Informe Edificio Copiapo

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES

“Diseño de Fundaciones y Análisis Sísmico - Edificio Copiapó” Entrega N°3

Profesor: Mauricio Moreno

Integrantes: Jonnathan Bustamante Ignacio Morgado Gonzalo Moreno Pablo Peralta Bastián Sandoval

Santiago, Marzo de 2016.

INDICE 1. INTRODUCCION ..................................................................................................................... 3 2. MARCO TEORICO DE DISEÑO ........................................................................................... 4 2.1 DISEÑO GEOTECNIO Y ESTABILIDAD GLOBAL DE LAS FUNDACIONES........ 5 2.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE FUNDACIONES........................................................... 7 3. MODELACIÓN DEL EDIFICIO ............................................................................................ 13 4. ANÁLISIS SÍSMICO............................................................................................................... 16 4.1 DEFORMACIONES SÍSMICAS .................................................................................... 18 5. MODELACION DE FUNDACIONES ................................................................................... 20 5.1 DISEÑO GEOTECNICO ................................................................................................ 23 5.2 DISEÑO ESTRUCTURAL .................................................¡Error! Marcador no definido.

1. INTRODUCCION La fundación o cimentación, corresponde a la parte de la construcción que se apoya sobre el terreno, constituye así la base del edificio y por tanto debe satisfacer la función estática de soportar los pesos de la superestructura en las peores condiciones de carga y repartirlos sobre el terreno en la profundidad necesaria. La fundación debe ser hecha de tal forma que la base de apoyo no ceda o se desplace bajo la acción de cargas fijas o móviles, permanentes o accidentales y que tampoco sufre alteración por posibles correcciones de las aguas subterráneas o superficiales. La elección del tipo de fundación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de fricción interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que, junto con la homogeneidad del terreno, aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de fundación menos costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar fundación superficial se valoran otros tipos de fundaciones.

2. MARCO TEORICO DE DISEÑO La realización del diseño de las fundaciones de una estructura depende directamente de las condiciones del lugar a emplazar (el tipo de suelo presente) y el tipo de estructura que se construirá. En este proyecto en particular, el diseño de las fundaciones fue establecido de la siguiente forma: del tipo corrida para muros y aislada para columnas, dado que éstas son las más apropiadas para el tipo de suelo presente donde será emplazada la estructura a construir. Para la realización de un correcto diseño de fundaciones debe asegurarse en primer lugar la estabilidad general de la estructura, esto ante posibles deslizamientos, volcamientos y asentamientos. En cuanto a la estabilidad de los dos primeros casos, se debe analizar la distribución de los esfuerzos dentro de los elementos que componen la fundación. Debe asegurarse también que la acción que ejerce la estructura sobre el suelo sea igual y de sentido contrario a la reacción generada por el suelo. Para asegurar la estabilidad frente a posibles asentamientos es necesario verificar que la presión de contacto bajo las fundaciones sea uniforme y menor que la presión admisible. El tipo de fundaciones fue elegido considerando evitar asentamientos diferenciales al corto y largo plazo. Los valores de las tensiones admisibles corresponden a: 𝑘𝑔 ) 𝑐𝑚2



Estático: 12 (



Sísmico: 15 (𝑐𝑚2 )

𝑘𝑔

El diseño de la fundación está dado principalmente por dos etapas, la primera corresponde al diseño geotécnico, en el cual de acuerdo a la capacidad última admisible y el porcentaje de apoyo se obtienen los valores de la dimensiones de la fundación. El siguiente paso es el diseño estructural de la zapata donde se busca cumplir con las condiciones de corte y punzonamiento del muro que descarga en la zapata, verificando la acción de las fuerzas en dos direcciones, por último se realiza el diseño a flexión de la zapata.

2.1 DISEÑO GEOTECNIO Y ESTABILIDAD GLOBAL DE LAS FUNDACIONES 

Factor de seguridad frente al volcamiento

𝐹𝑠𝑣 =

𝑀𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 ≥ 1,5 𝑀𝑣𝑜𝑙𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒

Donde: 𝑀𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 ∶ 𝑁 ∙ 0,5 ∙ 𝐿 N : Carga axial de compresión en el muro, obtenida del análisis sísmico del edificio, más el peso propio de la fundación mediante ETABS. L : Largo del muro. 𝑀𝑣𝑜𝑙𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒 ∶ Momento en la base del muro, obtenido del análisis sísmico del edificio mediante ETABS. 

