INDICE
I.
INTRODUCCION-------------------------------------------------------------------2
II.
OBJERTIVOS-----------------------------------------------------------------------3
III.
MARCO TEORICO--------------------------------TEORICO-----------------------------------------------------------------------------------4 -----------4
3.1 Cimentación--------------------------------------------------------------------4 3.2 Zapata Excéntrica--------------------------------------------------------Excéntrica------------------------------- -----------------------------7 ---7 3.2.1 Características---------------------------------------------------8 3.2.2 Clasificación------------------------------------------------------9 3.3 soluciones de la excentricidad de zapatas---------------------------12 3.4 Proceso de Cálculo---------------------------------------------------------16 3.5normmatividad-----------------------------------------------------------------21
IV.
CONCLUSIONES-----------------------------------------------------------------25
V.
RECOMENDACIONES----------------------------------------------------------26
VI.
BIBLIOGRAFIA--------------------------------------------------------------------27
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I.
INTRODUCCION
Las cimentaciones son elementos estructurales que tienen como función transmitir las cargas y momentos de una edificación hacia el suelo, de tal manera que la presión transmitida sea menor a la que el suelo pueda resistir. Esto significa que debemos encontrar un área en planta para transmitir una presión aceptable para el suelo. Cuando los estratos superficiales de los terrenos son adecuados, las cimentaciones reciben el nombre de superficiales. Esto E sto significa que el fondo de cimentación estará a una profundidad por debajo del nivel del piso, relativamente pequeña. Se suele trabajar con profundidades de 1, 1.5, 2, 3 m. dependiendo del nivel del estrato resistente elegido. Cuando los terrenos superficiales son muy malos y se requiere una profundidad importante, se usa una zapata superficial apoyada sobre columnas enterradas, que reciben el nombre de pilotes. En este caso abordaremos el tema de Zapatas Excéntricas, las desventajas que presentan y las posibles soluciones a estas.
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II.
OBJETIVOS
1- Conocer que son y cómo se comportan de las zapatas excéntricas. 2- Conocer las desventajas de las zapatas excéntricas. 3- Conocer las distintas soluciones que se dan al caso de las zapatas excéntricas.
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III.
MARCO TEORICO
DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES (Zapatas Excéntricas) 3.1 CIMENTACIÓN: Las cimentaciones son elementos estructurales que tienen como función transmitir las cargas y momentos de una edificación hacia el suelo, de tal manera que la presión transmitida sea menor a la que el suelo pueda resistir. Como la resistencia del terreno es mucho menor que la resistencia del concreto, la cimentación debe tener mayor área para resistir los esfuerzos que se transmiten al terreno.
CLASIFICACION.- Se tienen dos grandes tipos de cimentaciones:
A. Cimentaciones Superficiales:
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Son las que se usan comúnmente en la mayoría de las edificaciones. Cuando los estratos superficiales de los terrenos son adecuados, las cimentaciones reciben el nombre de superficiales. Esto significa que el fondo de cimentación estará a una profundidad por debajo del nivel del piso, relativamente pequeño hasta una superficie (5 @ 6m. máx.). Entre las cimentaciones superficiales más comunes se tiene:
Diferentes tipos de cimentación superficial
Zapatas Aisladas.- Son losas de rectangulares, cuadradas o circulares que sirven de apoyo a las columnas. General mente de concreto armado en zonas sísmicas.
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Zapata Céntrica:
Zapata E xcéntrica:
Zapatas Conectadas.- Las zapatas conectadas está constituida por una zapata excéntrica y una zapata interior céntrica unida por una viga de de conexión rígida que permite controlar la r otación de la zapata excéntrica de la columna perimetral.
Zapatas Combinadas.- Se caracteriza por soportar más de un elemento en una sola base como cuando se tienen más de dos
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columnas dispuestas en una dirección y se debe considerar una sola zapata para toda la fila de columnas.
Cimiento Corrido.- Se denomina cimiento corrido a la cimentación superficial vaciada en forma continua para recibir un muro, generalmente de albañilería.
Losas o Plateas de Cimentación
B. Cimentaciones Profundas: Cuando los terrenos superficiales son muy malos y se requiere una profundidad importante, se usa una zapata superficial apoyada sobre columnas enterradas, que reciben el nombre de pilotes.
Pilotes o Pilas: Pueden ser de concreto, acero o madera y dentro de los primeros puede tenerse el caso de concreto armado y concreto pretensado.
