UNIVERSIDAD CÁTOLICA LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE UNI VERSI VERSI DAD CÁTOLI CÁTOLI CA LOS ÁNGELES DE CH CH I M BOTE
INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA CI VIL
CONCRETO ARMADO II
CONCR CONCRETO ETO ARMADO I I
ING. GLORIA ARANGURÍ CASTILLO
ING. gloria Arangurí Arangurí Castillo TEMA: TEMA:
conectada" “ zapata conectada"
“Zapatas Conectadas" CICLO: “Shoe connected” IX CICLO: INTEGRANTE: IX
MACHADO VELÁSQUEZ LENIN (
[email protected]) KENY (
[email protected]) (
[email protected]) ARTEAGA KANO INTEGRANTE: LARRIVIERE VALLE ENRIQUE (
[email protected])
@hotmail.com) Velásquez Lenin (leninch_93 @hotmail.com) himbote-Perú
[email protected]) imbote-Perú
[email protected]) ( Arteaga Cano KenyC Machado
2015
Chimbote-Perú 2015
“AÑO DE LA DIVERSIFI DIVERSIFICACIÓN CACIÓN PRODUCTIVA Y DELFORTALECIMIENTO DELFORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓ N”
ÍNDICE: INTRODUCCIÓN ................................................. ...................................................................................................... ................................................................. ............ 4 ZAPATAS CONECTADAS .................................................................................................. ..................................................................... ............................. 5 USOS: .............................................. .................................................................................................... ................................................................................... ............................. 5 CONSIDERACIONES: ................................................................................................... ... 6 DIMENSIONAMIENTO ...................................................... .................................................................................................... .............................................. 6 DIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA DE CONEXIÓN ............................................. ................................................ ... 7 Dimensionamiento de la zapata exterior ................................................ ............................................................................. ............................. 7 Viga de conexión ................................................................................................................ 8 EL MODELO ESTRUCTURAL............................................................................................ 8 MAYORACION DE CARGAS ........................................................................................ ................................ .......................................................... 9 EL MOMENTO MÁXIMO DE DISEÑO ...................................................... .......................................................................... .................... 9 CIMENTACION EXCENTRICAS: .................................................................................... 11 MODELO DEL COMPORTAMIENTO: ............................................................................ ........................................ .................................... 11 DISEÑO DE ZAPATAS EXTERIOR: ................................................................................ ............................................................................... . 12 DISEÑO EN PLANTA (SERVICIO): ............................................................................. 12 DISEÑO EN ALTURA A LTURA (ROTURA): ............................................................................... 13 Por Punzonamiento: ...................................................................................................... 13 Verificación de aplastamiento: .................................................. ...................................................................................... .................................... 14 Esfuerzo Actuante: ........................................................................................................ ............................................................................. ........................... 14 Esfuerzo admisible: ad misible: .................................................. ...................................................................................................... ...................................................... 14 Calculo de As: ............................................................................................................... ........................................................................... .................................... 15 DISEÑO VIGA DE CONEXIÓN (V.C): ............................................................................. 15 Predimensionamiento de Viga de Conexión Conex ión (v.c.): ...................................................... .............................................................. ........ 15 Calculo de
................................................................................................ ............................................. 16 (Rotura): ...................................................
Diagrama de diseño: ................................................. ..................................................................................................... ...................................................... 16 Calculo de refuerzo refu erzo en V.C: V .C: ...................................................... .......................................................................................... .................................... 17 Diseño en planta (servicio):........................................................................................... 18 Diseño de zapata interior: ................................................. .............................................................................................. ............................................. 18 Diseño en altura (rotura): (rotura ): .............................................................................................. ............................................................................ .................. 19 CONCRETO ARMADO II
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Por longitud de desarrollo: ............................................................................................ 19 Por punzonamiento:....................................................................................................... 19 Por tracción diagonal:.................................................................................................... 20 Calculo de As: ............................................................................................................... 20 Croquis de refuerzo: ...................................................................................................... 21 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 21 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 22
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INTRODUCCIÓN Cuando se diseña cimentaciones hay que tener en cuenta lo siguiente:
Tipo de suelo (cohesivo, granular, granular con finos, de alta o baja plasticidad).
Variación de estratos.
Consistencia (blanda, media, dura).
Las propiedades físicas y mecánicas (cohesión, Angulo de fricción interna, índice de compresión, módulo de elasticidad, coeficiente de balasto).
