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INDICE I. INTRODUCCIÓN II. OBJETIVO III. MARCO TEÓRICO CIMENTACIÓN:  CLASIFICACIÓN  TIPO DE CIMENTACIÓN:  ¿QUÉ ES UNA ZAPATA? TIPOS DE ZAPATA CIMENTACIÓN DE ZAPATAS COMBINADAS ¿CUANDO UTILIZAREMOS ZAPATAS COMBINADAS? CLASIFICACIÓN DE ZAPATAS COMBINADAS ZAPATA COMBINADA DE LINDERO: ZAPATA COMBINADA DE INTERMEDIA CATEGORÍAS:  

ZAPATAS COMBINADAS QUE SOPORTAN DOS O MÁS COLUMNAS. ZAPATAS QUE SOPORTAN MÁS DE DOS COLUMNAS

DIMENSIONAMIENTO DE ZAPATA COMBINADA FORMA DE ZAPATAS COMBINADAS   

ZAPATA COMBINADA DE FORMA RECTANGULAR ZAPATA COMBINADA DE FORMA TRAPEZOIDAL ZAPATA COMBINADA DE FORMA DE T

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PROCESO CONSTRUCTIVO DE LA ZAPATA COMBINADA CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO IV.

RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN

EJEMPLOS V. VI. VII. VIII.

CONCLUCIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA LINKOGRAFÍA

INGENIERÍA CIVIL

I.

INTRODUCCIÓN:

La cimentación es la parte de la estructura que permite la trasmisión de las cargas que actúan hacia el suelo. Cuando los suelo reciben las cargas de las estructura se comprimen en mayor o menor grado, produciendo asentamientos de los diferentes elementos de la cimentación y por consiguiente de toda la estructura. Es por eso que en el presente trabajo analizaremos uno de los tipos de cimentaciones, que es el tema de zapatas combinadas, la cual se utiliza cuando las columnas de una edificación se encuentran separadas por una distancia corta, en el presente trabajo vamos a presentar información puntual sobre todo lo referente a zapatas combinadas, además presentaremos ejemplos de cálculo para esfuerzos para una zapata combinada. Esperamos que la información presente sea de utilidad para nuestros compañeros del curso.

DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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II. OBJETIVOS: a. OBJETIVO ESPECÍFICO: 

El objetivo de la zapata combinada es que tenga todas las propiedades de diseño óptimas de modo reduciremos asentamientos bruscos de toda la edificación que se proyectará.

b. OBJETIVO GENERAL: 

El objetivo del trabajo es aprender acerca del diseño en concreto armado de zapatas combinadas.



Realizar ejemplos con lo aprendido aplicando todos los criterios de diseño.

III. MARCO TEÓRICO:


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CIMIENTACIÓN PARA LA ZAPATA Es el elemento estructural que trasmite las cargas de la estructura al terreno de fundación

CLASIFICACIÓN.  Cimentación corrida.  Plateas de cimentación.   Zapatas.  Pilotes. TIPO DE CIMENTACIÓN: 



Se considera cimentaciones superficiales: las zapatas aisladas, zapatas combinadas; las cimentaciones corridas y las plateas de cimentación. Ya que su relación de profundidad y anchura es a menor igual que 5 mt.

Se considera cimentación profunda: los pilotes y caissons.

ELEMENTO ESTRUCTURAL DE LA ZAPATA. 

Es un elemento estructural que sirve de cimentación, el cual recibe las cargas de una columna y muros, esas cargas se transmiten al suelo.


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

Es una ampliación de la columna, en cuya base se agranda para poder soportar las cargas.

CLASIFICACIÓN DE LAS ZAPATAS Por su forma de trabajar

Aisladas:  Centrada  Excéntrica  esquinera Combinadas corrida

Por su morfología:

Por la relación entre sus dimensiones

Por la forma

Macizas

Rígidas

Rectangulares

Aligeradas

Flexibles

cuadradas circulares poligonales

CRITERIOS DE DISEÑO PARA ZAPATAS. Para el predimensionamiento estructural consiste en dar medidas preliminares a los elementos que componen a la estructura, que serán utilizados para soportar sus cargas aplicadas a estas zapatas.

