CYPE: zapatas corridas

[madagascar]

Buenas tardes.
Tengo una duda sobre la modelización de la cimentación cuando hay forjado sanitario. Aunque hay algún post por ahí, son antiguos y no se si ha cambiado algo últimamente, aparte de no quedarme demasiado claro. Vereis: Si tengo un forjado sanitario apoyado sobre muro de fábrica (mediante la opción insertar muro) con zapata corrida, definiendo tanto ésta como los arranque de pilares (que se encuentran alineados con el muro) con vinculación exterior. ¿El cálculo de la zapata corrida se realiza tanto para las cargas del muro como para los pilares? o hay que poner zapatas aisladas bajo cada pilar? Si es de la primera forma, para los pilares de medianera la zapata corrida centra la carga de la excentricidad del pilar de medianera? O como funciona exactamente?

[castelar]

Si quieres un cálculo correcto, lo primero es pensar en el modelo que genera el programa.
Si defines la zapata del muro "con vinculación exterior" y los pilares también, estarás de acuerdo que en el modelo que hacemos, todos los nudos de apoyo son fijos, eso de entrada te tiene que hacer pensar que donde hay zapata de pilar, que se calcula con las cargas del pilar, también hay muro, que se calcula su zapata de forma independiente, cada una con las reacciones de sus apoyos, luego si se calculan de forma independiente, no se tiene en cuenta su comportamiento conjunto, y eso no parece muy adecuado si por el pilar baja una carga importante, por decirle de una forma simple, es una carga puntual (la del pilar) y una carga lineal (la del muro), que no se tienen en cuenta entre sí.
Conclusión, has de hacer un modelo "sin vinculación exterior", para que la cimentación de muro y pilares tenga un comportamiento conjunto, para que todo entre en el modelo. Inconveniente, que has de saber predimensionar la cimentación, su ancho y canto, para que entre en tensiones y su aramado sea razonable, o calcular varias veces de forma iterativa hasta que todo te encaje. Y definir bien el módulo de balasto.
Lo normal sería definir vigas de cimentación bajo muro y que pasen por los pilares.
¿Qué se ha hecho toda la vida?, pues como esto de calcular vigas flotantes, sí, tenemos cargas puntuales, las de los pilares, y lineales sobre la viga, la del muro, y esto está resuelto matemáticamente, pero todo el mundo ha huido, por lo que te decía hay que predimensionar y dar el coeficiente de balasto, por tanto, como esto es muy complicado, se hace un cálculo con apoyos fijos de la estructura (sin forjado sanitario ni muros), se calculan las zapatas aisladas de los pilares, por otra parte se calcula el muro de apoyo de los forjado sanitarios con una carga lineal, y luego se dibuja todo junto, dando por bueno que funcionará bien.
Realmente se ha hecho así toda la vida y como se suele decir "funciona", porque es así, lo cual no quiere decir que cumpla con los criterios de seguridad de las normas.
Si te puede servir de ayuda, mira la memoria de calculo de CYPECAD, que ha tratado de resumir en pocas palabras un problema complejo, como es el que has planteado, en el apartado de muros, páginas 84 a 86.

[madagascar]

Comprendido el tema, Castelar,pero una duda. Si calculamos por separado zapatas de muro y de pilares, para aquellos caso en los que tenemos vigas centradoras, ¿ dejaríamos embebida en la zapata del muro el armado correspondiente a la viga centradora del pilar de fachada?.

Y otra cosa más. Definiendo la cimentación como ya la tengo, es decir todo en conjunto y con vinculación exterior, observo que si yo aumento mediante cargas en cabeza de pilares (axiles grandes), la zapata del muro de fabrica me aumenta el ancho lo cual significa que las cargas del pilar se están trasmitiendo a cimentación, ¿que esta pasa entonces? ¿es que la carga del pilar se transmite a cimentación a través del propio muro por que están conectados? o que sucede verdaderamente.

