TEORIA DE 2DA UNIDAD
ESTUDIANTE: CÓDIGO: CICLO:
GUZMAN ROJAS ESTEFHANY
0200813007 IX
ASESOR: ING. ELMER ROJAS CIENFUEGOS
JULIO 02 DEL 2013
NUEVO CHIMBOTE - PERÚ
CIMENTACIÓN CORRIDA (Para muros)
INTRODUCCION: La cimentación e aquella parte de la misma vivienda, que está destinada a soportar el peso de la construcción que estará sobre ella y transmitir al suelo las cargas o pesos correspondientes de una forma estable y segura. Esto garantiza que la aplicación de estas cargas no provoque en el suelo asentamientos o hundimientos que pueden ocasionar daños a la casa y que el suelo no presente fallas por exceder la resistencia o capacidad de carga. Debido al tipo de suelo, existen diferentes tipos de cimentaciones como una de ellas son las cimentaciones corridas que se usan zapatas corridas para suelo semiblando y duro.
I.- Zapatas corridas: 1.- Uso: Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de
pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas.
Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida.
2.- Dimensionamiento:
Armado y dimensiones generales: Casa de uno o dos niveles
Para casa de uno o dos niveles suelo duro
En todos los casos anteriores las cimentaciones, van sobre una plantilla de concreto pobre de 5 cm de espesor, y un piso o firme de concreto de 7 cm de espesor mínimo. 3.- Diseño: Los sistemas estructurales que usualmente se cimientan en zapatas continuas o “corridas” son los pórticos y la mampostería estructural. En general, Si el área requerida para la cimentación es mayor del 30% pero menor del 50 % del área de la planta del edificio o estructura, se puede pensar en una viga continua como posible sistema de cimentación. El algoritmo de la metodología tradicional para calcular una viga de fundación en un edificio de mampostería, asumiendo una distribución uniforme de presiones debajo de la zapata igual a la capacidad admisible del suelo qa ,es el siguiente:
1 Se determina el ancho de la viga:
B = P/qa (P lineal de servicio) 2 Se determina el peralte de la viga. Como una aproximación empírica para calcular la altura de la viga de fundación, se recomienda considerar 10 cm por cada piso, esto es:
h = 10 cm x # de pisos 3 Se calcula la cortante unidireccional (se hace por metro lineal)
Se debe cumplir que:
Donde f = 0.85 4 Se calcula el momento. Se utiliza la sección crítica indicada en la
Sección crítica para el cálculo del momento en zapata continua
En el sentido longitudinal de la viga, el acero de refuerzo que se coloca es el mínimo, dado por la expresión 0.0018 B d La aplicación de este algoritmo produce resultados aceptables cuando se trata de cimentar sistemas de mampostería estructural (muros reforzados), donde el asentamiento, como se verá más adelante, no depende de la rigidez de la fundación, sino de la rigidez de los muros del edificio y en donde no se justifica un estudio profundo de Interacción Suelo Estructura (ISE). Una edificación puede ser concebida de modo que los muros estructurales se apoyen en un sistema o entramado de vigas continuas en dos direcciones, tal como se ilustra en la Figura. Este sistema se caracteriza por su alta hiperestaticidad y rigidez (deseable). En este caso las rigieses deberán ser aproximadamente iguales en ambas direcciones.
