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Cargas horizontales en base de pilar

Hola a todos! Me surge una duda sobre la transmisión de cargas de la estructura a los pilotes. En los ejemplos descritos siempre hablamos de cargas axiles de compresión y momentos flectores que traducimos a pares de fuerzas ( tracción y compresión), pero supongamos que tengo un edificio de 9-10 plantas con una carga de viento importante. Obviamente se producirá un cortante en x e y en función de la dirección en la que sople el viento además de momentos adicionales. Entiendo que en el diseño de esta cimentación sería fundamental disponer vigas centradoras correctamente dimensionadas y que trabajarán en conjunto con los encepados para absorber estos esfuerzos horizontales y momentos. ¿Sería esta opción un planteamiento razonable? Muchas gracias de antemano 
Beatriz Catalán
3 respuestas
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Javier Mataix Durá
Javier Mataix Durá
4 may 2022 - 10:45
Buenos días,

Las vigas centradoras tienen la función de “centrar” las cargas verticales de pilares ubicados en medianeras o en esquinas sobre zapatas o encepados descentrados, es decir, aquellos cuyo lateral de la zapata o encepado coincide con el lateral del pilar, debido a que por motivos de propiedad del suelo (Principalmente), tanto la zapata como el encepado no pueden diseñarse para que el pilar quede centrado sobre ellos. 

En el caso que expones, las fuerzas horizontales deben ser absorbidas mediante esfuerzos de cortante de la sección de los pilotes (máximo esfuerzo en la sección de unión entre pilotes y encepado). 

Por otro lado, el momento global de la estructura (estructura más cimentación como sólido rígido) es absorbido por el total de los pilotes existentes en la cimentación, unos trabajando a tracción (los del lado del edificio por donde actúa el viento) y otros a compresión (los del lado del edificio opuesto a donde actúa el viento). 

En cuanto a los momentos locales o fuerzas verticales descentradas (en caso de que lo estén) en la base de los pilares sobre el encepado de pilotes, se absorben con el propio encepado, generando un brazo mecánico con capacidad para absorber dichos esfuerzos, teniendo en cuenta la separación que habrá entre pilotes, de modo que el pilote/s que quede bajo el pilar trabajará a compresión, y el pilote/s del extremo opuesto de encepado, trabajará a tracción. 

Por todo ello, una cimentación realizada mediante pilotes, cuyas cabezas se encuentran unidas mediante encepados, y que posean como mínimo tres pilotes, que permitan absorber los momentos en las dos direcciones, no necesitan de vigas centradoras. 

Únicamente se necesitaría de viga centradora si el encepado posee un único pilote, o dos pilotes y el esfuerzo del momento a soportar es perpendicular a la línea de los dos pilotes, con lo cual no hay posibilidad de generar un brazo mecánico que absorbiese dicho momento, en este caso si habría que colocarle una viga centradora para recoger el esfuerzo de dicho momento. 

Un saludo. 

 

Manuel Romana García
Manuel Romana García
Experto
5 may 2022 - 17:09
Hola, Beatriz

Los esferzos horizonales de viento se resisten mediante transmision de cargas a los porticos (disculpa la ausencia de tildes, por un problema en mi ordenador).  El calculo te dara las reacciones en los apoyos, en los que no cabe descartar esfuerzos horizontales, pero lejos de las cargas horizontales directas. 
Si las cagas horizontales son muy elevadas (eso pasa en los aerogeneradores, por ejemplo) las cimentaciones tienen que calcularse de forma muy difrente.
Hay metodos de calculo de pilotes a cargas horizontales (el encepado pasa de una carga global Q a una por pilote de Q/n, porque los encepados son muy rigidos), pero no se usan demasiado. Los mas populates son por elementos finitos en 3D, con una buena caracterizacion del terreno. Metodos simplificados los hay en programas comerciales y publicados por Oteo, sobre todo.
Beatriz Catalán
Beatriz Catalán
6 may 2022 - 10:27
Muchas gracias por tu comentario Manuel. He estado leyendo varias normativas y bibliografías y lo que había concluido es que, si la fuerza horizontal producida se encuentra en un rango de entre el 5-10% de la carga vertical asumida por el pilote, se puede considerar que la solicitación principal es la vertical y que las cargas horizontales son asumidas correctamente por la cimentación. Esto con matices, por supuesto, disponiendo arriostramientos, chequeando que la armadura del pilote es capaz de soportar la flexión producida, etc.  sería un planteamiento correcto? 

Entiendo que para situaciones más específicas o singulares como la que comentas, si sería necesario hacer un estudio más detallado de cómo afecta esta carga horizontal a los pilotes y diseñarlos en consecuencia.

Muchas gracias de antemano 

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