UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA INGENIERIA CIVIL
PLANO # 112 PROYECTO #1 ZAPATAS AISLADAS CÉNTRICAS
APELLIDOS Y NOMBRES
:
CHECA LIMA GONZALO MARTIN
CARRERA
:
INGENIERIA CIVIL
DOCENTE
:
ING. DUCHEN MARTIN
MATERIA
:
FUNDACIONES 1
FECHA
:
NOV-2015
Cbba-BOLIVIA
1. INTRODUCCION El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas actuantes sobre la totalidad de la construcción al terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a las de la estructura, la cimentación posee un área en planta muy superior a la suma de las áreas de todos los pilares y muros de carga. Lo anterior conduce a que los cimientos sean en general piezas de volumen considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Los cimientos se construyen habitualmente en hormigón armado y, en general, se emplea en ellos hormigón de calidad relativamente baja (f ck=25MPa a 28 días), ya que no resulta económicamente interesante, como veremos luego, el empleo de hormigones de resistencia mayores. Sin embargo en casos especiales de grandes construcciones y/o de muy baja capacidad portante del suelo, puede ser interesante el empleo de hormigones de mayores resistencias. En las dos últimas décadas se ha desarrollado considerablemente el uso del hormigón pretensado con armaduras pretensado para cimentaciones constituidas por vigas, emparrillado con armaduras pretensado paras cimentaciones constituidas por vigas , emparrillados , losas y placas. , por lo que se ha expuesto el tema en los capítulos correspondientes. A veces se emplean los términos ¨infraestructura¨ y ´´superestructura´´ para designar respectivamente a la cimentación y al resto de la estructura, pero constituyen, en mi opinión, una terminología confusa .El terreno, estrictamente hablando, es también un material de construcción, pero presenta con todos los demás una diferencia importante y es que no ha sido elegido por el técnico. Las posibilidades de cambiarlo son casi siempre pocas y únicamente podemos, en ocasiones, modificar algunas de sus propiedades .Rara vez es económica la sustitución. Por ello, es la cimentación la que habrá de proyectarse de acuerdo con el suelo y muchos aspectos la selección y la disposición de la propia estructura vendrá también condiciona da por él. La interacción suelo cimiento es importante para el cálculo de la cimentación y a su vez depende fuertemente de las deformabilidades relativas del suelo y del cimiento. Desgraciadamente nuestros consumimientos sobre el cálculo de las deformaciones son escasos todavía. Por otra parte, con frecuencia las estructuras de cimentación son altamente hiperestáticas y su cálculo preciso resulta muy complejo y raras veces posible. El olvidarse que el conocimiento, todavía imperfecto de las características del suelo, de las del material hormigón y de las piezas de hormigón estructural, hacen ilusorio el pretender una gran precisión en los resultados.
2. ASPECTOS GENERALES DEL PROYECTO ARQUITECTONICO -
UBICACIÓN DEL PROYECTO El proyecto queda ubicado en ciudad de Cochabamba, provincia cercado, cerca de la terminal de buses y del coliseo de la coronilla
PROVINCIA ZONA DISTRITO MANZANA LOTE AVENIDA -
: : : : :
cercado : sud oeste N° 10 119 N° 017 Ayacucho
Funciones o actividades que se desarrollan en la edificación El plano de cimientos nos muestra que en planta existen 20 zapatas, todas las columnas se extienden desde los cimientos hasta el último nivel .es un edificio de vivienda multifamiliar (pequeños departamentos) y comercial en la planta baja (pequeñas oficinas). Se procedió a quitar el ascensor debido a que el proyecto se cargara solo hasta el 4 piso y según a la norma boliviana solo se usa en edificios mayores a 4 pisos.
-
Propietarios
El proyecto y la edificación son propiedad del señor UGARTE UGARTE MARCO ANTONIO-ZARATE UGARTE DIANA Y ZARATE UGARTE ELSA -
Número de pisos El edificio cuenta con: Planta baja comercial 1° y 2° piso Oficinas 3°-4°-5° piso departamental 6° piso terraza con garzonier
-
Imagen del plano arquitectónico
3. Análisis de cargas y datos del análisis del suelo 3.1 Pre-dimensionamiento de elementos estructurales: 3.1.1 Pre-dimensionamientos de Vigas: Según ACI-05 9.5 Tabla(a):
L 16
Simple Apoyada: h=
Un lado continúo: h=
=
L 18.5
0 16
=
=0 390 18.5
=
21.08 Dos lados continuos: h=
Volados: h=
L 8
L 21
=
=
610 21
120 8
=
29.047
= 15
h=B=30(cm) b=A=25(cm) Para el pre-diseño elegimos las dimensiones de la viga más larga es la más crítica, para poder así uniformizar toda la estructura: Adoptaremos una sección de VIGA de
25
×
30(cm).