Presiones sobre el suelo

Es necesario determinar a partir del diseño geotécnico una zapata de tamaño y forma (primaria) adecuada para la transmisión de las fuerzas desde la estructura al suelo. Para el caso de una zapata con carga centrada, sometida a la acción de cargas muertas y vivas el área estará dada por: 𝐴 = 𝐷𝐿𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 + 𝐿𝐿𝑄 𝑎𝑑𝑚 Mediante el largo definido por la planta del edificio es posible elegir un ancho adecuado para comenzar a realizar el pre-dimensionamiento de la zapata. Dada la existencia de momento, se debe calcular la excentricidad de la siguiente manera: 𝑒 = 𝑀/𝑁 

Caso 1: eB/6 𝑒=

𝐵 6

→ 𝑞𝑚𝑖𝑛 = 0 𝑒>

𝐵 6

→ 𝑞𝑚𝑖𝑛 = 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑞𝑚𝑎𝑥 =

4·𝑄 3 · 𝐿 · (𝐵 − 2 · 𝑒)



Espesor de la zapata

Se determina de acuerdo a criterios de rigidez, para evitar el uso de armadura en corte, la que puede disminuir significativamente el costo de la fundación. Con el objetivo de que la zapata sea rígida, y por tanto asegurar que exista una distribución uniforme de tensiones bajo la zapata, se recomienda que v≤2·h, donde v es el vuelo de ésta, y h corresponde a la altura de la zapata. Además, el Código ACI 318 específica que el espesor mínimo de una losa apoyada es de 300 mm, sin embargo, es recomendable que el espesor de la zapata sea mayor a la menor dimensión de la columna o muro apoyado en ella. Además la altura de zapatas apoyadas directamente sobre el suelo debe ser mayor a 150 mm.

2.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE FUNDACIONES 

Corte en una dirección

La verificación del corte en una dirección consiste en analizar la zapata como una viga en voladizo, sometida a la tensión neta. Debido al mecanismo de transmisión del esfuerzo, el valor del corte actuante se calcula a una distancia “d” desde la cara del apoyo, que se define como la sección critica de la zapata en una dirección.

Figura 3, Corte en una dirección

Por tanto el esfuerzo de corte correcto se calcula como: (transversal y longitudinal respectivamente) .

𝐵 𝑉𝑢1 = 𝑞𝑛𝑢 · ( − 𝑑) ∙ 𝐿 2 𝐿 𝑉𝑢2 = 𝑞𝑛𝑢 · ( − 𝑑) ∙ 𝐵 2 De acuerdo al código ACI 318, la resistencia nominal al corte aportado por el hormigón está dado por: 𝑉𝑐 =

√𝑓`𝑐 · 𝑏𝑤 · 𝑑 6

Para efectos de diseño se debe cumplir que: 𝑉𝑢1 ≤ ∅ · 𝑉𝑛 ≤ ∅ · (𝑉𝑠 + 𝑉𝑐 ) Considerando que no es conveniente colocar armadura de corte, se desprecia el aporte del acero, quedando la expresión: 𝑉𝑢1 ≤ ∅ · 𝑉𝑐 En caso de no cumplirse la igualdad se debe recalcular “d”.

𝑑≥



6 · 𝑉𝑢1 ∅ · √𝑓`𝑐 · 𝑏𝑤

Corte en dos direcciones:

Se verifica para evitar falla por punzonamiento en la zapata.

Figura 4, Falla por Punzonamiento

La sección critica se define como un perímetro crítico a distancia d/2 de la cara de la columna o muro.