3.2 . ZAPATA EXCÉNTRICA: Cuando se disponen soportes en las lindes de un edificio con su medianero, surge la necesidad de emplear zapatas excéntricas, que se denominan zapatas de medianería.
La zapata medianera es pues, un caso particular de zapata aislada con carga excéntrica.
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3.2.1 CAR ACTE R ÍS TICAS :
El eje de Columna o Pared no coincide con el eje de la cimentación.
Las diferentes posiciones de la cargas genera una excentricidad y con allí aparece un momento adicional.
La posición de la carga produce diferentes tensiones en el terreno.
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3.2.2 CLA S IF IC A CIÓN:
Por su tipo:
ZAPATA E XC É NTR IC A AIS LADA:
a) Zapata de Medianería:
b) Zapata de Esquina:
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ZAPATA E X C É NTRICA CON VIGA CONECTADA: Cuando una columna está ubicada en un límite de propiedad requiere de una zapata excéntrica; ésta, bajo las hipótesis del análisis clásico, tiene presiones muy elevadas en la zona cercana a la cara externa, producto de la distribución triangular de presiones que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante.
Con el fin de contrarrestar el efecto de la carga excéntrica se recurre a unir esta zapata con otra interior mediante una viga rígida, recibiendo el conjunto el nombre de ZAPATAS CONECTADAS.
S in Vig a Conectada:
Con Vig a Conectada:
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Criterios de Aplicación: a) Se usa cuando la distancia de eje a eje entre la columna Interior (Céntrica) y la columna Exterior (Excéntrica) es mayor a 5m. porque es más económico que la zapata combinada. b) Cuando se trata de reducir la excentricidad que se presenta en la cimentación de la columna exterior, logrando uniformizar las presiones.
Funciones: a) Reduce los asentamientos diferenciales en terrenos malos. b) Absorbe en momento de la zapata Exterior impidiendo impidiendo el giro de esta zapata.
ZAPATA COMB INA DA :
Una zapata combinada se caracteriza por
soportar más de un elemento sobre una misma base, además de tener un espesor mucho mayor que la de un a zapata aislada.
Por su Excentricidad:
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3.3. SOLUCIONES A LA EXENTRICIDAD DE ZAPATAS.
Aumentar
el peso de la zapata(aumentando
el tamaño de esta o
disponiendo un dado de hormigón de hormigo en masa bajo la zapata )
arriostramiento a travez de una viga centradora con otra zapata central
combinación con otra zapata central cercana a) Dado de hormigón
La excentricidad de las zapatas medianeras se pueden solucionar con la disposición de un dado bajo la zapata, pero no es muy recomendable porque
aumentaría la posibilidad de colapso de la edificación
por
hundimiento
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b) arriostramiento con viga centradora
Las vigas centradoras son vigas de atado que además de servir como arriostramiento entre zapatas, sirven como apoyo horizontal para zapatas muy excéntricas. Cuando una zapata tiene una excentricidad elevada, para mantener la zapata en equilibrio será necesario que se contrarreste el momento M
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transmitido por el pilar. Esto sólo puede realizarse a través del peso propio de la zapata (Pp) y las cargas actuantes directamente sobre la zapata (como por ejemplo el peso del terreno T). Siguiendo el esquema de la figura siguiente, se debería cumplir, tomando momentos en el punto A:
Así, para conseguir el equilibrio en la zapata, habrá que aumentar las dimensiones de la zapata, lo que normalmente puede llevar a tamaños desproporcionados. Una viga centradora tiene sobre la zapata un efecto similar a un apoyo en el punto B (ver figura anterior) que impide el desplazamiento y el giro de la zapata, lo que se traduce en dos aspectos fundamentales: 1. Al restringir el giro, la zapata deja de tender a levantarse, de manera que la distribución de tensiones (Rt) tiende a hacerse uniforme, hasta el punto de que todo el momento flector transmitido por el pilar pasa a la viga
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centradora. La distribución de tensiones uniforme es mucho más favorable tanto desde el punto de vista del comportamiento estructural de la zapata como del agotamiento del terreno, lo que implicará unas dimensiones notablemente menores del cimiento. 2. Al impedir total o parcialmente el desplazamiento horizontal, la viga centradora colabora con la zapata en la estabilidad horizontal (deslizamiento) de la misma. Hay que tener en cuenta que una viga centradora que impide que una zapata deslice, transmitirá una fuerte carga horizontal a otra zapata que debe vencerse por rozamiento con el terreno.
c) combinación con otra zapata central cercana A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro la cimentación. Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas
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3.4 PR OCES O DE CALCULO: 1.- Esfuerzo Neto del Suelo ():
= − ℎ − ⁄
02.- Pre dimensionamiento de la Zapata: - Área de la Zapata (A zap.):
AZap. = .(servicio) σ
PServicio = PD + PL
. = = =
3.- Reacción Neta del Suelo ( ):
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=
= .
