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CIMENTACIÓN SUPERFICIALCONTACTO CON EL TERRENO
Construcción II. Sistemas. 2n curso
Área de Construcción
Curso 2015-2016
Autors: Nuria Martí
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1. Definición de CIMIENTO
2. Requerimientos
2.1 asentamiento
2.2 marco normativo
3. Condicionantes y estrategias
3.1. el terreno
3.2. estrategias de diseño
3.3. huella ecológica de los cimientos
4. Tipologías de cimientos
4.1. superficiales
4.2. semi-profundos
4.3. profundos
5. Materialización
6. Puesta en obra
7. Controles de ejecución
7.1. terreno
7.2. excavación
7.3. ejecución
7.4. finales
8. Fuentes de información
Índice de la clase
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Parte inferior de la estructura, encastada en el SUELO y encargada de TRANSMITIR las acciones resultantes al TERRENO.El terreno le hace de apoyo y anclaje para equilibrar las fuerzas verticales y de sujeción para equilibrar las fuerzas horizontales.
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
Definición
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Q
s
s = Q /s
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ASENTAMIENTOS
Cualquier presión s crea una deformación d a la materia.
En cimentación, la materia es el terreno, la presión la produce el peso del edificio y la deformación se llama asentamiento.
Q s d
Presión admisible s adm (unitats en Pa = kN/m2) es aquella que da una deformación del terreno que el tipo de construcción del edificio puede soportar sin lesionarse.
s adm dadm
Con tal de controlar esta presión, se aumenta o disminuye la superficie de contacto del cimiento S
También podemos escoger una capa o estrato del terreno que tenga mayor capacidad portante, es decir, una menor deformación a la presión. La capa a la que decidimos cimentar se llama estrato resistente.
La presión tiene que ser igual en todos los elementos de cimentación con tal que la deformación de todos ellos sea la misma y no se produzcan asentamientos diferenciales, muy peligrosos para la construcción de origen mineral, que suele ser muy rígida.
s = Q1/s1= Qn /sn
Asentamientos
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Normativa anteriorNo existía normativa obligatoria.1971 Ministerio de la Vivienda
“obliga a incluir en el proyecto de todo edificio un anejo de cálculo de cimentación y de las bases geológico-geotécnicas en que se fundamentan dicho cálculo”.
Normes de referencia: NTE: A+C Acondicionamientos del Terreno. Cimentaciones
Normativa actualCTE. SE-CCTE Código Técnico de la Edificación. SE Seguridad estructural – C CimentaciónEntrada en vigor con obligatoriedad 29 de marzo de 2.007
Marco normativo
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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- ROCAS CTE. SE-C TAULA D.4
roca madre (matriz)
resistencia depende de su grado de meteorización y de laspropiedades de discontinuidad: descomposición, rugosidad, tipode relleno, índice de fracturación, presencia de agua….
- SUELOS CTE. SE-C TAULA D.1
material que proviene de la disgregación de las rocasagregadas de granos y partículas que son separables por acciones mecánicas.
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El terreno. Tipo de terreno
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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n SUELOS CIMIENTOS
GRANULARESResistencia DIMENSIÓN DE LA PARTICULA : FUERZA DE ROZAMIENTOinalterables frente variaciones de humedad
GRAVAS Y ARENAS
COHESIVOSResistencia FUERZA DE COHESIÓN(Tensión superficial provocada por la humedad contenidaen el suelo y atracciones moleculares de carácter electrostático)
ARCILLAS
LIMOS
BUENO con compacidad altaASENTAMIENTO RÁPIDO:
- PEQUEÑO con cargas estáticas- GRANDE con cargas dinámicas
Capacidad de carga en función de laCONSISTENCIA y del contenido de AGUAEvitar cambios de humedadASENTAMIENTOS DIFERIDOS:IMPORTANTES con compacidades bajas
MALOFácil variación de consistencia con cambios de humedad.
El terreno. Resistencia
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-POSICIÓN E IMPORTANCIA DEL NIVEL
FREÁTICO
-CORRENTÍAS
-AGRESVIDADES DEL SUELO Y DEL AGUA
El terreno. Presencia de agua
Font: Cimentaciones. SHULZE, W.E. / SIMMER, K
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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ESTUDIO GEOTÉCNICO CAPÍTOL 3 del NTE DB-SE-C
Conjunto de ACTIVIDADESEncaminadas a determinar las CARACTERÍSTICAS DEL TERRENOen vistas al diseño de las CIMENTACIONES.