Figura 5, Corte en dos direcciones

Donde el perímetro crítico en dos direcciones se calcula como: 𝑏0 = 2 · (𝑑 + 𝑐1 ) + 2 · (𝑑 + 𝑐2 ) El esfuerzo de corte en dos direcciones o por punzonamiento se determina como: 𝑉𝑢2 = 𝑞𝑛𝑢 · (𝐵𝐿 − (𝑑 + 𝑐1 ) · (𝑑 + 𝑐2 )) De acuerdo al código ACI 318, la resistencia al corte se determina como el menor valor entre: 2 (1 + ) 𝐿 𝛽 𝑉𝑐 = · √𝑓`𝑐 · 𝑏0 · 𝑑 𝑐𝑜𝑛 𝛽 = 6 𝐵

𝑉𝑐 =

∧

𝐿>𝐵

1 · √𝑓`𝑐 · 𝑏0 · 𝑑 3

Además para columnas interiores de edificios, se debe considerar:

𝑉𝑐 =



Diseño en flexión:

1 𝛼𝑠 𝑑 ·( + 2) · √𝑓`𝑐 · 𝑏0 · 𝑑 12 𝑏0

La sección crítica a analizar en la dirección de cálculo depende del elemento apoyado, en el caso particular de columnas o muros de hormigón armado se refiere al borde de éste.

Tomando en consideración los criterios del código ACI 318, la armadura necesaria para flexión simple para el caso de una sección rectangular, está dada por:

𝐴𝑠 =

0,85𝑓`𝑐 · 𝑏𝑤 · 𝑑 2 · 𝑀𝑢 (1 − √1 − ) 𝑓𝑦 ∅ · 0,85 · 𝑓`𝑐 · 𝑏𝑤 · 𝑑2

Donde Mu es el momento mayorado en las dos direcciones (transversal y longitudinal). 

Armadura Máxima:

La armadura máxima está dada para asegurar que la flexión tenga falla dúctil. De acuerdo a la normativa se tiene que: 𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0,75 · 𝜌𝑏𝑎𝑙 Donde: ρbal corresponde a la cuantía de balance, la que corresponde al caso que el hormigón y el acero fallan en forma simultánea.

𝜌𝑏𝑎𝑙 =

0,85 · 𝑓`𝑐 · 𝛽1 0,003 · 𝐸𝑠 𝑓𝑦 (𝑓𝑦 + 0,003 · 𝐸𝑠 )

0,85 𝑓´𝑐 ≤ 30 𝑀𝑝𝑎 𝛽1 {0,85 − 0,008 ∗ (𝑓´𝑐 − 30) ; 𝑓´𝑐 > 30𝑀𝑝𝑎 ≥ 0,5 ; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑓´𝑐

Armadura Mínima:

Para cualquier dirección de análisis de debe verificar que:

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 =

√𝑓𝑐´ ∙𝑏 ∙𝑑 4 ∙ 𝑓𝑦 𝑤

y además que no sea inferior a: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 =

1,4 ∙𝑏 ∙𝑑 𝑓𝑦 𝑤

Sin embargo, es posible ignorar estos límites si se aumenta en un tercio la armadura necesaria: 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 1,33 · 𝐴𝑠𝑛𝑒𝑐 Por otro lado cualquier sección debe cumplir con los requisitos de armadura mínima de retracción y temperatura, que determina generalmente la armadura superior de una zapata, la que se determina de la siguiente manera: 𝜌𝑚𝑖𝑛 = 0,0018 ∙ 𝑓𝑦 ; 𝑓𝑦 = 420 𝑀𝑝𝑎 

Espaciamiento:

El espaciamiento mínimo entre armaduras está dado por: 2·ℎ 𝑆≤{ 600 

Armaduras en plantas rectangulares:

Para el caso de este edificio (zapatas rectangulares), de debe concentrar la armadura corta en la banda cercana a la columna, de manera que se transmitan correctamente los esfuerzos.

De acuerdo al siguiente esquema:

Figura 6, Esquema de enfierradura

Donde las armaduras corresponden a:

AsL: armadura en el sentido corto o transversal, repartida en L. As1: armadura en banda central

𝐴𝑠1 =

2 ∙ 𝐴𝑠𝐿 𝛽+1

As2: Resto de la armadura transversal

𝐴𝑠2 =

𝐴𝑠𝐿 − 𝐴𝑠1 2

AS3=armadura longitudinal repartida uniformemente en el ancho B.

3. MODELACIÓN DEL EDIFICIO La modelación se realiza en el software de ingeniería ETABS versión 2015, el cual esta acondicionado principalmente para modelar edificios de hormigón armado y otras estructuras. Esta modelación sigue los siguientes pasos: i.

Confección de grilla de trabajo

Se confecciona una grilla de trabajo incluyendo los ejes donde se encuentran elementos estructurales del edificio. Se contemplan ejes con letras para la dirección X y ejes con números para la dirección Y. ii.