3.1.2.- Pre-dimensionamiento de COLUMNAS: Según ACI-318-08.
h D
Si
≤
2 Fallara de manera frágil
por fuerza cortante.
h
Si 2 ¿ D
¿ 4 Falla frágil o Falla
dúctil.
b
D
P fc∗b∗D
→
288 40 =7.2
61000
n = 220∗35∗30
→
Si n ¿
1 3
Falla frágil por aplastamiento
Si n ¿
1 3
Falla dúctil.
n = 0,264 < D=40(cm) b=35(cm)
1 3
→
h ≥4 D h
Falla ductil.
Asumo un D = 40 (cm) y h=2,88(m)
D
n=
Si
Falla dúctil.
≥
4 Se dará una falla dúctil.
n= 0,264
La sección tipo en COLUMNAS que usaremos será
40 × 35(cm).
3.1.3.- Pre-dimensionamiento de ESCALERAS: Escalera pre-dimensionada que nos cumple con las solicitaciones de esfuerzos y el número de gradas permitidas de acuerdo a norma que según la ACI-318-08 máximo deben ser 30 para una grada con descanso. ESCALERA HUELLA 0.25
Calculo del área de aceros que se usa en el descanso A g= Pu/ (0,4*fc). Ag=9(cm*cm) Usar 8 ∅ 12 en el descanso. Huella = 30 (cm). Contra Huela= 18 (cm). 3.1.3.- Pre- dimensionamiento de LOSA:
Cuando se tienen losas con vigas en los cuatro bordes, y valores de
α m mayores que 2, se
aplica la siguiente ecuación básica para establecer una altura mínima genérica de la losa (ACI 9.5.3.3):
ln ( 800+0,0712 fy)
H= 36000+5000 β (αm−0,2)
H: Peralte o espesor de la losa maciza o altura de inercia equivalente en la losa nervada. Ln: Claro libre en la dirección larga del panel, medido de cara a cara de las columnas en losas sin vigas, y de cara a cara de las vigas en losas sustentadas sobre vigas. Fy: Esfuerzo de fluencia del acero en Kg/cm2.
β
: Relacion de forma del panel = panel largo libre / panel corto libre.
*Asumimos un ESPESOR DE LOSA hf = 15 (cm). Ejes A y B Iviga = (25)(35) 3 / 12 = 89322,92 cm4
4.29(m)
Ilosa = (580-25)(15) 3/12= 156094,75 cm4
EvigaIviga α = ElosaIlosa
= ,061
Ejes A y B
6.1(m)
Iviga = (25) 4/12 = 32552,08 Ilosa = (530-25)(30) 3=1136250
EvigaIviga α = ElosaIlosa
= ,012
α m=( α A+ α B +α 1+ α m2)
α m= 0,037
530(800+0,0712∗4200)
H= 36000+5000 (1,06)(0,037−0,2)
= 15.0 cm
Columna: La sección de columnas para cada planta se asume según el criterio de descenso de cargas, esto para introducir la sección de columnas al paquete estructural Sap2000, para luego proceder a su diseño. Para la planta baja y 1º tenemos las dimensiones en las columnas 40x35(cm) y 35x 35(cm).
3.2.- DETERMINACION DE CARGAS
Cargas muertas
“Para el cálculo de cargas muertas, no se considerara el peso propio, porque el programa, calcula de manera automática, este valor. Solo se considerara como
carga muerta todas las cargas permanentes, que soportaran los elementos estructurales” 3.3.- Determinación de cargas muertas (D). Debido a que el paquete estructural Sap2000 V.14 considera el peso propio de cada elemento estructural (vigas, columnas, losa, escalera) justificaremos las cargas no estructurales de la edificación como: Carga muerta distribuida en losas.Peso yeso=0.028∗1250 Peso yeso=35 kg /m 2
Peso yeso Peso del contrapiso Peso piso Peso luminaria Muro de partición CARGA DISTRIBUIDA SOBRE LOSA
35 30 75 10 100 250
[Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2]
Carga muerta distribuida en escaleras.Peso yeso=0.025∗1250 Peso yeso=32 kg/m 2
Peso yeso Peso del contrapiso Peso piso Peso luminaria Muro de partición CARGA DISTRIBUIDA SOBRE ESCALERAS 3.4.-Determinación de cargas vivas (L).