CIMENTACIÓN DE ZAPATAS COMBINADAS.

Este tipo de cimentación puede ser conveniente principalmente en los siguientes Casos:


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a. Columnas muy Cercanas entre si: Para esta condición si se usarán zapatas aisladas, podrían traslaparse o bien podrían resultar de proporciones poco económicas.

Es conveniente que el punto de aplicación de la resultante de las cargas actuantes coincida con el centro de gravedad de la zapata combinada para poder considerar una reacción uniforme repartida del terreno. b. Columna Exterior muy cercana del límite de propiedad: El punto G fija la longitud de la zapata para una reacción uniforme repartida del terreno.


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Para el análisis de zapatas combinadas se usará el método convencional: Método Rígido, de acuerdo a las siguientes hipótesis: 

La cimentación es infinitamente rígida, por lo tanto la deflexión de la cimentación no influye en la distribución de las presiones.



La presión del terreno está distribuida en una línea recta o en una superficie plana.

CARACTERISTICAS DE LAS CIMENTACIONES: o sirven para unir dos o más zapatas aisladas en una única zapata o de recoger dos o más pilares continuos en una forma no alineada, ya que si estaría los pilares alineados se trataría de una zapata corrida.


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o Se caracteriza por soportar más de un elemento sobre una misma base, además de tener un espesor mucho mayor que el de una zapata aislada o corrida

o En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. o Cuando los dos pilares se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a menor momento flector. Como si se redujera. o Una zapata combinada es económica cuando dos o más columnas están separadas entre sí a una distancia menor; tal que sus zapatas individuales quedarían traslapadas. o Las zapatas combinadas deberán ser diseñadas considerando una distribución de las presiones del terreno acorde con las propiedades del suelo de cimentación y la estructura y con los principios establecidos en la mecánica de suelo

TIPOS DE ZAPATAS COMBINADAS: 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.



Zapata combinada de lindero: Se utilizara cuando la capacidad de carga del terreno es muy baja y la carga del lindero es muy alta.



Zapata combinada de intermedia: Cuando se presenta una capacidad de carga del terreno muy bajo y la distancia entre ejes de la columna es pequeña, resultan zapatas aisladas muy grandes y muy juntas, por lo que es preferible utilizar una zapata combinada intermedia


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A su vez estas pueden dividirse en dos categorías:

Aquellas que soportan dos columnas y las que sostienen más de dos columnas.

a. Zapatas combinadas que soportan dos o más columnas. Este tipo de zapatas se utiliza en edificios donde la presión del suelo es suficientemente grande para que puedan proyectarse zapatas individuales en la mayor parte de las columnas, las zapatas para dos columnas se hacen necesarias en dos situaciones: 

Cuando las columnas están tan cerca del límite de la propiedad que no se pueden construir zapatas individuales sin sobrepasar este límite.



Cuando algunas columnas adyacentes están tan cerca entre sí que sus zapatas se traslapan.

b. Zapatas que soportan más de dos columnas. Cuando la capacidad de carga del subsuelo es baja de modo que se hacen necesarias grandes áreas de contacto, las zapatas individuales se remplazan por zapatas en franjas continuas que sostienen más de dos columnas y por lo general todas las columnas en una fila. En algunos casos estas franjas se disponen en dos direcciones, en caso caso se obtienen una cimentación reticular. Las cimentaciones por franjas pueden proyectarse para que se desarrollen un área de contacto mucho mayor, lo cual resulta más económico que proyectar zapatas individuales, puesto que en las franjas individuales representan vigas continuas cuyos momentos son mucho menores que los momentos en voladizos de las grandes zapatas individuales que se extienden distancias considerables desde la columna en las cuatro direcciones.


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DIMENSIONAMIENTO DE ZAPATA COMBINADA Las zapatas combinadas deberán dimensionarse para transmitir al suelo de cimentación una presión máxima que no exceda a la especificada en el estudio de suelo mecánico.

S: Ancho de la cimentación. L: Largo de la cimentación. P1: Carga de gravedad que baja por la columna 1. P2: Carga de gravedad que baja por la columna 2.