Definir materiales y secciones a utilizar

Se define como material de trabajo un hormigón H30 para todos los elementos estructurales. Además, se definen las secciones de vigas con sus distintas alturas, losas con espesor de 13 cm y muros de espesores de 20 y 15 cm.

Figura 7,Definicion de material

iii.

Modelado en planta

Se realiza un modelo en planta incluyendo muros, vigas y losas de hormigón armado.

Figura 8, Planta Sub Tipo

Figura 9, Planta Piso Tipo

iv.

Replicado de pisos

Se encuentran 3 tipos de pisos, por lo que se debe realizar un proceso de replicado para completar los 9 correspondientes al proyecto. Así, la modelación 3d queda de la siguiente manera:

Figura 10, Modelo tridimensional.

v.

Asignación de cargas

Se asignan las cargas viva y cargas muertas según corresponda. Principalmente se aprecian las cargas habitacionales de 200 kg/m2 y las cargas vehiculares de 500 kg/m2 en subterráneo.

4. ANÁLISIS SÍSMICO Se realiza un análisis modal espectral, ya que este se considera más representativo de la realidad. Sin embargo, podría utilizarse el método estático si se cumplen los puntos i) y ii) del punto 6.2.1 referente al caso c) de la norma chilena NCh433Of.1996 Mod.2012. Mediante un análisis modal del modelo realizado del edificio en ETABS2015, se obtienen los periodos fundamentales para las dos direcciones. Cabe destacar que se eligen aquellos con mayor masa traslacional. Los parámetros sísmicos utilizados, periodos y la determinación de los espectros se muestran en la Tabla Nº1:

ANALISIS SIMICO NCh433 Y DS61 Datos del Edificio Categoria de ocupacion Zona Sismica Tipo de Suelo Sistema y Material Estructural

II 3 A Muros y sistemas arriostrados - Hormigon Armado

Parametros Sismicos I 1.0 Ao 0.40 g Ao/g 0.4 S 0.9 To 0.15 T' 0.2 n 1 p 2 R 7 Ro 11 Cmax 0.1260 Cmin 0.0600 Psis (T) 3104.35

Analisis de Periodos ETABS Direccion X Direccion Y Tx (s) 0.458 Ty (s) 0.282 Mx (%) 55.63 Mx (%) 0.93 My (%) 0.39 My (%) 59.21 Rx* 9.087 Ry* 7.940 Reduccion de Espectro de Diseño Direccion X Direccion Y Qmin (T) 186.261 Qmin (T) 186.261 Qmax (T) 391.15 Qmax (T) 391.15 QbasalX (T) 108.17 QbasalY (T) 185.23 Factor Etabs 1.722 Factor Etabs 1.006

Espectro de Diseño

1.00000 1.01970 1.07745 1.17063 1.29543 1.44643 1.61654 1.79734 1.97968 2.15461 2.31429 2.45272 2.56614 2.65300 2.71368 2.75000 2.76469 2.76092 2.74194 2.71082 2.67033 2.62286 2.57042 2.51464 2.45683 2.39803 2.33903 2.28044 2.22273

Sa X

Sa Y

0.38865692 0.39631263 0.41875686 0.45497536 0.50347966 0.56216447 0.62827998 0.69854756 0.76941471 0.83740224 0.89946315 0.95326656 0.99734711 1.03110568 1.05469000 1.06880652 1.07451594 1.07305042 1.06567219 1.05357773 1.03784209 1.01939394 0.99901152 0.97733135 0.95486354 0.93200951 0.90907986 0.88631071 0.86387812

0.44480845 0.45357023 0.47925711 0.52070831 0.57622031 0.64338366 0.71905126 0.79947081 0.88057655 0.95838663 1.02941385 1.09099056 1.14143968 1.18007555 1.20706723 1.22322325 1.22975754 1.22808029 1.21963608 1.20579427 1.18778521 1.16667174 1.14334455 1.11853213 1.09281826 1.06666238 1.04041994 1.01436120 0.98868764

Espectro de Diseño X 1.20 1.00 Sa (m/s2)

α

0.80 0.60

0.40 0.20 0.00 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

4.00

5.00

Periodo (s)