Ubicación del nivel freático.
Supresión de agua.
Empuje de agua sobre la subestructura y superestructura.
Socavación.
Erosión eólica e hidráulica.
Empuje de agua.
Expansión y licuación del suelo.
Profundidad de cimentación.
Capacidad portante por resistencia.
Capacidad portante por asentamiento máximo permisible.
Esfuerzo neto.
Asentamientos diferenciales.
Totales y rotaciones.
Agentes agresivos (sales, cloruros, sulfatos).
Fuerza expansiva del suelo.
Estabilidad del talud de la excavación.
Procedimientos constructivos.
Especificaciones del reglamento nacional de edificaciones, ACI, efecto de fenómenos naturales como inundaciones, sismos, etc. Peligros de derrumbes y daños, que va a representar la excavación de la cimentación propuesta.
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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.
IMAGEN N° 1 ZAPATA CONECTADA EN PLANTA
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.
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CONSIDERACIONES: No se toma en cuenta el peso de la viga y su influencia en el cortante y el momento.
La presión del terreno no se está considerando uniformemente repartida en toda la zapata, sino como una reacción concentrada en el eje de la zapata.
La rigidez al giro de la zapata interior se desprecia y se considera como si la viga estuviera articulada en ese extremo.
La viga de conexión es muy rígida de manera que ella absorbe el íntegro del momento existente en las columnas.
DIMENSIONAMIENTO El dimensionamiento de las zapatas conectadas es equivalente al de dos zapatas aisladas, que tienen las siguientes particularidades.
La zapata excéntrica se dimensionará con voladizos diferentes de manera que en la dirección de la viga su dimensión sea menor que en la dirección transversal, para disminuir la excentricidad.
Es recomendable que la viga tenga un ancho igual o mayor al ancho de la columna y un peralte que le permita tener buena rigidez.
El fondo de la viga debe estar a 10 o 20 cm. por encima del fondo de la zapata con la finalidad de que no tome presiones del terreno.
El diseño se realiza en forma similar al de zapatas aisladas y la viga de conexión similar a una viga simple sometida a esfuerzos de flexión y cortante.
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DIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA DE CONEXIÓN 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 debajo de ella de manera que solo resista su propio peso. Si se usa un ancho pequeño de 30 ó 40 cm, este problema es de poca importancia para el análisis.
Dónde:
L1: espaciamiento entre la columna exterior y la columna interior L2: carga total de servicio de la columna exterior
Dimensionamiento de la zapata exterior
La zapata exterior transfiere su carga a la viga de conexión, actuando la zapata como una loza en voladizo a ambos lados de la viga de conexión. Se recomienda dimensionarla en planta considerando una dimensión transversal igual a 2 ó 2.5 veces la dimensión en la dirección de la excentricidad.
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Viga de conexión Debe analizarse como una viga articulada a las columnas exterior e interior, que soporta la reacción neta del terreno en la zapata exterior y su peso propio.
Zapata interior Se diseña como una zapata aislada, puede considerarse la reacción de la viga de conexión, en el diseño de cortante por punzonamiento se considera la influencia de la viga de conexión en la determinación de la zona critica.
EL MODELO ESTRUCTURAL Un modelo estructural simple, de zapatas conectadas, se muestra en la Figura, 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.