FORMAS DE ZAPATAS COMBINADAS. Una zapata combinada solo puede ser de forma rectangular y trapezoidal.



Zapatas combinadas de forma rectangular:

Se utilizan cuando la separación entre las columnas cercanas son cimientos cuadrados se unen para formar un solo de forma rectangular y si la zapata puede continuarse más allá de la columna interior a una distancia suficiente y la columna exterior tiene una carga más ligera.

Para utilizar la zapata combinada rectangular se debe cumplir la siguiente condición:



Zapata combinada de forma trapezoidal:


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1. Se utiliza cuando existe problema de lindero en la propiedad. Es decir que la zapata no se pueda extender más allá de los límites del terreno. 2.

se utiliza cuando no es posible diseñar una zapata rectangular por existir columnas muy cercanas o por existir zapatas aisladas.

3. Se utiliza para integrar el funcionamiento de una zapata inestable o ineficiente por sí sola, con otra zapata estable o eficiente, mediante una de rigidez. 4. Las zapatas con esta forma son económicas cuando hay grandes diferencias entre las magnitudes de las cargas de las columnas o cuando los espacios disponibles no se prestan a zapatas rectangulares largas 5. La zapata combinada trapezoidal permite eliminar grandes excentricidades de la columna, tanto geométricas como producidas por momentos. Para utilizar la zapata combinada trapezoidal se debe cumplir la siguiente condición: 

 x 



c  * 2  S , Si P1  P2 2

Zapata combinada de forma de T:

También conocido como zapata en tira, las zapatas con esta forma son económicas cuando hay grandes diferencias entre las magnitudes de las cargas de las columnas o cuando los espacios disponibles no se prestan a zapatas rectangulares largas.


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PROCESO CONSTRUCTIVO DE ZAPATAS COMBINADAS

CONSIDERACIONES:

En las zonas frías, las zapatas se desplantan a una profundidad no menor que la penetración normal de la congelación. En los climas más calientes, la profundidad mínima de la zapata puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una contracción y expansión apreciable del suelo. La elevación a la que se desplanta una zapata depende del carácter del subsuelo, de la carga que debe soportar y del costo del cimiento. La excavación para una zapara de concreto debe mantenerse seca.

DISEÑO DE CIMENTACIONES COMBINADAS POR EL MÉTODO CONVENCIONAL: PROCEDIMIENTO:


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a. Determinación de las resultantes de las cargas actuantes (R) y la ubicación de la resultante. R= SQ=Q1 +Q2+Q3+…, Si cualquier columna esta sujeto a momento flexionante, el efecto del momento deberá ser tomado en consideración. b. Determinación de la distribución de presiones. c. Determine el ancho de la cimentación. d. Determinar el diagrama de fuerza cortante. e. Determinar el diagrama de momentos flectores. f. Diseñar la cimentación como una viga continua. g. Diseñar la cimentación en dirección transversal en forma equivalente al de zapatas aisladas.

DETERMINACIÓN DEL ANCHO DE LA CIMENTACIÓN:


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q esta expresado en t / unidad de longitud de la cimentación, Si e = O


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IV. RESULTADOS DE IMVESTIGACIÓN:


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Aplicación de Diseño de Zapata combinada. Ejemplo N° 1 Diseñar una zapata rectangular combinada para las dos columnas mostradas qa = 5 klb/pie2, f c = 3 000 lb/plg2, peso normal y fy = 60 klb/plg2. El fondo de la zapata debe estar a 6 pies por debajo de la rasante. Solución: Suponga una zapata de 27 plg. (d = 22.5 plg.)

Localización del centro de gravedad de las cargas de servicio de las columnas: DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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a) X desde el c. g. de la columna izquierda.

b) Distancia del lindero al c. g.

c) Longitud de la zapata.

Entonces: Usar una zapata de 16' 3" × 8' 3" (A = 134 pies2).