DEFINIR LA TENSIÓN ADMISIBLEASENTAMIENTO LIGADO A LAS TENSIONESNIVEL DE APOYO
ADVERTIR DE POSIBLES PROBLEMAS
TIPOS DE EXCAVACIÓNTALUDES DE EXCAVACIÓN
POSICIÓN E IMPORTANCIA DEL NIVEL FREÁTICO ESCORRENTÍASAGRESIVIDADES DEL SUELO Y DEL AGUA
El terreno. Estudio geológico
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TIPO DE EDIFICACIÓN ADECUACIÓN DEL SISTEMA AL PROYECTOADECUACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS
DISPOSICIÓN DE LA ESTRUCTURADISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS
CONDICIONES DEL TERRENO PROFUNDIDAD DEL NIVEL DE APOYOCAPACIDAD DEL TERRENO
CIRCUNSTANCIAS DEL ENTORNO PARCELAPlaneamiento UrbanísticoCONSTRUCCIONES VECINAS
CONSTRUCCIONES VECINAS, ESPECIALEMENT LAS COLINDANTES
El terreno. Estrategias de diseño
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n Materiales
Los materiales usuales, actualmente, en cimentación no permiten escoger entre muchas opciones.
- Elementos de soporte: Básicamente son el acero y el hormigón, dos materiales no muy buenos des del punto de vista ecológico por el elevado gasto energético en su fabricación y puesta en obra.
- Envolvente de estanqueidad: Membranas y pinturas impermeables: betún, asfalto, caucho, plásticos. La mayoría son muy similares al de las cubiertas planas.
-Envolvente de confort: Aislamientos: los mismos que se utilizan en cubiertas o fachadas.
Como casi no hay alternativas constructivas a estos materiales las estrategias para reducir los costes medioambientales y energéticos de los cimientos pasan siempre por reducir en si mismos estos elementos:
-Minimizar en los posible el volumen de los cimientos
-Intentar reducir el volumen de sótanos
En los puntos que siguen se dan dos pautas, - no siempre posibles de seguir- para conseguirlo
Huella ecológica
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La planificación urbanística tendría que tener en cuenta:
-Estudios geológicos
Para no permitir edificar en zonas con terrenos no aptos o muy difíciles de cimentar, que implican gastos desproporcionados en la cimentación.
-Topografía
Para no permitir edificar o urbanizar zonas con topografías muy pendientes que impliquen grandes movimientos de tierras, taludes inestables y/o grandes cantidades de muros de contención de tierras.
REQUERIMIENTO PREVIO: PLANIFICACIÓN URBANÍSTICA
Huella ecológica
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POCO PESO
MENOS ENERGIA
Reducción de peso en el edificio implica reducción de volumen de
la cimentación
s = Q/s si Q es pequeño, s es pequeño
Cases prefabricades Moduli 225. Finlàndia. 1969-1971 Juhani Pallasmaa, Kristian Gullichsen
Huella ecológica
PESO / MASA / ENERGIA
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n Reducción de volumen de la cimentación implica menos materia y menos energía necesaria para
construirlo.
PESO / MASA / ENERGÍA
Huella ecológica
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MUCHO PESO
MAS ENERGIAAumento de peso en el edificio implica aumento de volumen de la
cimentación
s = Q/s si Q es grande, s es grande
Huella ecológica
PESO / MASA / ENERGÍA
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Aumento de volumen de la cimentación implica más materia y más energía necesaria para construirlo
Huella ecológica
PESO / MASA / ENERGIA
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POCO SOTANO
MENOS HUELLA
No construir sótanos
ahorra mucha materia
y energía en su
construcción y afecta
poco al terreno, desde
un punto de vista
geológico.
Por contra implica
ocupar más espacio, y
por tanto, alterar más
la superficie terrestre,
al destinarla a
aparcamiento exterior
Huella ecológica
PESO / MASA / ENERGIA
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MUCHOS
SOTANOS
MAS HUELLA
Construir sótanos
significa un gran gasto
en materia y energía
en su construcción, en
especial si se
construye bajo nivel
freático, y afecta
mucho al terreno,
desde un punto de
vista geológico.
