Predimensionamiento de Cimentaciones

Determinar las cargas que se transmiten de una estructura al suelo.

Distinguir

los distintos elementos estructurales a fin de identificar una columna más esforzada y una columna menos esforzada.

Predimensionar

los diferentes elementos estructurales existentes en la edificación.

Realizar

el Metrado de cargas, para las columnas elegidas y determinar la carga que será transmitido al suelo a través de la cimentación.

La

estructura es y ha sido siempre un componente esencial de una edificación, toda edificación y cada una de sus partes deberán tener la resistencia, la rigidez y la estabilidad necesarias para comportarse satisfactoriamente y con seguridad para los estados límites que puedan presentarse durante su vida útil. Para

desarrollar el presente trabajo se ha tomado plano de  ARQUITECTURA de una edificación de 04 Niveles con un Semisótano que tiene como usos: Semisótano (Área de Estacionamiento), Primer Nivel (Baños sauna, Cafetín, Fuente de soda), Segundo y Tercer Nivel (Hostal), Cuarto nivel (Vivienda Unifamiliar) y Azotea. El planteamiento estructural tiene las siguientes características: Las losas serán aligeradas en todos los niveles, a excepción de algunos paños donde se proyecta losas macizas debido a la magnitud de las cargas. Se ha considerado un sistema aporticado con vigas y columnas, y para contrarrestar los efectos producidos por las cargas sísmicas, se proyecta placas. En este caso para realizar el metrados de Cargas se ha tomado 2 columnas una Columna Central más esforzada ubicado entre los ejes 4-4 B-B y una columna perimetral menos esforzada ubicado entre los ejes 6-6 A-A.

.- Las losas no aportan rigidez lateral a la estructura. Su función ante cargas laterales es de diafragma rígido evitando que se presenten deformaciones diferenciales en los distintos puntos de un mismo nivel ocasionadas por el cortante sísmico directo. h

 L 

25

h = Peralte de la Losa Aligerada L = Longitud entre apoyos de la Losa

.- Como su nombre lo indica es una Losa maciza de un espesor “h” íntegramente de concreto.

h

Pr  200

h = Peralte de la Losa Maciza Pr= Perímetro de Losa Maciza h= 12 o 13cm para Luces menores o iguales a 4.00 m h=15cm para Luces menores o iguales a 5.50 m h=20cm para Luces menores o iguales a 6.50 m h=25cm para Luces menores o iguales a 7.50 m

.- El predimensionamiento de las vigas consiste en determinar las dimensiones necesarias para que el elemento sea capaz de resistir los esfuerzos de flexión y corte.

h

 L 

 

b

h 

b

2



 B i

S  / C   1000 Kg / m 2

20

S  / C   500 Kg / m 2

    10

S  / C   250 Kg  / m 2

    11

S  / C   200 Kg  / m 2

    12

h = Peralte de la Viga L= Longitud entre Apoyos α= Coeficiente función de la S/C

b = Ancho de la Viga

    8

.- Elementos que sirven de ariostre a los pórticos principales, deben ser capaz de resistir su peso propio y l os esfuerzos debido a las fuerzas sísmicas.

h



 Lm ax 14

b

h 

2

h = Peralte de la Viga L= Longitud entre Apoyos b = Ancho de la Viga

.- Elementos generalmente verticales que reciben las cargas de las Losas y de las vigas con el fin de transmitir hacia la cimentación permite que una edificación tenga varios niveles, trabajan a flexión y a compresión. Edificaciones con Muros de Corte en ambos sentidos

 Ag  

 Ag  

 P 

Columna Central

0.45  f  c  P 

Columna Esquina

0.35  f  c

 Ag= Área de la sección de la Columna en cm2 P= Carga de servicio que actúa sobre la columna en Kg. f’c = Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días

.- Son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección, muy superior a s u ancho, proporcionan gran rigidez lateral y resistencia en esa dirección , por lo tanto su principal función en una edificación es de absorber la mayor parte de los cortantes de sismo.

Para el caso de placas se tiene las siguientes recomendaciones:

t = 10 cm. (min) t = 15 cm. (generalmente usados caso de edificios de pocos pisos) t = 20, 25, 30 cm. (conforme aumenta el número de pisos)

.- Son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección, muy superior a s u ancho, proporcionan gran rigidez lateral y resistencia en esa dirección , por lo tanto su principal función en una edificación es de absorber la mayor parte de los cortantes de sismo.

CARGA MUERTA: Se determinara a partir del peso propio de los elementos

estructurales y todos aquellos elementos que sean permanentes. CARGA VIVA: Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros

elementos movibles soportados por la edificación. RNE da valores de carga viva repartida por m2, para cada tipo de edificación según uso. Por Ejemplo: Viviendas: 200kg/m2 Hoteles Cuartos: 200kg/m2 Corredores y Escaleras: 400kg/cm2 Oficinas: 250kg/cm2 Etc.