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MAYORACION DE CARGAS Las combinaciones de carga se mayoran según el reglamento a usar:
Reglamento Nacional de Edificaciones (2005) Pu= 1.5 *CM + 1.8 CS Pu= 1.25*(CM+CV+/-CS)
Reglamentos del ACI, Normas 318-71, 77, 83, 89, 95, 99 Pu = 1.4 * D + 1.7 * L Pu = 0.75*(1.4 * D + 1.7 * L + 1.87 * EQ)
Reglamentos del ACI, Normas: 318-02, 318-05, 318-08: Pu = 1.2* D + 1. 6* LPu = 1.2 * D + 1.0* L + 1.4 * E Se mayoran las cargas (P1u y Pu2), y se calculan la reacción (Ru1) y esfuerzo último del suelo (qu1). Se obtendrá un diagrama similar al del modelo mostrado, pero con las cargas mayoradas:
EL MOMENTO MÁXIMO DE DISEÑO
Hallamos “x “, el punto de cortante cero y de momento máximo: qu1*x – P1u =0
x = P1u / qu1 ...(ZC.7) Mu máx= - Pu1*(x – s1/2) + qu* x2/ 2 ...(ZC.8) El diagrama de momentos nos sirve para calcular el acero de la viga de conexión que, como se observa, es mayor en el lecho superior de la viga. El diseño de variados tipos de zapatas conectadas se muestra en el anexo en la figura ZC-01
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ZAPATA CONECTADA, MODELO ESTRUCTURAL Y DIAGRAMA DE MOMENTOS
COLOCACIÓN DE ACERO EN ZAPATAS Y VIGA DE CONEXIÓN DE ZAPATAS CONECTADAS
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CIMENTACION EXCENTRICAS:
MODELO DEL COMPORTAMIENTO:
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DISEÑO DE ZAPATAS EXTERIOR: La zapata exterior transfiere su carga a la viga de conexión, actuando la zapata como una losa en voladizo e ambos lados de la viga de conexión. Se recomienda dimensionarla en planta considerando una dimensión transversal igual a 1.5 a 2.0 veces la dimensión en la dirección de la excentricidad.
DISEÑO EN PLANTA (SERVICIO):
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DISEÑO EN ALTURA (ROTURA):
Por Punzonamiento:
Debe cumplir:
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Verificación de aplastamiento:
Esfuerzo Actuante:
Esfuerzo admisible: Si
En el caso que: Si
Requiere refuerzo por aplastamiento (dados o bastones).
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Calculo de As:
DISEÑO VIGA DE CONEXIÓN (V.C): Predimensionamiento de Viga de Conexión (v.c.):
b=30 cm (edificios pequeños) b=40 cm a 50cm (edificios medianos ≤10pisos)
b=60 a 80cm. (edificios altos)
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Calculo de
(Rotura):
∑ ∑ Calculo de We :
Diagrama de diseño:
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Calculo de refuerzo en V.C:
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Diseño en planta (servicio):
√ Diseño de zapata interior: Se diseña como una zapata aislada. Puede considerarse la reacción de la viga de conexión. En el diseño de cortante por punzonamiento se considera la influencia de la viga de conexión en la determinación de la zona crítica.
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Diseño en altura (rotura): Por longitud de desarrollo:
Por punzonamiento:
( ) ) (
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Por tracción diagonal:
Calculo de As:
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Croquis de refuerzo:
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Hay que hacer cumplir en el diseño y construcción, las especificaciones del Código del ACI, Eurocódigos y Reglamento Nacional de Edificaciones.
Cuando aumenta la capacidad portante del suelo, disminuye el concreto y acero requeridos, en las vigas de conexión y en las zapatas de una edificación; por tanto, es tarea del ingeniero civil, buscar el estrato más resistente, cambiar o compactar el suelo de cimentación.
El peso de una cimentación aislada depende de la capacidad de carga admisible del suelo, y la carga de servicio actuante en la superestructura.
.
Existen
relaciones
geométricas
de
volado/peralte
y
separación
de
columnas/peralte, que deben cumplir las zapatas corridas y plateas de cimentación para que su comportamiento sea rígido.
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En una cimentación con zapatas conectadas, donde existe zapata excéntrica, sometida a cargas verticales solamente, el mayor momento de la viga de conexión ocurre en el lecho superior de la misma.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 1: ing. Roberto Morales. Concreto armado II [citado el 2015 septiembre del 10]. Disponible en: http://es.slideshare.net/martinsamillanramirez/cimentaciones-roberto-morales
2: ING. Ovidio Serrano Zelada. Cimentaciones Zapatas Conectadas [citado el 2015 septiembre del 10]. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/141328713/CimentacionesZapatas-Conectadas#scribd
3: Ing. William Rodríguez Serquén. Geotecnia aplicada al diseño y construcción de cimentaciones. [Seriada en línea 2013] [Citado el 2015 septiembre del 10]. Disponible en: http://www.academia.edu/4328950/INGENIERIA_GEOTECNICA_JUNIO_2013
4: bach. Luis Calua Vásquez, Alejandro Lara Costa. Diseño de un edificio de concreto armado. [Seriada en línea 2012] [Citado el 2015 septiembre del 10]. Disponible en: http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/123456789/1585/CALUA_LUIS_Y_L ARA_ALEJANDRO_EDIFICIO_7_NIVELES.pdf?sequence=1
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