Por contra implica
ocupar menos sitio y,
por tanto, alterar
menos la superficie de
terrestre. En algunos
emplazamientos hay
condicionantes
económicos que hace
que sean
irrenunciables.
Huella ecológica
PESO / MASA / ENERGIA
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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS
D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8
ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS
POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNO RELLENO DE PIEDRA O GRAVABLOQUE DE HORMIGÓNPILARES(ENANOS)
PILOTESZAPILOTES
< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad
* SE ESTUDIA A LA SIGUIENTE CLASE
Tipologias según la profundidad
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS
D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8
ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS
POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNO RELLENO DE PIEDRA O GRAVABLOQUE DE HORMIGÓNPILARES(ENANOS)
PILOTESZAPILOTES
< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad
PROFUNDITAT - CONSTRUCCIÓ
Tipologias. Superficiales
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ZAPATAS.Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños
D / B < 4
ZAPATA AISLADA ZAPATA CONTINUA
-Carácter PUNTUAL: Encargadas de recibir las cargas de un pilar o más.
-Carácter LINEAL: Encargadas de recibir las cargas de un muro.
Dependiendo de la posición del pilar: CENTRADAS COMBINADAS EXCÉNTRICAS
CTE Recomienza zapatas cuadradas, podrán ser rectangulares cuando:Crujías tengan diferente medida o casos de difícil geometría Existen momentos flectores en 1 dirección Pilares rectangularesPilares juntos por JUNTA DE DILATACIÓN
Cimientos superficiales
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COMBINADAS
Pilares donde las zapatas se SOLAPANPilares juntos muy SOLICITADOSPilares de medianera e interior con voluntad de UNIFICAR cimiento Armado superior para absorber tracciones
CENTRADAS
ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños
D / B < 4
Cimientos superficiales
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ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños
COMBINADASCENTRADAS
D / B < 4D / B < 4
Cimientos superficiales
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ZAPATAS AISLADAS. Capacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeños
CENTRADAS
flexibles V max > 2HSuelos coherentes normalment consolidados, compresibles.Q dèbils.
Comprobar punzonamiento
rígidas: CTE Vmax < ó = 2HSuelos poco compresibles, granulares densos.
Vmax ≤ 2H Vmax > 2H
D / B < 4
Cimientos superficiales
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EXCÉNTRICAS
Existen Momentos flectores
ZAPATAS- VIGAS CENTRADORASCapacidad de soporte del terreno media o alta, con asentamientos pequeñosFUNCIONES- Absorber los esfuerzos de flexión- Absorber solicitaciones originadas por excentricidades de las cargas verticales
D / B < 4
VIGAS CENTRADORAS
Viga que compensa el moment flector y por tanto centra las presiones. OBLIGATORIAS
Cimientos superficiales
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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D / B < 4ZAPATASVIGAS DE UNIÓN (RIOSTRAS)Vigas de enlace entre zapatas aisladas
FUNCIONES- Evitar los desplazamientos relativos entre cimientos aislados- Absorber los esfuerzos de tracción y de compresión-Absorber solicitaciones originadas por excentricidades adicionales (flexión)-- Soportar el peso de posibles cerramientos
DISEÑO . SISMICIDAD-La dimensión, armado y configuración de las vigas de unión, vienen dadas por el grado sísmico del lugar donde se emplaza el edificio
Cimientos superficiales
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D / B < 4
ZAPATAS AISLADAS
centrades y excéntricas
Cimientos superficiales
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D / B < 4
VIGAS CENTRADORAS
VIGAS CENTRADORAS - Compensar el momento flector
y por tanto centrar las presiones.
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D / B < 4
VIGAS DE UNIÓN
VIGAS CENTRADORAS - Compensar el moment flector
y por tanto centrar las presiones.
VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desplazamientos relativos entre cimentaciones aisladas
Cimientos superficiales
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D / B < 4
VIGAS DE UNIÓN
VIGAS CENTRADORAS- Compensar el momento flector
y por tanto centrar las presiones.
VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desprendimientos relativos entre cimentaciones aisladas
SISMICIDAD Cuanto mayor es el grado de sismicidad más trabadas han de estar las zapatas
Cimientos superficiales
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D / B < 4
VIGAS DE UNIÓN
VIGAS CENTRADORAS- Compensar el momento flector
y por tanto centrar las presiones.
