Diseño de Zapata Aisladas-SAFE

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DISEÑO DE ZAPATAS

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DISEÑO DE ZAPATAS ACI 308-05  Una zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura. Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla.  Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o losas de cimentación. ZAPATAS AISLADAS  Empleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada. Esta última condición se cumple mucho mejor en los pilares no perimetrales de un edificio. Las zapatas aisladas según su relación entre el canto y el vuelo o largo máximo libre pueden clasificarse en:

 Construcción de una cimentación por zapata asilada

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

Zapatas rígidas o poco deformables.



Zapatas flexibles o deformables.

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Y según el esfuerzo vertical esté en el centro geométrico de la zapata se distingue entre:





Zapatas centradas.



Zapatas excéntricas.



Zapatas irregulares.



Zapatas colindantes

El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobación de la capacidad portante de hundimiento, la comprobación del estado de equilibrio (deslizamiento, vuelco), como la comprobación resistente de la misma y su asentamiento diferencial en relación a las zapatas contiguas.

ZAPATAS COMBINADAS  A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentación.  Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas.

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 ZAPATAS CORRIDAS O CONTINUAS 

Se emplea normalmente este tipo de cimentación para sustentar muros de carga, o pilares alineados relativamente próximos, en terrenos de resistencia baja, media o alta. Las zapatas de lindero conforman la cimentación perimetral, soportando los pilares o muros excéntricamente; la sección del conjunto muro-zapata tiene forma de para no invadir la propiedad del vecino. Las zapatas interiores sustentan muros y pilares según su eje y la sección muro-zapata tiene forma de T invertida; poseen la ventaja de distribuir mejor el peso del conjunto.

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MODELO DE DISEÑO CON HOJA “EXCEL

2013”

DISEÑO DE ZAPATA AISLADA ACI 308-05 PROYECTO :

Z-

CONSTRUCCIONES II - DISEÑO DE ZAPATA AISLADA

1

Elaborado:

DISEÑO DE ZAPATA DATOS: σt= S/C= Hf= PD= PL= MD= ML= F´c= Fy= ɣm= Columna t1= t2=

αs=

3.50 500.0 2.00 180.0 65.0 0.000 0.000 210.0 4200.0 2.10 80.00 55.00 40

YETCHAN QUISPE VERA Kg/cm2 Kg/m2 m Tn Tn Tn-M Tn-M Kg/cm2 Kg/cm2 Tn/m3 cm cm

solado =

10

cm

1.0 DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA Esfuerzo Neto del terreno

σn= σt - ɣmxHf - S/C P= PD+PL

Area de la zapata T=Az^1/2 + (t1-t2)/2

= 2.97

= 245.00 Tn

σn =

30.30

Az = P/σn

= 8.09

m

3.00

m

2.75

m

USAR S=Az^1/2 - (t1-t2)/2 debe cumplir que

= 2.72

Az ´=

m Lv 1 Lv 2

Lv 1 = Lv 2

= 1.10 = 1.10

Tn/m2

m2

8.25 m2

Lv1 = Lv2 CONFORME

Reaccion Neta del Terreno Pu= 1.4PD + 1.7PL

= 362.50 Tn

Wnu = Pu/Az =

= 43.94

tn/m2

Dimensionamiento de la altura Hz de la zapata por punzonamiento 1.1 Condicion de Diseño βc= D mayor/D menor

= 1.45

Vu = 0.75xVc CONFORME

Vc=0.75x1.06x(f´c)^0.5xb0xd

^

b0=2x(d+t1)+2x(d+t2)

Vc=0.75x1.06x10(f´c)^0.5x(4d+2(t1+t2))xd CALCULO DEL VALOR

Vu=Pu-Wux(d+t1)x(d+t2)

Hz = d+7.5+1.91

= 62.91 cm

cm

d´=

= 55.59

Vdu=(WuxS)x(Lv -d´)