Y perdona, una última cosa. En mi caso concreto solo tengo la carga de cubierta y la del forjado sanitario, independientemente de que el modelo no se ajuste a la realidad, es obvio que tanto axiles como momentos son minimos, podría obviar hacer el cálculo por separado de zapatas de pilares y de muros teniendo en cuenta lo que he mencionado en el párrafo anterior en cuanto a que esa carga del pilar le esta llegando a la zapata del muro?

[madagascar]

Castelar, pego un parrafo de la memoria que me comentas:

1. La cimentación de los pilares es por zapatas aisladas que se calcularán con CYPECAD de forma conjunta.
En este caso, en el que los pilares se han definido con apoyo fijo en cimentación, es decir 'con vinculación exterior', para ser compatibles hay que definir el apoyo del muro de fábrica 'con vinculación exterior', con zapata corrida, fijando las dimensiones mínimas que desee.
Con ellos se consigue que la carga de los pilares no se difunda o puentee por la conexión con el muro de fábrica. Se puede comprobar consultando en Envolventes, Esfuerzos en Pilares, viendo el axil del primer tramo que deberá ser mayor o igual que el de la planta inmediata superior.

Entonces, porque a mi si se me trasmite la carga del pilar a la zapata del muro?

A que se refiere con eso de se calculará de forma conjunta?

La verdad es que me estoy liando un poco, bastante.

[madagascar]

Uy y además me asaltan mas dudas. Resulta que cype me deja introducir zapatas aisladas a la vez que zapatas de muro. De hecho en la ayuda contextual de elementos de cimentación dice:

¨Zapatas y encepados aislados bajo pilares en contacto con muros: Es posible asignar zapatas y encepados aislados a pilares que están en contacto con muros, siempre y cuando la cimentación del muro sea una zapata corrida, e independientemente del tipo de muro que esté en contacto con el pilar (hormigón armado, fábrica, bloque de hormigón, etc.).

Para calcular estos elementos de cimentación, a los esfuerzos transmitidos por los pilares se les suman los correspondientes a los trozos de muro que se apoyan en el elemento de cimentación correspondiente. ¨

Significa esto que no tendría que hacer un cálculo independiente?

[castelar]

Comprendido el tema, Castelar,pero una duda. Si calculamos por separado zapatas de muro y de pilares, para aquellos caso en los que tenemos vigas centradoras, ¿ dejaríamos embebida en la zapata del muro el armado correspondiente a la viga centradora del pilar de fachada?.

Y otra cosa más. Definiendo la cimentación como ya la tengo, es decir todo en conjunto y con vinculación exterior, observo que si yo aumento mediante cargas en cabeza de pilares (axiles grandes), la zapata del muro de fabrica me aumenta el ancho lo cual significa que las cargas del pilar se están trasmitiendo a cimentación, ¿que esta pasa entonces? ¿es que la carga del pilar se transmite a cimentación a través del propio muro por que están conectados? o que sucede verdaderamente.

Y perdona, una última cosa. En mi caso concreto solo tengo la carga de cubierta y la del forjado sanitario, independientemente de que el modelo no se ajuste a la realidad, es obvio que tanto axiles como momentos son minimos, podría obviar hacer el cálculo por separado de zapatas de pilares y de muros teniendo en cuenta lo que he mencionado en el párrafo anterior en cuanto a que esa carga del pilar le esta llegando a la zapata del muro?