VIGAS DE UNIÓNVigas de enlace entre zapatas aisladas- Evitar los desplazamientos relativos entre cimentaciones aisladas
SISMICIDAD Cuanto mayor es el grado sísmico mas trabadas han de estar las zapatas
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D / B < 4VIGAS FLOTANTES. Capacidad del terreno media o BAJA
Carácter puntual, transmiten las cargas que reciben de 3 o + pilares
Indicadas : - en zonas de pilares que se solapan, muy cargados en suelos deformables- en cimentación de pilares de medianera o dispuestos en la coronación de unmurete- para disminuir la tensión sobre el terreno- para evitar zonas de resistencia muy baja o suelos heterogeneos
Cimientos superficiales
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D / B < 4EMPARRILLADO Capacidad del terreno muy BAJA
Indicadas para: - Conseguir grandes superficies de reparto- Reducir asentamientos diferenciales- Conseguir la unión bidireccionalNo se considera rentable cuando la excavación supera la mitad de la superficie del solar.
Carácter puntual. Compuesto de vigas flotantes organizadas en DOS DIRECCIONES
Cimientos superficiales
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LOSACapacidatd de terreno con baja capacidad de Q y muy deformables: Asentamientos previsibles irregularesIndicada: - Para recoger todos los elementos estructurales del edificio y transmitir las Q de manera uniforme- Para conseguir grandes superficies de reparto - Para reducir asentamientos diferenciales- Para sótanos estancos
Caràcter puntual o lineal. Dimensiones en planta muy superiores al canto.
Armat superior i inferior.Armado de refuerzo inferior.
D / B < 4
PILARES: crucetas de punzonamiento.
Cimientos superficiales
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LOSA Capacidad del terreno con baja capacidad de Q y muy deformables: asentamientos previsibles irregulares
Sección de losa de grueso constante.Presentan un grueso continuo en toda susuperficie. El armado son parrillas de acerocorrugado.
Sección de la losa con pedestales (enanos)y refuerzo de armado en las zonas de menosgrueso.
Sección de losa con capiteles (ábacos)inferiores y refuerzos de armado en las zonas demenos grueso .
Sección de la losa aligerada.
D / B < 4
Cimientos superficiales
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SUPERFICIALES SEMI-PROFUNDOS PROFUNDOS
D / B < 4 4 = D / B < ó = 8 D / B > 8
ZAPATASVIGAS FLOTANTESEMPARRILLADOLOSAS
POZOS: MACIZO DE HORMIGÓNBLOQUE DE HORMIGÓNENANO
PILOTES
< 3m de profundidad de 3 a 6 m de profundidad > 6m de profundidad
PROFUNDIDAD - CONSTRUCCIÓN
Tipologies. Semi-profunds
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n 4 = D / B < ó = 8POZOS
DADOS DE CIMIENTO BLOQUE DE HORMIGÓN PILARETMacizo de hormigón (PLINTO–PEDESTAL)
Cimientos semi-profundos
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4 = D / B < ó = 8
POZOS FÁBRICA DE PIEDRA POZOS-RELLENO DE GRAVA
Cimientos semi-profundos
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n CIMIENTOS SUPERFICIALES Y SEMI-PROFUNDOS
Encastar a -50 cm bajo superficie o a -80 cm cuando el terrenos es propenso a heladas, para no ser afectado por agentes meteorológicos. Poner por debajo de canalizaciones, fosos de ascensor, etc... Siempre que sea posibleNivel horizontal o con escalonamiento S > 2HEncastarse un mínimo de 10 cm en el estrato resistenteZapatas medianeras al mismo nivel de las existentesEn zonas de sismicidad media o alta: no coexistir en una misma estructura cimientos superficiales y profundosApoyar todos los elementos de cimentación en la misma tipología de terreno para no tener asentamientos diferenciales
CTE. SE-C Art. 4.5 Condiciones Constructivas. 4.5.1. Zapatas
Puesta en obra
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n TERRENOEl suelo para cimiento tiene que tener el mismo estado que el que describió el Estudio Geotécnico.Nivel de apoyo del cimiento se ajusta al previsto y se aprecia la estratigrafía indicada en el Estudio GeotécnicoEl Nivel Freático y las condiciones hidrogeológicas se ajustan a las previstasEl terreno presenta la resistencia y humedad supuestas en el Estudio GeotécnicoNo se detectan defectos, galerías, pozos, cavernas....No se detectan corrientes subterráneas
EXCAVACIONESLas zapatas se han de apoyar en condiciones homogéneas, los elementos que distorsionan durante la excavación de han de retirar. El vacío que ha dejado este elemento se ha de rellenar con suelo comprensible equivalente al suelo general. Crear una solera de asentamiento: (hormigón>= 10cm): que crea una superficie plana y horizontal de apoyo a la zapata y EVITA que la lechada del hormigón penetre en el terreno y queden los áridos mal recubiertos.Acabar la excavación inmediatamente antes de realizar la solera. Si no es posible se ha de parar la excavación entre 10 y 15cm antes de llegar a la cota de la solera. Tomar precauciones contra el hielo, inundaciones y no ejecutar la construcción de las zapatas hasta no tener el suelo óptimo.