Alternativa de cimentación consistente en un sistema o entramado de zapatas continuas en dos direcciones. Con respecto al estudio de los sistemas a porticados apoyados en zapatas continuas, Herrón Durán presenta importantes conclusiones, algunas de las cuales se relacionan a continuación: Para el cálculo de los elementos mecánicos (fuerza axial, momento y cortante) de la zapata continua, cuando ésta sirve de cimentación a un pórtico, la precisión en la compresibilidad del suelo (módulo de compresibilidad mv), no es determinante. En efecto, cuando la variación de la compresibilidad en el estrato inmediatamente debajo de la cimentación es aproximadamente un 50%, el diagrama de momentos permanece prácticamente igual para fines ingenieriles. Cuando la variación de mv es mucho mayor (del orden de 1000%), el
momento sufre una variación considerable, evento en el cual es mejor optar por una cimentación más económica: la zapata aislada. · Los asentamientos total y diferencial de la estructura si varían en forma directa con la variación de la compresibilidad. · El aumento de la rigidez de la zapata continua implica un aumento en el diagrama de momentos y simultáneamente un mayor control de los asentamientos diferenciales. · El aporte de rigidez que hace la superestructura a la cimentación es muy poca. En la mayoría de los casos es despreciable, ya que el resultado obtenido al analizar la viga de cimentación sin tener en cuenta la rigidez de la superestructura es igual, para efectos de diseño, al obtenido cuando se considera toda la estructura. · No es conveniente utilizar el método tradicional que parte de la suposición de reacción uniforme y lineal, ya que casi siempre este método aumenta los valores de los momentos, haciendo más costoso el diseño, o los subestima, haciéndolo inseguro. · Cuanto mayor sea el número de luces que presente un pórtico apoyado en zapata continúa, mayor será la justificación para realizar un análisis ISE. · Cuanto mayor sea la separación de las columnas de un pórtico apoyado en zapata continua, mayor será la justificación para realizar un análisis ISE.
II.- Zapatas combinadas: 1.- Uso: Son aquellas fundaciones que soportan más de una columna. Se opta por esta solución cuando se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan.
También se puede construir una fundación combinada en el caso de que una de las columnas sea medianera y se quiera amarrar con una de las fundaciones interiores, note que aquí la misma zapata cumpliría la función de viga de fundación.
Otro caso de fundaciones combinadas es cuando soportan más de dos columnas. Se puede dar cuando el esfuerzo admisible es pequeño y se requiere una gran área de fundación. La combinación puede cubrir columnas de un solo eje y se convierte en fundación alargada. Si se reúnen todas las columnas de una edificación se convierte en losa de fundación. 2.- Dimensionamiento: Existen dos tipos de zapatas combinadas: la de lindero y la intermedia, las cuales se diferencian solo por la posición de los elementos que van a soportar.
Zapatas combinadas de lindero: Se utilizara una zapata combinada de lindero
cuando la capacidad de carga del terreno es muy baja y la carga del lindero muy alta. Zapata aislada de lindero y zapata aislada. Las diversas formas en las que se pueden diseñar una zapata de lindero, además de la rectangular, son las siguientes:
Zapata combinada intermedia Cuando se presenta una capacidad de carga del terreno muy baja y la distancia entre los ejes de las columnas es pequeña, resultan zapatas aisladas muy grandes y muy juntas, por lo que es preferible utilizar una zapata combinada intermedia. 3.- DISEÑO: Se quiere que la presión de contacto sobre el suelo sea uniforme para evitar cualquier rotación de la fundación. Esto se traduce en que entre la resultante de las cargas actuantes de las columnas y la resultante de las presiones del suelo no exista ninguna excentricidad. La posición de la resultante debe coincidir con el centro geométrico de la fundación. Las geometrías más comunes para estas zapatas son
La forma y dimensiones de las fundaciones salen de igualar las ecuaciones de posición de la resultante con el cancroide de la fundación. Por ejemplo en el caso de fundación rectangular al igualar estas ecuaciones podemos despejar L. Una vez determinado esta dimensión podemos conocer B por medio de la ecuación de esfuerzos admisibles del suelo
Si el lado L tiene alguna restricción particular, caso de medianería, y la dimensión hallada es mayor que la disponible, entonces tenemos que recurrir a cambiar la forma de la fundación, ya sea por formas trapezoidales o compuestas. En estas formas toca resolver las ecuaciones colocando el valor máximo de L permitido y asumiendo un valor ya sea de B1 o B2 y encontrando el otro. Para el diseño de estas zapatas se sigue la misma metodología de las zapatas con viga de fundación, o sea se construye un diagrama de momentos y cortante en el sentido largo de la fundación y se calcula refuerzo y verifica corte con esos diagramas; para el sentido corto se resuelve el problema como si fuera una fundación simple. Se debe tener en cuenta que en realidad los esfuerzos se reparten en las zonas cercanas a las columnas, entonces se coloca refuerzo de voladizo en el sentido corto en una zona con líneas a 45 grados a partir del eje de columna, en la zona que no abarcan estas líneas, o sea la central, se coloca refuerzo mínimo. SECUELA DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE UNA ZAPATA COMBINADA: El diseño y análisis de estas zapatas es similar al de una zapata aislada con excentricidad en ambos ejes, sin embargo, tiene una particularidad muy especial. La cual simplifica mucho al determinación del área de acero (As) como se verá en las siguientes secciones.
