ENCEPADOS QUE NO CUMPLEN SEGÚN EL MÉTODO DE BIELAS Y TIRANTES ¿SE PUEDE JUSTIFICAR UN ENCEPADO SEGÚN LA TEORÍA DE FLEXIÓN DE NAVIER-BERNOULLI?
GENERALIDADES
Los encepados sobre pilotes son elementos fundamentales en cimentaciones profundas, ya que permiten transmitir cargas de pilares o muros hacia el terreno firme profundo a través de los pilotes. Normalmente, se verifican mediante el Modelo de Bielas y Tirantes (MBT), que representa el flujo de esfuerzos a través de celosías virtuales formadas por bielas comprimidas (hormigón) y tirantes traccionados (armaduras). Sin embargo, puede suceder que un encepado no cumpla la resistencia exigida con este modelo.
En estos casos, cabe preguntarse:
¿Es viable justificar un encepado como una viga o placa calculada a flexión lineal plana según la teoría de Navier-Bernoulli si se cumplen ciertas condiciones geométricas?
La respuesta es sí, y su justificación tiene encaje dentro de la normativa estructural, siempre que se justifique adecuadamente tal como explicaremos en el presente post de RRG INGENIEROS.
¿QUÉ DICE LA NORMATIVA AL RESPECTO?
La diversa normativa estructural en general nos conduce a la necesidad de emplear el Modelo de Bielas y Tirantes en los casos de estados tenso-deformacionales que no respondan a la linealidad. No obstante podemos transformar el modelo para que se comporte de manera más similar a un modelo de flexión plana convencional según Navier-Bernouilli, tal como vamos a ver a continuación.
¿QUÉ ES LA TEORÍA DE NAVIER-BERNOULLI?
La teoría de Navier-Bernoulli supone que:
- Las secciones planas permanecen planas tras la deformación (hipótesis de Bernoulli).
- La distribución de tensiones en la sección es lineal (Navier).
- El elemento se modela como una viga o placa sometida a flexión y cortante.
Aplicar esta teoría a un encepado implica tratarlo como una viga o placa sobre apoyos (los pilotes) y distribuir la armadura en función de los momentos flectores.
¿CUÁNDO ES VIABLE USAR ESTE MODELO EN UN ENCEPADO?
Este enfoque puede ser adecuado si se cumplen ciertas condiciones:
*Separación suficiente entre pilotes
Cuando la distancia entre pilotes genera una relación luz/canto mayor a 2, es posible que el encepado trabaje principalmente a flexión, y no por compresión diagonal.
*Canto limitado pero estructuralmente útil
Aunque el canto esté condicionado por la condición anterior debe permitir una palanca resistente suficiente entre la armadura inferior y la zona comprimida.
*Hipótesis compatibles con flexión plana
Es necesario que el comportamiento del encepado permita aplicar las hipótesis de Navier-Bernoulli con validez razonable.
COMPROBACIONES ESTRUCTURALES EXIGIDAS
Aunque se use flexión convencional, deben cumplirse todas las verificaciones establecidas por el Código Estructural:
- Flexión y cortante
- Punzonamiento en pilotes (caso de modelizarse como placa)
- Fisuración y deformaciones
- Anclaje y longitud de armado
EJEMPLO PRÁCTICO
Suponiendo un encepado sometido a ciertas acciones externas, de planta 5×5 m2 y 3,5 m entre ejes de pilotes y un canto por determinar, haciendo un modelo clásico de bielas y tirantes (Modelo 1), Cypecad nos pediría un canto superior a 2 m para este encepado y además nos indicaría la necesidad de añadir armado por tracción de algunas bielas (que trabajarían a tracción superior a la resistencia a tracción del hormigón fctd, pl) lo cual es en la práctica difícil de materializar aparte del excesivo canto. Buscando una alternativa planteamos el modelo equivalente de vigas (Modelo 2), encontrando un modelo resistente válido con un canto de 1,3 m<0,5 veces la separación entre pilotes para cumplir las hipótesis de Navier-Bernoilli) que supone un canto bastante más razonable y un armado que si bien puede ser mayor en cuantía, resulta más fácil de materializar y controlar:
CONCLUSIÓN
Cuando un encepado no cumple con el método de bielas y tirantes, es normativamente admisible justificar su resistencia usando el modelo de flexión plana lineal según Navier-Bernoulli, siempre que:
- Se cumplan condiciones geométricas mínimas (luz/canto>2).
- El comportamiento estructural lo permita.
- Se realicen todas las verificaciones para vigas/placas de ELU y ELS exigidas por el Código Estructural.
Este enfoque puede ser especialmente útil en obras con limitaciones constructivas y cuando las cargas exijan armados de bielas que puedan trabajar anómalamente a tracción, conduciendo a armados difíciles de materializar y controlar en obra por dar lugar a configuraciones de inusual uso.
Si está diseñando encepados y requiere de justificarlos de forma alternativa puede solicitar un asesoramiento al respecto de RRG INGENIEROS a través de:
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