismo

Según la Norma sísmica NCSR 02, rellenaremos las casillas restantes. Si sabemos los datos del terreno. Si disponemos de un informe geotécnico completo podemos cumplimentar los datos, y si no el sistema escogerá por defecto:

Cálculo de una zapata

Coeficiente de suelo– Es el que mide la transmisión de la onda sísmica. En este caso sabemos que es 1,2.

*Grado de ductilidad – De valores entre 1 y 4, en este caso sabemos que es 2, pero sería posible calcular la zapata sin conocerlo, pues el sistema lo estima.

*Coeficiente de amortiguamiento relativo– Como en el caso anterior, podemos dejarlo en desconocido, pero si lo sabemos, como en este caso, que es 4, podemos ajustarlo.

*Importancia de la construcción. Según la NCSR-02, los edificios pueden ser de importancia Normal o Especial, si han de ser muy estables ante el sismo por la importancia que por su uso se les asigna. En este caso es un edificio de importancia Normal.

¡Terminado!

Pulsa Calcular y obtendrás inmediatamente el resultado, con la posibilidad de modificar datos y obtener nuevas soluciones en el botón Modificar abajo a la derecha, en la pantalla de resultados. ¡Repasa bien los datos!

Cálculo zapata aislada

No te olvides de instalar en tu ordenador el programa Open Office antes de descargar los archivos, es gratuito, y te permitirá ver los archivos, editarlos o convertirlos a formato .doc o .xls para modificarlos en otro programa.

¡Y ya está terminada y lista para construir tu zapata!

Y no olvides que puedes guardar los datos.

Enlace a la aplicación en: https://www.e-struc.com/

y también puedes ver el tutorial en nuestro canal youtube: https://www.youtube.com/watch?v=ODuRsfdOdKk

Cálculo de una zapata aislada

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