= . + . 4.- Altura de la Zapata ( ): - Suponiendo: ℎ
Verificación por Corte:
< a) Cortante Resistente: ∅ =
∅ = ∅. = () b) Cortante Actuante:
= ()( − ) 3.4.1 E J E MPLO DE A PLIC ACIÓN:
Diseñar una zapata excéntrica Con los datos Siguientes para un columna de 0.40 x 0.40.
= 60 . = 25 . - 17 -
ℎ = 2.20 = 210
= 2.10 = 18
3
⁄ = 0.4 . Solución: 1.- Esfuerzo Neto del Suelo ():
= − ℎ − ⁄ = 18 − 2.20 2.1 − 0.4 = 12.98
2.- Pre dimensionamiento de la Zapata: - Área de la Zapata (A zap.):
AZap. = .(servicio) σ
PServicio = PD + PL = 60 + 25 = 85 Tn AZap. =
1.2(85) = 7.86 m 12.98
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. = = = = . = . ≅ =
3.- Reacción Neta del Suelo ( ):
=
= .
= . + . = . + . = . =
, = . /
4.- Altura de la Zapata ( ): - Suponiendo: ℎ = 50 = 0.5
Verificación por Corte:
< c) Cortante Resistente: ∅ =
∅ = ∅. = () = = − . = . − . = . ∅ = . . √ . ∅ = . d) Cortante Actuante:
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Lv=S-0.40 Lv=2-0.4=1.6 m
= ()( − ) = (.)(.−.) = . Como: = . < = . OK
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3.5NORMATIVIDAD :(NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES)
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IV.
CONCLUSIONES
1. Si Cuando una columna está ubicada en un límite de propiedad requiere de una zapata excéntrica; ésta, bajo las hipótesis del análisis clásico, tiene presiones muy elevadas en la zona cercana a la cara externa, producto de la distribución triangular de presiones que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante.
2. Las desventajas de las zapatas excéntricas son:
Las cargas excéntricas generan momentos de Volteo
La posición de la carga produce diferentes tensiones en el terreno produciendo asentamientos diferenciales excesivos.
3. Las posibles soluciones planteadas son las siguientes:
-
Para atenuar la excentricidad se puede incrementar la sección de la zapata. Pero aunque se verticaliza la resultante, esto conlleva un aumento en el peso del cimiento.
-
Lo más atinado se logra corrigiendo el momento que se produce
arriostrando la zapata; esto se resuelve uniéndola con otra zapata central a través de una riostra entre las dos zapatas, llamada viga
conectora, cuya función es evitar que se produzca el giro de la zapata
excéntrica. -
También puede evitarse el giro mediante una zapata combinada, realizada mediante la unión de la zapata excéntrica con otra centrada cercana a la ante
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V.
RECOMENDACIONES
El diseño de una cimentación no es algo que se realiza de manera intuitiva sino que cumple con una metodología de diseño que evalúa desde la forma de la cimentación hasta la profundidad que esta va comprender. por esto se recomienda que se tome muy en serio el diseño de la zapata por ser esta la base de la estructura.
Cuando nos enfrentamos a la excentricidad de zapatas, debemos darle una solución
que
no afecte
ésta
la estabilidad de la
estructura.
en medida de lo posible se bebe solucionara la excentricidad de la zapata a través de una vida centradora.
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VI.
BIBLIOGRAFIA
González de Vallejo, Luis & Otros (2004). Ingeniería Geológica. Pearson, Educación, S.A. Madrid.
Peck, Ralph & Otros (2004). Ingeniería de Cimentaciones. Editorial Limusa, S.A. de C.V. México, D.F.
REFERENCIAS ELECTRÓNICAS
™http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentación ™http://es.wikipedia.org/wiki/Código_Técnico_de_la_Edificación ™http://inciarco.com/foros/showthread.php?p=22353 ™http://sig.ayto-caceres.es/pgou/documentacion/anejos/Sur/fratres.pdf ™http://www.arqhys.com/tipos-cimentaciones.html ™http://www.monografias.com/trabajos73/hundimiento/hundimiento2.shtml ™http://www.parro.com.ar/definicion-de-presión+admisible+del+terreno
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