= 65.75 tn

Vc > Vdu

Vc=0.75*0.53*(f´c)^0.5*10*b*d

= 88.06 tn

Conforme

Verificacion de Cortante

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HZ MI N 0.0.535M 65 Hz=

d=

0.535

m

cm

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2.0 DISEÑO POR FLEXION Mu=(WuxS)x(lv ^2)/2 = 73.10 tn-m

As (cm2) 38.66 35.86 35.78 35.77

As=(Mu*10^5)/(Ø*fý*(d-a/2) a=(As*fý)/(0.85*f´c*b)

As min=0.0018*b*d

Verificacion de As min As=

35.77

>

27.52

a (cm) 3.31 3.07 3.06 3.06 27.52

As=

35.77

cm2

cm2

=As min

Conforme

As en Direccion Transversal Ast=AsxT/S

39.03

cm2

13

Ø

Ø 3/4"

@

0.22

Propuestas para la Colocion del Acero

14

Ø

Ø 3/4"

@

As EN LA DIRECCION S As cantidad @ (m) Ø 3/8" 50 0.05 Ø 1/2" 28 0.10 Ø 5/8" 18 0.15 Ø 3/4" 13 0.22 Ø 1" 7 0.43

CONDICION No Cumple No Cumple cumple cumple cumple

Ast EN LA DIRECCION T As cantidad @ (m) Ø 3/8" 55 0.05 Ø 1/2" 30 0.10 Ø 5/8" 20 0.15 Ø 3/4" 14 0.22 Ø 1" 8 0.43

CONDICION No Cumple No Cumple cumple cumple cumple

0.22 2.75 m

3.00 m S

0.65 m

3.00 m

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T

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MODELO DE DISEÑO CON SOFTWARE “SAFE

V.12.3.2”

 Iniciando el modelo SAFE V.12.32

 Módulo de balastro. El módulo de balasto es una magnitud asociada a la rigidez del terreno, para esfuerzo admisible del terreno de estudio (ef= 3.5kg/cm2) sería igual a ( 7kg/cm3 = 7000 ton/m3)

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 Eligiendo una plantilla nueva y configurando los modelos en unidades de trabajo Y elegimos la opción (SINLGE FOOTING). Y guardamos en una carpeta específica.

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 Es importante cambiar las unidades de trabajo en el siguiente modelo a diseñar ue en este caso sería (ton,m,cm)  Ahora es importante considerar las dimensiones de la zapata y las condiciones de carga planteadas para este ejemplo.

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 Insertamos las propiedades del suelo y modificar

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 Cambiamos las condiciones de diseño de la zapata y luego considerar el valor del tipo de concreto (fc=210kg/cm2)

 Cambiamos las condiciones de diseño de la columna y luego considerar el valor del tipo de concreto (fc=210kg/cm2) y acero (fy=4200kg/cm2)

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 Asignamos las cargas de diseño (DEAD=180ton , LIVE=65ton) y las condiciones de área de la columna (0.55m x 0.80m) en un área de (0.40m2) para ambos casos y reemplazamos los valores tal como indica las imágenes

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 Una vez insertada todos las condiciones de toda el área de la zapata ahora visualicemos todos los componentes ya instalados previos al modelo

 Insertamos la condiciones de sobre carga sobre la placa de la zapata aislada según se ve en la imagen. YET.QUI.VE.

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 Guardamos el modelo y analizamos (RUN ANALYS)

 Verificamos los asentamientos de las dimensiones de la zapata y posteriormente el punsonado que se genera por el propio pesa de la estructura  Verificamos las reacción del terreno, usando los comandos Display → Show reaction Forces

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 Verificamos las reacción del terreno, el cual debe ser menor al Qn a lo largo de toda el área de zapata, distinguiendo claramente el área del pedestal, en nuestra revisión obtenemos 25.073 ton/m2 como máximo, siendo menor al Qn = 43.94 ton/m2 calculado, por lo que nuestra primera verificación es correcta.

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 Ahora visualicemos la distribución de los Aceros en la zapata de diseño. Display – Show Slab Desing

 En función a los parámetros establecidos diseño y distribución de aceros según detalle de varillas

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