Zapata combinada antes de ser combinada como viga
Zapata analizada como viga
Columna de lindero, borde intermedia
Diagrama de fuerzas cortantes y momentos flectores
II.- ZAPATAS CONECTADAS: Las zapatas conectadas están formadas, por zapatas acopladas con vigas de conexión (o vigas de atado). Se colocan vigas de conexión, para evitar los desplazamientos horizontales de las zapatas, soportar los momentos de las columnas (especialmente por sismo), disminuir el efecto de los asentamientos diferenciales y, para soportar los momentos, debido a la excentricidad de la carga de la columna y la reacción del suelo, que se produce en las zapatas excéntricas. La colocación de vigas de atado es obligatorio en estructuras construidas en zonas sísmicas, según el código europeo llamado Eurocódigo 8: Proyecto de estructuras sismorresistentes. Además deben colocarse en ambas direcciones formando una retícula. Un modelo estructural simple, de zapatas conectadas, se muestra en la Figura (4), donde P1 y P2 son las cargas actuantes, R1 y R2, son las reacciones del suelo, s1 es el ancho de columna, L es la separación entre cargas, y x es la distancia al punto de momento máximo.
Usando el procedimiento de diseño de zapatas conectadas, se han calculado las áreas de las zapatas excéntrica (B1xT1, en m2), interior (B2 = T2, en metros), y las secciones y aceros de las vigas de conexión; para las variables: Número de pisos (N),
separación de columnas (L) en metros, y el esfuerzo neto (qneto). La separación de columnas se consideró igual en ambas direcciones. No se incluyó el efecto del sismo. Además f’c = 210 kg/cm2, fy = 4200 kg/cm2. Se presenta la sección (bxh, cm2), y los aceros del lecho superior (As superior.) e inferior (As inferior) de la viga de conexión. Se ha colocado el Momento flector máximo de la viga de conexión (Mu máx), para añadirle el que resulta del análisis sísmico (y otros efectos de la naturaleza), y sea verificado, mejorado y adecuado a sus fines, por el diseñador. Se ha partido desde una dimensión pequeña (L = 3 m) hasta L = 6 m, para poder abarcar un campo variado, de medidas comunes de edificaciones. Los resultados se muestran en el Anexo, tabla ZC-01, y sirven para predimensionar zapatas conectadas. Cuando el esfuerzo neto (qneto) o las luces (L) de su proyecto particular, no sean exactamente los valores dados en las tablas, se pueden interpolar, o tomar el valor inmediato superior.
Zapata conectada, modelo estructural y diagrama de momentos.
VIGAS DE CIMENTACIÓN: Para poder soportar los muros de la planta baja necesitamos apoyarlos en vigas. Si nuestra cimentación es por medio de patines, las vigas de cimentación apoyarán en los pilares que nacerán de éstos. Si nuestra cimentación es de dados de hormigón ciclópeo, las vigas apoyarán sobre éstos y de estas nacerán los pilares.
EMPARRILLADOS En el emparrillado, la estructura se asienta en una única cimentación constituida por un conjunto de zapatas corridas dispuestas en forma de retícula ortogonal. Este tipo de cimentación se emplea cuando la capacidad portante del terreno es escasa o cuando presenta una elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse asientos diferenciales importantes que constituyan un riesgo elevado para la integridad del edificio.
Bibliografía: Prontuario-Suelos-Cimentaciones.pdf Vigas-de-cimentación-conceptos-básicos Manual de edificación: mecánica de los terrenos y cimientos.
