UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACUL FA CULT TAD DE INGENIERÍA INGENIERÍ A DE MINAS, GEOLOGÍA GEOL OGÍA Y CIVIL CI VIL ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CONCRETO ARMADO II
CIMENTACIONES Mg.. Ing. Mg Ing. Rolando Rolando Cisn Cisneros eros Ayala Ayala
CIMENTACIONES Se llama cimentación al elemento estructural que transmite las cargas de las columnas y muros al terreno. La resistencia del suelo es menor que la resistencia del concreto, por ello la cimentación tiene mayor área que su respectiva columna o muro para reducir los esfuerzos que se transmite al terreno. TIPOS DE CIMENTACIÓN El tipo de cimentación apropiado para cada situación depende de varios factores, entre ellos se tiene: La resistencia y compresibilidad de los estratos del suelo. La magnitud de las cargas de las columnas. La ubicación de la napa freática. La profundidad de cimentación de las edificaciones vecinas.
ZAPATAS AISLADAS Las zapatas aisladas son estructuras constituidas principalmente por una losa que puede tener formas diversas como cuadradas, rectangulares, circulares o cualquier otra de acuerdo a la construcción. Es común que este tipo de cimentaciones se use en casas habitación, edificios, naves industriales, postes de alumbrado y puentes. Se recomienda su empleo de preferencia en suelos de baja compresibilidad.
HIPÓTESIS PARA EL DISEÑO Por medio de análisis teóricos elásticos y observaciones se demuestra que la distribución de esfuerzos debajo de las zapatas cargadas simétricamente, no es uniforme. La distribución de los esfuerzos depende del tipo de suelo debajo de la zapata y de la rigidez de la zapata misma. Para zapatas sobre material suelto y poco cohesivo, las partículas de suelo tienden a desplazarse hacia los extremos, quedando relativamente confinadas en el centro, como se ilustra en la figura (a). En el caso general de zapatas rígidas sobre suelos cohesivos la figura (b), muestra la distribución teórica de presiones. Debido a que las intensidades de la presión abajo de la zapata dependen de la rigidez de ésta, del tipo de suelo y las condiciones del mismo, el problema es generalmente indeterminado.
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS PARA DISEÑO
La distribución de presiones es lineal, figura c. La losa de la zapata se considera rígida. No se admiten tensiones en el terreno.
EFECTO DE CARGA EXCENTRICA SOBRE LA CIMENT CIMENTACIÓN ACIÓN Las cimentaciones de columna exterior pueden estar sujetas a carga excéntrica. Si la excentricidad es grande, puede resultar esfuerzo de tracción sobre un lado de la cimentación. Es recomendable dimensionar de manera que la carga está dentro del tercio central de manera de evitar esfuerzos de tracción en el suelo que teóricamente puede ocurrir antes de la redistribución de esfuerzos.
CASO I ≤
6
= =
1 1+
6 6
CASO II
=
6
= 0 2 =
CASO III
>
6
Si la carga actúa fuera del tercio central, resulta esfuerzos de tracción en el lado opuesto a la excentricidad. Si el esfuerzo máximo debido a la carga P no excede el esfuerzo admisible neto, no se espera que se levante ese lado de la cimentación y el centro de gravedad de la distribución triangular de esfuerzos portantes debe coincidir con el punto de acción de la carga P.
= 2
q=
−
CONSIDERACIONES GENERALES PARA PARA EL DISEÑO
Determinación de la presión neta del suelo y dimensionamiento de la zapata. = ℎ ℎ
=Capacidad portante neta.
=Carga admisible del terreno.
=Peso específico del suelo.
A=
S/C= Sobre carga del piso. ℎ =Altura del suelo sobre la zapata. =Peso específico del concreto. ℎ =Altura de cimentación. sin sin
Determinación de la reacción amplificada del suelo. La reacción amplificada del suelo se utiliza para el cálculo de los refuerzos en la cimentación . Las cargas provenientes de la columna o muro son amplificadas y con ellos se determina la reacción amplificada del suelo.
Verificación del corte cor te por flexión
La resistencia del concreto al corte por flexión = 0.53 .53 ′
Dónde: =ancho de la sección analizada.
d=peralte de cimentación.
Verificación del corte cor te por punzonamiento
La resistencia del concreto por punzonamiento esta dado por el valor mínimo obtenido a través de las siguientes expresiones: ≤ 0.27 0.27 2 + ≤ 0.27
4
+2
′ ′
≤ 1.1 ′
=razón entre dimensión mayor y menor de la columna =perímetro de la sección crítica
Refuerzo longitudinal por flexión
La cimentación funciona como una losa sometida a flexión en dos direcciones . El diseño del refuerzo se realiza considerando la flexión en cada dirección independientemente analizando la zapata como un volado
DISTRIBUCIÓN DE REFUERZO POR FLEXIÓN (ACI 318-02)
El refuerzo longitudinal se debe distribuir uniformemente a todo lo largo de la cimentación. En el caso de zapatas rectangulares, el refuerzo paralelo a la dirección mayor debe ser uniforme, sin embargo el perpendicular a este debe concentrarse debajo de la columna en una franja de ancho igual a la menor dimensión de la zapata, siendo este refuerzo dado por:
El acero restante se distribuye en el resto de la cimentación, pero cuidando que no sea menor que el refuerzo mínimo dado por:
min = 0.0018ℎ
Verificación de la conexión columna-zapata(Transferencia columna-zapata(Transferencia de la fuerza en la base de la columna)
se suele considerar que la presión de compresión que transmite la columna o pedestal se va disipando con el espesor h de la zapata, a razón de 2 horizontal por 1 vertical, desde el área A1 en su cara superior (área de contacto columna o pedestal –zapata), hasta el área A2 en su cara inferior.
La resistencia de aplastamiento de concreto es : = 0.70
En caso que se exceda la resistencia de aplastamiento del concreto, se usarán refuerzos o dowels. Pero sea este o no el caso, deberá tenerse un mínimo de refuerzos o dowels igual a 0.005Ag y no menor a 4 varillas.