Espectro de Diseño Y 1.40 1.20

1.00 Sa (m/s2)

Periodo Tn (s) 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28

0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

0.00

1.00

2.00

3.00

Periodo (s)

Tabla Nº1. Análisis sísmico NCh433+DS61

Para el ingreso del espectro de aceleraciones al modelo ETABS, se necesita exportar dicho espectro a un archivo de texto. Posteriormente, este es ingresado como “Response Spectrum”. 4.1 DEFORMACIONES SÍSMICAS De acuerdo a lo indicado en el acápite 5.9.2 de la norma NCh433, el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos, medido en el centro de masas en cada una de las direcciones de análisis, no debe ser mayor que la altura entrepisos multiplicada por 0.002. SOLICITACIÓN EN DIRECCIÓN X Cielo Piso 22.2 18.1 15.55 13 10.45 7.9 5.35 2.8 0 -2.7

Diagragma D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1

x y (mm) (mm) 13861 9549 13751 9929 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13771 9943 13951 12229 13926 12354

z H = ∆z (mm) (mm) 28200 4100 24100 2550 21550 2550 19000 2550 16450 2550 13900 2550 11350 2550 8800 2800 6000 2700 3300 3300

Ux Uy ∆x (mm) (mm) H 8.3 1 0.000366 6.8 0.9 0.000353 5.9 0.8 0.000392 4.9 0.6 0.000392 3.9 0.5 0.000392 2.9 0.3 0.000392 1.9 0.2 0.000353 1 0.1 0.000286 0.2 0.0128 0.000037 0.1 0.006 0.000030

x y (mm) (mm) 13861 9549 13751 9929 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13768 9943 13771 9943 13951 12229 13926 12354

z H = ∆z Ux Uy (mm) (mm) (mm) (mm) 28200 4100 0.7 2.8 24100 2550 0.5 2.7 21550 2550 0.5 2.4 19000 2550 0.4 2 16450 2550 0.3 1.6 13900 2550 0.2 1.2 11350 2550 0.2 0.8 8800 2800 0.1 0.4 6000 2700 0.0111 0.1 3300 3300 0.006 0.0329

∆y H 0.000024 0.000039 0.000078 0.000039 0.000078 0.000039 0.000039 0.000031 0.000003 0.000002

( H )adm

∆

∆y H 0.000024 0.000118 0.000157 0.000157 0.000157 0.000157 0.000157 0.000107 0.000025 0.000010

( H )adm

0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

SOLICITACIÓN EN DIRECCIÓN Y Cielo Piso 22.2 18.1 15.55 13 10.45 7.9 5.35 2.8 0 -2.7

Diagragma D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1

∆x H 0.000049 0.000000 0.000039 0.000039 0.000039 0.000000 0.000039 0.000032 0.000002 0.000002

∆

0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

De acuerdo a lo indicado en el acápite 5.9.3 de la norma NCh433, el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos, medido en cualquier punto de la planta en cada una de las direcciones de análisis, no debe exceder en más de un 0.001 h -en que h es la altura entrepisos- al desplazamiento relativo correspondiente medido en el centro de las masas.

SOLICITACIÓN EN DIRECCIÓN X Cielo Piso 22.2 22.2 18.1 18.1 15.55 15.55 13 13 10.45 10.45 7.9 7.9 5.35 5.35 2.8 2.8 0 0 -2.7 -2.7

Punto 173 23 150 148 150 148 150 148 150 148 150 148 150 148 116 161 238 237 185 201

x (mm) 15090 11600 2570 26465 2570 26465 2570 26465 2570 26465 2570 26465 2570 26465 10890 25335 15790 15790 12000 28590

y (mm) 12740 7590 19985 17160 19985 17160 19985 17160 19985 17160 19985 17160 19985 17160 19650 11110 11110 12440 2580 16920

z (mm) 28200 28200 24100 24100 21550 21550 19000 19000 16450 16450 13900 13900 11350 11350 8800 8800 6000 6000 3300 3300

H = ∆z (mm) 4100 4100 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2800 2800 2700 2700 3300 3300