Son varias cosas, pero creo que es importante lo primero que comentaba respecto del modelo, calcula sin zapatas ni vigas la estructura que hayas introducido, puesto que has definido tanto muros como pilares "con vinculación exterior", es decir, olvídate de la cimentación, tienes unas reacciones en unos apoyos empotrados, y eso es lo que tienes, no hay más. Mira el modelo 3d, ya sea viendo la deformada por ejemplo, y ves con claridad el mallado de triángulos de los muros y la barra vertical que es cada pilar, conectada al muro mediante los nodos de los triangulos que le tocan.
Como resultado de ese cálculo conjunto habrás obtenido unas reacciones por hipótesis en cada nodo o nudo, ¿estamos de acuerdo?, ¿Entiendes que parte de la carga del pilar que viene de cubierta puede pasar al muro en su contacto en el modelo?.
¿Y cómo se dimensiona la zapata del muro?, esa es la cuestión, tienes una sucesión de nudos de apoyo con unos esfuerzos por hipótesis según los ejes xyz, y ahora tienes que integrarlos y promediar los resultados para dar con una zapata que cumpla a lo largo de todas las secciones ¿complicado, verdad?, porque en cada nodo los esfuerzos no son iguales, no es lo mismo que simplificar el problema de un muro calculando una sección de un metro con unos esfuerzos únicos.
Por otra parte, si al pilar le intento poner una zapata aislada, no me deja, porque tiene unos muros que le llegan y será la zapata corrida del muro la que se lleve la carga del pilar como un nudo de apoyo más a tener en cuenta. Por eso observas que aumenta la zapata corrida, porque la carga del pilar es una más a tener en cuenta.
En tu caso que solo tienes una cubierta, un forjado más, esa carga puntual es pequeña, por lo que no veo en la práctica que sea determinante, y hasta sería aceptable tomar el dimensionado de la zapata corrida de los muros, pero siempre sabiendo lo que haces, pues como te comentaba, en teoría no es razonable tener cargas puntuales altas combinadas con cargas lineales bajas para dar una sección única cuyo funcionamiento básico es transversal. Lo correcto sería la cimentación flotante y armar a flexión y cortante, como viga de cimentación.
Como te puedes imaginar, las correas y las vigas centradoras también se calculan después y aparte con las reacciones del pilar, y desde luego la armadura la puedes ver en el despiece, pero debes entrarlas hasta el eje del muro y anclarlas.

[madagascar]

Ahora lo tengo bastante mas claro Castelar, gracias. Pero una inciso, me dices que :

"Por otra parte, si al pilar le intento poner una zapata aislada, no me deja, porque tiene unos muros que le llegan y será la zapata corrida del muro la que se lleve la carga del pilar como un nudo de apoyo más a tener en cuenta."

A mi si me deja. Si pongo una zapata corrida con muy poco vuelo y posteriormente añado la zapata aislada del pilar, todo esto antes de calcular, evito que me diga que tengo zapatas solapadas y me calcula la zapatas del muro y las del pilar a la vez. Y en cálculo observo, que la zapata del pilar asi introducida es ligeramente mayor que si la calculo por separada, ya que se lleva cargas correspondientes al trozo de muro que se apoya estrictamente en la zapata del pilar. Como debo entender esto?

y perdona por la insistencia sobre el mismo tema.

[castelar]

Sí, a mi también, pero en las condiciones que indicas, y en efecto, la zapata al ir creciendo se lleva las reacciones de los apoyos o nodos del muro que quedan dentro del perímetro de la zapata, por lo que en cada iteración puede ir aumentando la zapata aislada del pilar y disminuyendo la corrida, es más depende de las dimensiones iniciales, el que llegues a unas dimensiones u otras, aunque sean próximas, pero no iguales.
De la misma forma que si no metes la zapata aislada del pilar te aumenta la zapata corrida, y si luego le metes la zapata del pilar, disminuye, pero depende de las dimensiones inciales o de partida del nuevo cálculo.
Esto tambien te pasa con una zapata y una viga centradora, según la ley de crecimiento que fijes y las dimensiones iniciales no te sale lo mismo, y no te digo nada en una de esquina en la influyen dos centradoras.
Esto es porque no existe una solución única, como en cualquier estructura, dependiendo del predimensionado tienes unas rigideces iniciales y obtienes unos esfuerzos, y cada iteración que hagas modificando geometría te puede llevar a una solución distinta.
Espero haberme explicado y que lo hayas entendido, y que no te sorprendan esos resultados.

[madagascar]

Ok Castelar. Entendido.
Gracias por todo y un saludo.