Controles previos de reconocimiento
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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n EJECUCIÓN
Replanteo correctoSe han observado las dimensiones y orientaciones correctasLas vigas de unión y centradoras están correctamente situadas
Se están utilizando los materiales del proyectoLa compactación o colocación de los materiales asegura las resistencias del proyectoLas armaduras son el tipo, número y longitudes fijadas en el proyecto. Las armaduras de espera de pilares situadas correctamenteLos recubrimientos son los exigidos en el proyectoDispositivos de anclaje de las armaduras son los exigidos en el proyecto
Los encofrados están correctamente colocados y son los previstos en el proyectoGrueso adecuado del hormigón de limpieza de la solera de asientoColocación y vibración del hormigón correcto
Controlar que la ejecución de las nuevas zapatas no altere las ya ejecutadasLas juntas correspondan a las previstas en el proyectoLas impermeabilizaciones son las previstas en el proyecto
Controles de ejecución
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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FINALESAntes de la puesta en obra en servicio del edificio se ha de comprobar:
Las zapatas se están comportando de forma prevista en el proyectoNo se están superando las cargas admisiblesLos asentamientos se ajustan a lo previsto: sistema de nivelesNo se han plantado arboles que afecten a los cimientos
Controles posteriores de comprobación
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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Bibliografía de la clase. OBLIGADA
NORMATIVA
CTE. SE-C
CAPÍTULO 3: ESTUDIO GEOTÉCNICO
3.1. GENERALIDADES
3.2. RECONOMCIMIENTO DEL TERRENO
3.3 CONTENIDO DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO: INFORME
3.4. CONFIRMACIÓN DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO ANTES DE LA EJECUCIÓN
CAPÍTULO 4: CIMIENTOS DIRECTOS
CAPÍTULO 5: CIMIENTOS PROFUNDOS
CAPÍTULO 6: ELEMENTOS DE CONTENCIÓN
ANEJO A: Terminología
ANEJO B: Notación y unidades
ANEJO C: TECNICAS DE PROSPECCIÓN
ANEJO D: CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN, CORRELACIONES Y VALORES ORIENTATIVOS TABULADOS DE REFERENCIA
ANEJO E: INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA
ANEJO F: MODELOS DE REFERENCIA PARA EL CÁLCULO DE CIMENTACIONES Y ELEMENTOS DE CONTENCIÓN.
CTE. SE-HS
CAPÍTULO 1: PROTECCIÓN FRENTE A LA HUMEDAD
ANEJO HS 1.1 GRADO DE IMPERMEABILIDAD
ANEJO HS 1.2 SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS DE REFERENCIA
Fuentes de información
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información
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Bibliografía complementaria. RECOMENDADA
MANUALES
Manuals de diagnosi, patologia i intervenció en fonament. Col·legi d’Aparelladors i arquitectes tècnics de Barcelona
NTE. Acondicionamiento del Terreno. Cimentaciones MOPU
Geotecnia. Ensayos de campo y de laboratorio. AENOR
El terreno. Matilde Gonzalez Caballero. Ed. ETSAB
Curso de diseño cálculo construcción. Gerónimo Lozano Apolo y Alonso Lozano Luengas.
Nacimiento de una ciudad moderna. El subsuelo. David MACAULAY Ed. Timun Mas
Cimentaciones superficiales. Fructuós MAÑÁ Ed. Blume
Cimentaciones. SHULZE, W.E. / SIMMER, K. Ed. Blume
Fuentes de información
Definición l Requerimientos l Condicionantes l Tipologías l Materialización l Puesta en obra l Controles l Fuentes información