Trazado de los diagramas de fuerza cortante y de momento, peralte requerido por contante en un sentido. a) Vu1, a una distancia d de la cara interior de la columna derecha:

Peralte requerido portara el cortante en dos sentidos (no se muestran las Ecuaciones ACI 11.33 y 11.34 ya que no rigen). a) Vu2, en la columna derecha:


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b) Vu2, en la columna izquierda:

Peralte requerido para el cortante en un sentido (cortante de viga): Del diagrama de cortante, la fuerza cortante más grande es 271.1 klb en la cara izquierda de la comuna derecha. A una distancia d a la izquierda de esta posición, el valor del cortante es:


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Para esta zapata, el cortante en un sentido es más crítico que el cortante en dos sentidos (cortante de punzonado). Por ende esto no es una sorpresa para las zapatas combinadas.

Diagrama de cortante de la zapata combinada:

Diagrama de Momento de la zapata combinada:


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Diseño del acero longitudinal de la zapata combinada:

(Mu, calculado desde el extremo derecho del diagrama de fuerza cortante).

Ahora tenemos lo siguiente:


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Diseño del acero del claro corto bajo la columna interior: Suponemos que el acero se extiende sobre un ancho = ancho de la columna + 2*(d/2).

Calculando (Mu) tenemos:


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Por lo tanto las longitudes de desarrollo son satisfactorias para el diseño de la zapata combinada. Ya que se usa un procedimiento similar bajo la columna exterior donde el acero se reparte en un ancho igual a 18 plg más d/2 y no 18 plg más 2(d/2), porque no se dispone de suficiente espacio sobre el lado del lindero de la columna.

ZAPATA COMBINADA TRAPEZOIDAL

Ejemplo N° 2 Dimensionar en planta la zapata combinada que se muestra en la figura. La columna exterior está sujeta a PD = 120 t, PL = 80 tn y la columna inferior está Sujeta a PD = 90 tn; PL = 65 tn. El esfuerzo permisible del terreno al nivel del fondo de cimentación es de 2 Kg/cm2 y Df = 1.20 m. hf = hNPT = 1.50 m. Considere un peso promedio del suelo y la cimentación de Yprom = 2.0 tn/m3, S/C = 400 kg/m2 (sobre el piso); f', = 175 kg/cm2y fy = 4200 kg/cm2 Columnas: f', = 210 kg/cm2 DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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C1= 0.50*0.50m2

PD=120tn

PL=80tn

C2= 0.65 * 0.65 m2

PD= 90tn

PL = 65

Solución:

Dimensionamiento: Para llegar a conseguir que la excentricidad (e) sea igual a cero se debe tomar en consideración que el centro de gravedad del trapecio (XG) coincide con el punto de aplicación de la resultante de las fuerzas actuantes (XR).


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(Dictacia horizontal desde él extremó izquierdo de la zapata) OBS.: Cumple que XR esta entre L/3 y L/2


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V. CONCLUSIONES:



Se logro aprender acerca del diseño en concreto armadode zapatas de zapatas combinadas.



A partir de los conceptos, se realizó un ejemplo con lo aprendido


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VI.RECOMENDACIONES:



Para cualquier tipo de construcciones de concreto armado, tenemos que tener en concideracion específicamente los respectivos estudios de suelo y así conoceremos los tipos de estratos que tenemos en todo el área, permitiendonos identificar que tipo de cimentacion a utilizar y que tipo de zapatas serán diseñadas en dicho terreno de fundación para dicha edificación evitándonos que no haya fallas en el diseño de zapatas para un futuro prolongado.


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VII.

BIBLIOGRAFÍA.



Concreto armado – ing.santiago cachay



Diseño de concreto reforzado Jack C. McCormac



Ing. Marcelo Romo Proaño, M.Sc. - Concreto armado



Diseño en concreto armado - ing. Roberto Morales Morales


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VIII.

LINKOGRAFIA:



http://es.slideshare.net/agemiler/diseo-en-concreto-armado-ingroberto-morales-morales



http://es.slideshare.net/esmaton/estructuracion-y-diseo-deedificaciones-de-concreto-armado-antonio-blanco-blasco



https://issuu.com/gustavochonlongalcivar/docs/diseno-de-concretoreforzado-8a-ed-



https://issuu.com/gustavochonlongalcivar/docs/diseno-de-concretoreforzado-8a-ed-_755f7b6dc1bc09.


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