Zapatas. Cálculo de zapatas rígidas en CYPECAD, Metal 3D y Elementos de Cimentación. ¿Es aplicable la teoría general de flexión segúnla EHE?

En el artículo 59.4.1. de la EHE, se indica lo siguiente en relación a las cimentaciones rígidas: "En este tipo de elementos no es aplicable la teoría general de flexión y es necesario definir un modelo de bielas y tirantes, de acuerdo con los criterios indicados en el Artículo 24º, y dimensionar la armadura y comprobar las condiciones en el hormigón, de acuerdo con los requisitos establecidos en el Artículo 40º".

No obstante, dentro del mismo artículo -concretamente en los comentarios al artículo 59.4.1.1.Zapatas rígidas- se indica: "La determinación de la armadura puede también realizarse a partir del momento que producen las tensiones del terreno y el peso propio de la zapata o de las tierras que gravitan sobre ella cuando sea necesario, en la sección S1 definida en 59.4.2.1.1.1, en ambas direcciones independientemente". Precisamente el artículo 59.4.2.1.1 es el que hace referencia al cálculo a flexión para zapatas y encepados flexibles.

Ante esta paradoja se hace necesario interpretar la norma de modo racional y recurrir a otras publicaciones solventes para obtener unos criterios válidos que nos permitan armar y dimensionar las zapatas rígidas de un modo coherente, práctico y justificable ante cualquier discrepancia al respecto.

La propia Comisión Permanente del Hormigón y el Ministerio de Fomento publican la Guía de aplicación de la Instrucción de Hormigón Estructural que, aunque no tiene carácter reglamentario, cuenta con el crédito suficiente como para justificar criterios que no parecen estar aclarados en la EHE. Concretamente, en el Capítulo 5 de esta guía de aplicación dedicada a ejemplos prácticos, se desarrolla el dimensionado de una zapata aislada rígida (página 321). Se calcula una zapata rígida por bielas y tirantes, pero hace una comprobación de la armadura inferior por la teoría general de flexión, añadiendo al final: "Generalmente el dimensionado por bielas y tirantes tiene en cuenta la fisuración de dos maneras: no permitiendo que la tensión en el armado en Estado Límite Último sea superior a 400 N/mm2 y planteando un esquema de celosía en el que la longitud de los tirantes sea mínima (esquema poco deformable), por lo que la tracción suele estar controlada. Además, cuando del cálculo en Estado Límite Último resultan cuantías bajas de manera que la que rige es la cuantía mínima, las condiciones de fisuración se mantienen controladas, pues en servicio el acero no alcanza el límite elástico. En cualquier caso, como criterio general, las cimentaciones rígidas no precisan la comprobación de fisuración".

El ejemplo de la zapata resuelta en la Guía de aplicación, es una caso particular en el que sólo hay momento en una dirección. Nada se dice ni en la EHE ni en la Guía de aplicación de la Instrucción de Hormigón Estructural sobre zapatas con momentos no despreciables en ambas direcciones. Estos casos suelen plantearse en la mayoría de los proyectos reales. El calculista debe enfrentarse a ellos con criterios prácticos y fiables. En el artículo 59.4.1 de la EHE, se menciona en el segundo párrafo lo siguiente: "Para cada caso debe plantearse un modelo que permita establecer el equilibrio entre las acciones exteriores que transmite la estructura, las debidas al peso de tierra existente sobre las zapatas, encepados, etc; y las tensiones del terreno o reacciones de los pilotes".

Teniendo esto en cuenta y si se utiliza el método de bielas y tirantes, en una zapata con momentos significativos en dos direcciones sería obligatorio plantear previamente un modelo de equilibrio particular para este caso, que dé validez al método. Puesto que definir un modelo de bielas y tirantes puede ser muy complicado para algunos casos, es más práctico y viable calcular la armadura inferior de las zapatas rígidas según la teoría general de flexión. Si además se comprueba la compresión oblicua y el cortante en la zapata rígida, teniendo así en cuenta la parte de compresiones transmitidas por el pilar y que se distribuyen en el interior de la zapata (bielas de compresión en el modelo de bielas y tirantes) el método es totalmente viable, válido y de acuerdo con la EHE y su Guía de Aplicación práctica. Es además válido para varios casos de zapatas rígidas que puedan plantearse.

Es por esto que CYPECAD, Metal 3D y Elementos de Cimentación determinan la armadura de las zapatas rígidas aplicando la teoría general de la flexión y comprobando la compresión oblicua y el cortante.

También se puede cuestionar que CYPECAD, Metal 3D y Elementos de Cimentación no ponga por defecto armadura perimetral en las zapatas, pero lo único que dice la EHE al respecto está en el segundo párrafo de los comentarios del artículo 59.4.1.1. "En las zapatas solicitadas por cargas portantes apreciables y efectos de flexión en dos direcciones, se recomienda disponer, además de la armadura principal, una armadura perimetral que zunche las bielas de compresión". Puesto que es sólo un comentario no tiene carácter obligatorio. Quien desee aplicarlo puede hacerlo activándolo manualmente en el programa correspondiente. En CYPECAD podrá hacerlo seleccionando el menú Obra > Datos generales > botón Por posición > selección pestaña Cimentación > botón de Opciones de Zapatas > Opciones de zapatas aisladas > selección pestaña Armado perimetral. En Metal 3D elija el menú Obra > Opciones > Opciones de zapatas > pestaña Armado perimetral. En Elementos de Cimentación seleccione el menú Datos obra > Opciones > Zapatas > pestaña Armado perimetral.


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