En el post de hoy vamos a ver como se verifica una zapata a punzonamiento y qué peculiaridades tiene respecto a si lo verificamos respecto a un forjado.
Seguro que estamos más acostumbrados a verificar el punzonamiento en una losa, y quizá en una zapata a pasarlo por alto.
Esto en muchos casos es correcto y no nos debe de dar muchas preocupaciones:
- Si la zapata es rígida, no será necesario realizar esta comprobación.
- Si la zapata es muy rectangular o tiene una dimensión en planta, mucho mayor que la otra, la rotura será por cortante, más que por punzonamiento.
Pero ¿qué ocurre cuando tenemos una zapata flexible y que es relativamente cuadrada en planta? Pues que empieza a parecerse a una placa y el punzonamiento puede ser limitante, sobre todo si la dimensión del pilar o el canto de la zapata son pequeños.
Si esto ocurre, es necesario verificar que no se produce el fallo por punzonamiento. La rotura sería como se muestra a continuación.
Aquí aparece ya la primera particularidad respecto a un forjado: la superficie de rotura a punzonamiento ocurriría al revés que la que le sucedería a un forjado (en la figura le daríamos la vuelta; la placa estaría encima y el pilar debajo).
Pues bien, para comprobarlo, hay que seguir los siguientes pasos:
1.Verificar el esfuerzo máximo de punzonamiento:
Se ha de verificar que la biela comprimida cumple la siguiente limitación:
Siendo:
– u0 el perímetro del pilar
– d el canto útil de la zapata
– fcd la resistencia de cálculo a compresión del hormigón
Como se puede comprobar matemáticamente, si esto no se cumple, no sirve de nada añadir armadura a punzonamiento. Solo se puede:
- Aumentar el canto
- Aumentar la sección transversal del pilar
- Aumentar la resistencia del hormigón
2. Verificar que la zapata no necesita armadura a punzonamiento:
Si se satisface la comprobación anterior, hay que comprobar que la zapata no necesita armado adicional a punzonamiento, lo cual suele ser común (las zapatas no suelen armarse a cortante ni a punzonamiento).
Para ello, se ha de verificar que:
Siendo:
– u1 el perímetro crítico de punzonamiento, tomado a 2d respecto a la cara del pilar:
– β un coeficiente según la excentricidad de la carga, que para cimentaciones puede tomarse como 1,05.
-fcv=fck (resistencia característica a compresión del hormigón) siempre y cuando se trate de hormigones convencionales y no exista control reducido
-ρl es la cuantía geométrica de la armadura longitudinal traccionada. Como existe armado en las dos direcciones, x e y:
-ξ un coeficiente que según el canto útil d, vale:
Y ahora veamos la segunda peculiaridad respecto a un forjado:
Si aprovechamos el beneficio de una zapata respecto a un forjado, al estar la zapata apoyada en el terreno, para que se produzca punzonamiento, aparte de superar la resistencia a punzonamiento, se ha de producir la rotura del terreno bajo el perímetro crítico, de forma que la carga con la que hay que comprobar el punzonamiento no es el axil que baja por el pilar Npilar, sino un axil efectivo mucho menor.
Efectivamente, para que se produzca punzonamiento, el axil que baja por el pilar, junto al peso de la zapata Pzapata ha de superar a la tensión de cálculo de punzonamiento τsd y a la tensión bajo la zapata, dentro del perímetro crítico.
Por tanto, si llamamos Azapata al área en planta de la zapata y a Apunzonamiento al área dentro del perímetro crítico, y hacemos un sencillo equilibrio de fuerzas verticales, se tiene que:
Las fuerzas que van hacia abajo (producen punzonamiento), serían:
Las fuerzas que van hacia arriba (se oponen al punzonamiento), serían:
Por lo que la diferencia será el esfuerzo de cálculo de punzonamiento:
Con esta sencilla fórmula, se obtiene el esfuerzo que sería eficaz para evaluar el punzonamiento, que puede reducirse notablemente en el caso de zapatas grandes respecto al axil del pilar.
Recordemos para terminar que el punzonamiento es un ELU, por lo que en todo lo que hemos indicado, las cargas irán con los coeficientes de mayoración correspondientes.
Espero os haya servido.
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