TALLER DE DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACION
Enero del 2014
E.P. DE INGENIERIA CIVIL
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DISEÑO CIMENTACIONES OBJETIVO GENERAL •
Realizar el diseño de cimentación del plano Urpicha.
OBJETIVOS ESPECIFICOS •
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Realizar el diseño de las zapatas aisladas Realizar el diseño de las zapatas combinada Realizar el diseño de las zapatas conectada Realizar el diseño de la platea de cimentación
Los tipos de diseño de cimentación superficiales son: 1. ZAPATA AISLADA
Cuando la separación de las columnas es adecuada y las características físicas del terreno son apropiadas, por ejemplo suelos compactos de baja compresibilidad, se puede resolver la cimentación sobre bases independientes unas de otras; en tal forma que cada zapata aislada tome la carga transmitida por una columna. Para este tipo de cimentación, la estructura debe contar con cierta flexibilidad, en tal forma que pueda absorber pequeños hundimientos diferenciales sin daños apreciables en la construcción. Las zapatas aisladas son generalmente cuadradas o rectangulares para su longitud no debe exceder de 1.5 veces el ancho La superficie de apoyo o sea el área de la zapata, se calculara tomando en cuenta el peso propio de la misma, sumado a la descarga de la columna y en función de la presión admisible en el terreno Dada la gran rigidez de las bases se puede plantear la hipótesis de distribución uniforme de presiones en el terreno de fundación, aunque ello no se cumpla en la realidad
S/C (sobrecarga sobre el NPT)
Debemos trabajar con condiciones de carga de servicio, por tanto no se factoran las cargas
En el caso que la carga P, actué sin excentricidad, es recomendable buscar que:
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Para lo cual podemos demostrar que:
√ √
DIMENSIONAMIENTO DE LA ALTURA DE LA ZAPATA: La condición para determinar el peralte efectivo de zapatas, se basa en que la sección debe resistir el cortante por penetración (cortante po r punzonamiento). Se azume que ese punzonamiento es resistido por la superficie bajo la línea punteada (debemos trabajar con cargas factoradas)
La resistencia del concreto de corte por punzonamiento es igual a la menor determinada a través de las siguientes expresiones: E.P. DE INGENIERIA CIVIL
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a) b) c)
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( ) √ √ ( ) √ Parámetro igual a 40 para aquella columnas en que la sección critica de
punzonamiento tiene 4 lados, 30 para las que tiene 3 lados y 20 para la que tienen 2 lados
√ Luego, se debe cumplir:
Esta última nos dará una expresión en función de “d” que debemos resolver Finalmente en la zapata se debe de verificar la capacidad cortante como viga a una distancia d de la cara de la columna de apoyo Peralte mínimo: el peralte de la zapata, será mayor a 15cm 2. ZAPATA COMBINADA
Son aquellas cimentaciones superficiales 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 de cada una de ellas para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se sobreponen.
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Las zapatas aisladas se utilizan para evitar la excentricidad, en ocasiones no es necesario utilizar una combinada por que la excentricidad es pequeña y se puede alcanzar a diseñar normalmente el cimiento para que absorba el momento transmitido por la estructura. Existen otros tipos de problemas que determine el diseño de este tipo de cimentaciones .POR Ejemplo: Cuando el límite de la propiedad este muy cerca de una columna no se puede optar por construir sobre zapatas aisladas ya que puede quedar cargada excéntricamente y es preferible que no suceda o tratar de reducir mediante una zapata ligada bajo la columna exterior (lindero) y una columna interior Una zapata combinada puede ser una losa plana de forma rectangular y trapezoidal: a) Zapatas combinadas de forma rectangular:
b) Zapatas combinadas de forma trapezoidal:
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3. ZAPATA CONECTADA
Una zapata conectada está constituida por una zapata excéntrica y una zapata interior unida por una viga de conexión rígida, que permite controlar la rotación de la zapata excéntrica correspondiente a la columna perimetral. Estructuralmente se tienen dos zapatas aisladas, siendo una de ellas excéntrica, la que está en el límite de propiedad y diseñada bajo la condición de presión uniforme del terreno; el momento de flexión debido a que la carga de la columna y la resultante de las presiones del terreno no coinciden, es resistido por una viga de conexión rígida que unen las dos columnas que conforman la zapata conectada. La viga de conexión debe ser muy rígida para que sea compatible con el modelo estructural supuesto. La única complicación es la interacción entre el suelo y el fondo de la viga. Algunos autores recomiendan que la viga no se apoye en el terreno, o que se apoye de manera que solo resista su peso propio. Usos: Es utilizada cuando la columna está ubicada en el límite de propiedad y el uso de
zapatas excéntricas sometidas a presiones elevadas, debido a la distribución triangular que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante, no es segura ni económica. 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, E.P. DE INGENIERIA CIVIL
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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.
Fig. Zapata conectada, modelo estructural y diagrama de momentos. E.P. DE INGENIERIA CIVIL
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4. PLATEA DE CIMENTACION
Cuando el área de las zapatas (corridas o aisladas) en la solución de un problema alcanza más de 50% del área de la construcción, es recomendable correr la losa en toda la superficie disponible. La losa corrida de cimentación podrá resolverse por medio de una losa plana apoyar sobre contratrabes, la presencia de estas últimas, por su rigidez, permite controlar y limitar los probables asentamientos diferenciales.
Tratándose de una estructura regular, con claros uniformes que conducen a descargas de columnas sensiblemente iguales, y si la estructura de cimentación es lo suficientemente rígida (con contratrabes) se puede suponer una distribución uniforme de presiones e inclusive ignorar los hundimientos de los apoyos. Bajo estas condiciones, la cimentación puede ser analizada como sistema de piso invertido, en el que la losa estará actuando bajo una presión uniformemente distribuida del suelo.
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