32 58 100 10 170 370
[Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2] [Kg/m2]
Las cargas vivas están en función de la actividad principal de la edificación, como la función de la edificación es para vivienda y oficinas, según la norma de cargas ASCE 7-05 tenemos:
Fuente:
USO ESTRUCTURAL
ASCE-
(tabla 4- Habitaciones privadas y pasillos que los conectan 12 y 13) Escaleras y salidas de emergencia KN/m2
=
Balcones que no exceden de 9.3 m2
SOBRECARG Norma A* 2.25 KN/m2 4.79 KN/m2 2.87 KN/m2
7/05 1
pág. *
101.97
Kgf/m 25 Pero nosotros asumiremos una carga viva para losas de: CV =249.1
kg ≈ 250 kg /m2 m2
Carga viva en escaleras: kg CV =498 2 ≈ 500 kg/m 2 m 3.5.- Combinaciones de cargas. Según el código ACI se tienen tres tipos de cargas para el diseño de columnas las cuales son:
3.6.- Número de pisos o losas cargadas En la edificacion contamos con 5 niveles osea una planta baja y 5 pisos en el Sap2000 cargamos 5 losas como se observa en la imagen. 3.7.- Nivel de fundacion ( D F ) .Para el nivel de fundacion respecto del nivel natural suelo tenemos:
1
Df
min
sin Semisotano → D f =1.8
kg m2
( )
Con Semisotano→ Df =1.2
( kgm ) 2
3.8.- Características generales del estudio de suelos Cuando se construye cualquier estructura es muy importante tomar en cuenta los esfuerzos que se producen en el nivel de contacto entre la estructura y el suelo de fundación, o sea, entre las fundaciones y el terreno donde éstas se apoyan. Uno de los fenómenos más importantes a considerar es el Incremento de Esfuerzo Vertical, que conduce a un aumento de esfuerzo en la masa de suelo que la soporta, la magnitud de deformación por debajo la estructura dependerá del incremento de esfuerzo producido. El asentamiento que se puede producir en las estructuras está clasificado de 3 maneras: 1. Asentamiento Inmediato 2. Asentamiento por Consolidación Primaria 3. Asentamiento por Consolidación Secundaria Siendo el primero el más frecuente en los suelos arenosos, basado en la teoría de la elástica y los otros dos para suelos arcillosos que resultan de la expulsión gradual del agua y del reordenamiento de las partículas bajo una carga constante. Haciendo frente a estos dos fenómenos podemos mencionar la Capacidad portante de fundaciones superficiales, como es de saber que las fundaciones están diseñadas para satisfacer ciertos criterios de resistencia y servicio. El criterio de resistencia tiene el propósito de asegurar que la fundación tenga suficiente resistencia de reserva para resistir las grandes cargas ocasionales, en cambio el criterio de servicio indica que la fundación debe satisfacer su propósito de diseño bajo cargas de operación normales, este criterio es típicamente una consideración a largo plazo. Se adoptará un valor, para la carga admisible del suelo ( qadm),de acuerdo a la siguiente especificación: Apellidos Paternos:
LL- Z = 1.94 Kg/cm2
3.9.- Normas de diseño empleadas Para el diseño de columnas y zapatas se utilizará la norma ACI 318 – 08 Para determinar las cargas de servicio se utilizará la norma ASCE 7-05.
DATOS ASIGNADOS
Capacidad admisible del suelo Fluencia del acero Resistencia especifica del concreto
q adm
= fy = f'c =
1.94 kg/cm2 4200 kg/cm2 225 kg/ cm2
Recubrimientos Columnas r = 3.0 cm Vigas
r = 2.5 cm
Losas
r = 11 cm
Fundaciones
r = 5 cm
ANALISIS ESTRUCTURAL 4.- DATOS DE ENTRADA
Primeramente definimos el material con el que vamos a trabajar, entonces:
Seguidamente realizamos el dimensionamiento de cada elemento estructural de nuestro edificio.
4.1 Columna:
4.2 Viga:
4.3
Losa:
Escalera y descanso:
4.4 Modelo matemático Sap2000 v.14 Análisis del programa en la estructura.
Diagrama de momentos : M1
M2
5.- DATOS DE SALIDA
Una vez
acabado con la corrida en Sap2000 se puede extraer la siguiente información.
TABLA Nº 1 (Esfuerzos en Tn-m) Se verifica que en la tabla no se tiene valores mayores a 110 tn-m. TABLA Nº 1 (Esfuerzos en tn-m)
TABLA Nº 2 (Esfuerzos en Kgr-m)
GRAFICA DE DEFORMACIONES DE LA ESTRUCTURA