Para desarrollar el presente trabajo se ha tomado plano de ARQUITECTURA de una edificación de 04 Niveles con un Semisótano que tiene como usos: Semisótano (Área de Estacionamiento), Primer Nivel (Baños sauna, Cafetín, Fuente de soda), Segundo y Tercer Nivel (Hostal), Cuarto nivel (Vivienda Unifamiliar) y Azotea. El planteamiento estructural tiene las siguientes características: Las losas serán aligeradas en todos los niveles, a excepción de algunos paños donde se proyecta losas macizas debido a la magnitud de las cargas. Se ha considerado un sistema aporticado con vigas y columnas, y para contrarrestar los efectos producidos por las cargas sísmicas, se proyecta placas. En este caso para realizar el metrados de Cargas se ha tomado 2 columnas una Columna Central más esforzada ubicado entre los ejes 4-4 B-B y una columna perimetral menos esforzada ubicado entre los ejes 6-6 A-A. ELEVACION PRINCIPAL

PLANTA SEMI-ZOTANO

PLANTA 1ER. NIVEL

PLANTA 2DO. NIVEL

PLANTA 3ER. NIVEL

PLANTA 4TO. NIVEL

PLANTA AZOTEA Tanque Elevado

 AZOTEA

4TO. NIVEL

PREDIMENSIONAMIENTO 

LOSA ALIGERADA

h=5.33/25=0.213 h=0.25m

3ER. NIVEL 

LOSA MACIZA

h=0.15m h

5.33 25



0.213

2DO. NIVEL



VIGA PRINCIPAL

h=8.70/14=0.62 h=0.65m b=0.30m 

h=5.33/14=0.38 h=0.45m b=0.25m

1ER. NIVEL 

SEMI-SOTANO

VIGA SECUNDARIA

COLUMNA

 Ag=168,015.78/0.45x210  Ag= 1777.94cm2 b = 30 cm. h = 60 cm.

COLUMNA 4-B

Cuarto Nivel

Losa Aligerada (h=0.25m) 5.85x5.33x350 Viga Principal 0.30x0.65x5.35x2400 = Viga Secundaria 0.25x0.45x5.03x2400 =  Acabados 5.85x5.33x100 Tabiquería 5.85x5.33x210 = Carga Viva Repartida 5.85x5.33x200 = Columna 0.30x0.60x2.30x2400 = Total

= 10,913.18 Kg. 2,503.80 Kg. 1,358.10 Kg. = 3,118.05 Kg. 6,547.91 Kg. 6,236.10 Kg. 993.60 kg. 31,670.74 kg

 Azotea

34,715.54 Kg.

4to. Nivel

31,670.74 Kg.

3er. Nivel

31,670.74 Kg.

2do. Nivel

31,065.94 Kg.

1er.Nivel Techo

9,055.79 Kg.

1er. Nivel

34,882.79 Kg.

Total

173,061.54 Kg.

Datos: P = 173,061.54 Kg. σ = 2.78 Kg./cm2 b = 0.30m t = 0.60m  Az  

1.05 P 



1.05  173,061.54

  

2.78

 B. L   Az  (2 Iv  b)(2 Iv  t )   Az  Resolviendo: B = 2.40m L = 2.70m



65,364.96

 AZOTEA

PREDIMENSIONAMIENTO 

LOSA ALIGERADA

h=5.33/25=0.213

3ER. NIVEL

h=0.25m 

h

5.33 25



0.213

VIGA PRINCIPAL

h=8.70/14=0.62

2DO. NIVEL

h=0.65m b=0.30m 

VIGA SECUNDARIA

h=5.33/14=0.38 h=0.45m b=0.25m

1ER. NIVEL 

COLUMNA

 Ag=52,586.48 /0.35x210 SEMI-SOTANO

 Ag= 715.464cm2 b = 30 cm. h = 40 cm.

Tercer Nivel

Losa aligerada 350x2.33x4.30 = 3,506.65 Kg.  Acabados 100x2.63x4.60 = 1,209.80 Kg. Parapetos 210x(2.33+4.30) Viga A-A 4.10x0.3x0.65x4200 Viga 6-6 2.33x0.3x0.45x4200 Sobrecarga 200x2.63x4.60 Columna 0.30x0.40x2.95

= 1,392.30 Kg. = 3,357.90 Kg. = 754.92 Kg. = 2,419.60 Kg. = 49.60

Kg. Total

13,490.77 Kg.

 Azotea

11,883.17 Kg.

3er. Nivel

13,490.77 Kg.

2do. Nivel

13,663.57 Kg.

1er. Nivel

35,113.19 Kg.

Total

74,150.70 Kg.

Datos: P = 74,150.70 Kg. σ = 2.78 Kg./cm2 b = 0.30m t = 0.40m 1.05 P  1.05  74,150.70   Az   2.78   

 B. L   Az  (2 Iv  b)(2 Iv  t )   Az  Resolviendo: B = 1.20m L = 2.40m



28,006.56

Los

resultados obtenidos son confiables. No son los definitivos, pero ahorran intentos en el proceso de la obtención de las dimensiones de los elementos estructurales que hagan cumplir al edificio con los requisitos de derivas máximas admisibles impuestos por la Norma. El

predimensionamiento y metrado de cargas se ha realizado de acuerdo al orden de transmisión de cargas, comenzando por las losas, luego las vigas, posteriormente las columnas y finalmente las zapatas. Para

el predimensionamiento de las columnas y zapatas, se ha considerado las cargas muertas y la sobrecarga de acuerdo a lo indicado en el RNE.

Se

recomienda realizar el predimensionamiento de todos los elementos antes de iniciar el análisis estructural, ya que nos permitirá una mayor aproximación y ahorro de tiempo en la obtención de las dimensiones finales de la estructura. Se

recomienda seguir un procedimiento ordenado en el metrado de cargas, siguiendo el orden de transmisión de cargas entre los diferentes elementos estructurales. Se

recomienda realizar el metrado de cargas muertas y sobrecarga actuantes sobre la estructura, antes de predimensionar las columnas y zapatas.