∆x H 0.000374

( H )adm

∆x

0.000444

0.001353

0.000470

0.001392

0.000492

0.001392

0.000503

0.001392

0.000498

0.001392

0.000473

0.001353

0.000412

0.001286

0.000039

0.001037

0.000022

0.001030

x (mm) 15090 11600 23270 26465 23270 26465 23270 26465 23270 26465 23270 26465 23270 26465 14220 23578 12000 15790 12000 28590

y (mm) 12740 7590 0 17160 0 17160 0 17160 0 17160 0 17160 0 17160 0 1660 2580 11110 2580 16920

z (mm) 28200 28200 24100 24100 21550 21550 19000 19000 16450 16450 13900 13900 11350 11350 8800 8800 6000 6000 3300 3300

H = ∆z (mm) 4100 4100 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2550 2800 2800 2700 2700 3300 3300

∆x H 0.000045

( H )adm

0.000068

0.001353

0.000075

0.001392

0.000081

0.001392

0.000085

0.001392

0.000086

0.001392

0.000082

0.001353

0.000077

0.001286

0.000003

0.001037

0.000003

0.001030

∆y H

( H )adm

∆y

0.000049

0.001024

0.000186

0.001118

0.000205

0.001157

0.000223

0.001157

0.000236

0.001157

0.000240

0.001157

0.000234

0.001157

0.000192

0.001107

0.000006

0.001025

0.000003

0.001010

∆y H

( H )adm

0.000059

0.001024

0.000149

0.001118

0.000174

0.001157

0.000193

0.001157

0.000204

0.001157

0.000203

0.001157

0.000188

0.001157

0.000161

0.001107

0.000018

0.001025

0.000012

0.001010

0.001366

SOLICITACIÓN EN DIRECCIÓN Y Cielo Piso 22.2 22.2 18.1 18.1 15.55 15.55 13 13 10.45 10.45 7.9 7.9 5.35 5.35 2.8 2.8 0 0 -2.7 -2.7

Punto 173 23 76 148 76 148 76 148 76 148 76 148 76 148 73 135 185 238 185 201

∆x

∆y

0.001366

5. MODELACION DE FUNDACIONES Para el diseño de las fundaciones del edificio, se realizó un modelo de elementos finitos mediante software de ingeniería SAFE2014. Para esto, son necesarios los siguientes pasos: i.

Exportación de cargas de ETABS2015 compatible con SAFE2014

Para realizar dicha exportación, se debe exportar las cargas de la base mediante a un archivo con extensión F2K, como muestra la figura.

Figura 11, Exportación de cargas.

ii.

Definir materiales y secciones.

Se definen como material para las fundaciones un hormigón H-30. Además, se considera una sección de zapata rectangular con 60 centímetros de altura.

Figura 12, Sección Zapata.

iii.

Definir geometría de las fundaciones

Se procede a modelar la geometría de las fundaciones para su posterior análisis. Se debe considerar que las zapatas perimetrales son excéntricas debido a temas constructivos y económicos (movimiento de tierras.

Figura 13, Diseño planta de fundaciones.

iv.

Asignar apoyos mediante coeficiente de balasto

Se asignan a los puntos de apoyo la opción “Soil Properties”, con su respectivo coeficiente de balasto. De esta manera, se simula el comportamiento del suelo como un resorte con la rigidez asignada.

v.

Asignar cargas superficiales a las fundaciones

Se asignan cargas correspondientes al peso del suelo que se encuentra sobre las fundaciones. Para esto se considera una altura de tierra de 60 centímetros con un peso específico de 1.8 T/m3. vi.

Definir combinaciones de carga

Se definen las combinaciones D+L para diseño geotécnico de fundaciones y 1.2D+1.6L para el diseño estructural de fundaciones.

Figura 14, Combinaciones de carga.

vii.

Obtención de resultados

Se debe verificar que las tensiones de contacto sean menores a las propuestas por la mecánica de suelos.

5.1 DISEÑO GEOTECNICO Se verifica que las tensiones de contacto no superen las admisibles determinadas por el mecánico de suelos, la cual corresponde a 12 kg/cm2 o 120 t/m2 para la tensión estática. El análisis por elementos finitos arroja los siguientes resultados para la combinación más desfavorable D+L.

Figura 15, Tensiones de contacto D+L.

Se obtiene como máxima tensión de contacto: 𝜎 = 115.343

𝑇 𝑇 < 120 𝑚2 𝑚2

Por lo tanto, el diseño propuesto cumple con lo requerido. (Ver Planos de Fundaciones adjunto).