Encepados simples. Cálculo.

Este es un tema que tenía retrasado desde hace varios años porque, la verdad, para los encepados simples siempre he trabajado con encepados heredados. Cuando he hecho alguna incursión por la normativa siempre he encontrado desarrollos para encepados de más de un pilote pero nunca para este tipo. Y, claro, siempre me ha llamado la atención la diferencia entre el dimensionamiento entre uno y otro, sobre todo por lo siguiente.

Si bien interpretaba que, para un encepado doble o triple debían existir mecanismo de transmisión de cargas, con absorción de momentos en los casos que era indicado, para los pilotes simples siempre me encontraba con la misma pregunta: ¿y si quito el encepado y pongo el pilar encima del pilote? Que va a pasar, ¿qué se va a transmitir la carga del pilar al pilote? Y sobre todo, ¿por qué los cantos tan elevados?

Evidentemente, con la edad uno se vuelve más moderado y más reflexivo y, finalmente, me he atrevido a calcularlos. Ahí vamos.

El dimensionamiento de los encepados simples viene regido por el artículo 60 de la EHE "Cargas concentradas sobre macizos" y se diferencia porque este tipo de cargas sobre macizos constituye una región D. ¿Y qué es una región D? Es una región en la que no es válida la teoría general de flexión y no se pueden aplicar las hipótesis de Navier Bernoulli (en el proceso de deformación de una pieza, la sección recta permanece plana, idéntica a si misma y normal a la fibra media deformada) o de Kirchhoff (aplicable a placas).

En su defecto, y para hacernos las cosas fáciles (como siempre), para el cálculo de este tipo de regiones se admiten los análisis lineales, métodos de bielas y tirantes y análisis no lineales. El método que sigue la EHE es el de bielas y tirantes.

¿Cómo se modeliza? Recurramos a unos dibujitos, que los torpes los agradecemos mucho.

Se define una zona Ac como la total del macizo donde se aplica la carga y una zona Ac1 que es la zona donde donde realmente se aplica la carga (a1xb1 sería, en el caso del edificación, un pilar mientras que axb sería el encepado).

Lo primero. ¿Por qué aparecen tracciones? Porque se pasa de una superficie de carga restringida sobre una superficie limitada (la del pilar en el caso anterior) a una superficie mayor (la del encepado) que estaría en contacto con el terreno. Esta transformación se modeliza con unas líneas en forma de cuello de botella. Para compensar esta "expansión" de tensiones, el material desarrolla una tracciones que se oponen a este proceso. Esas son las tracciones que se deben calcular y las que producen el armado. Cuantifiquémoslas.

Lo primero que se tendría que hacer es comprobar la compresión de contacto, que puede tener un valor muy elevado de acuerdo a la siguiente fórmula:

Y Nd no puede ser mayor que el valor obtenido. Para poder aplicar esta fórmula la pieza de hormigón no debe tener huecos interiores y se debe cumplir que el canto debe ser mayor que la relación entre el doble del área del encepado y su perímetro (en la figura, el área del encepado sería axb y su perímetro 2xa+2xb).

En el caso de que ambas áreas no tengan el mismo centro de gravedad (la del encepado y la de la aplicación de la carga, cambiamos Ac por un área que tenga las siguientes condiciones:

• el centro de gravedad será el mismo que el de la aplicación de la carga.
• Debe ser homotética al área que transmite la carga (Ac1)
• Debe tener el mayor tamaño posible estando limitada por Ac.

Para la comprobación, cambiamos Ac por este nuevo área Ac´.

Con relación al dimensionamiento de las tracciones, las fórmulas a emplear serán las siguientes:

 

José Calavera, en su libro "Proyecto y cálculo de estructuras de hormigón. Tomo II", hace una serie de aclaraciones que parecen interesantes y como este señor, para estas cosas (y no para otras-¡ay!, si yo hablara-) sí es de fiar, las pongo porque son curiosas:

• Se pueden prescindir de las armaduras de tracción si la máxima tracción horizontal bajo la carga no rebasa la mitad de la máxima resistencia a tracción. El comentario tiene bastante juguillo, pero también tienes muchos condicionantes para poder aplicarla. Entre ellos, el que me parece más importante es de explicarle a la dirección facultativa que le vamos a poner un encepado sin armadura……Si lo intentáis, llamadme, que voy.
• Propugna que las armaduras a tracción se deben distribuir uniformemente en la profundidad comprendida entre 0,1 a y a.
• La armadura vertical se plantea como soporte de los emparrillados para mantenerla en posición durante el hormigonado. Se recomienda no utilizar diámetros muy finos para evitar problemas en la correcta disposición del hormigón.

En la siguiente entrada haremos el dimensionamiento de un encepado para que quede más claro.

Seguiremos.