06) ING DE CIMENTACIONES- 6 (28-01-16)2 (1)

8/17/2019 06) ING DE CIMENTACIONES- 6 (28-01-16)2 (1)

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INGENIERÍA DECIMENTACIONES

28-01-16

SEMANA 6

Presentada por

MSc. -ing. Natividad

Sánchez Arévalo

29/01/2016 1


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29/01/2016 MSc. Ing. Civil Natividad Sánchez A. 2

CONTENIDO

1. ZAPATAS CONECTADAS

2. ZAPATAS COMBINADAS CON EXCENTRICIDAD


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1. ZAPATAS CONECTADAS


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ZAPATAS CONECTADAS - USOS Zapata excéntrica ubicada en un limite de propiedad

Presencia de momentos en la zapata.

Asentamientos diferenciales, lo cual ocasiona momentos de gran magnitud.

Con el fin de contrarrestar carga excéntrica se recurre a unir esta zapatacon otra interior mediante una viga rígida.

OTRA SOLUCIÓN

POSIBILIDAD DE MAYOR COSTO en relacióna una zapata conectada.

Usar zapata combinada

La función de la viga que conecta la zapata exterior excéntrica y la zapata interior,es tomar el momento existente en la zapata exterior impidiendo el giro de esta. Detal modo de poder considerar una distribución uniforme de presiones en elterreno.

¡LA VIGA ABSORVE EL MOMENTO GENERADO POR LA EXCENTRICIDAD!


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VIGA DE CONEXIÓN

VIGA RIGIDA

L

B

DIFERENCIA ENTRE ZAPATAS CONECTADAS YZAPATAS COMBINADAS CON VIGA RÍGIDA


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VIGA DE CONEXIÓN

Este sistema consiste en tener una zapata excéntrica,

unida mediante una viga rígida a una zapata intermedia.Es una buena solución cuando hay limite de propiedad.

La función de la viga que conecta la zapata exterior excéntrica y la zapata interior, es tomar el momento

existente en la zapata exterior impidiendo el giro de esta.De tal modo de poder considerar una distribuciónuniforme de presiones en el terreno.

¡LA VIGA ABSORVE EL MOMENTO GENERADO POR LA EXCENTRICIDAD!

ZAPATAS CONECTADAS PARA COLUMNA EN LINDERO


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VIGA DE CONEXIÓN

ZAPATA INT.ZAPATA EXT.

s

s

σ

σ Si la zapata excéntrica fuera aislada: los esfuerzos de lareacción del suelo tendrían forma triangular, lo cual causaríavolteo en la cimentación y el suelo no serìa capaz de resistir los esfuerzos actuantes de esa cimentación.Para que no se voltee esta zapata será necesario, una viga

conectada a la zapata interior y de esta manera se logrará quela reacción del suelo sea uniformemente repartida.


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¿COMO SE MODELA?

1.-Si no hubiera viga, la carga de la columna exterior tendría unaexcentricidad muy importante, lo cual haría, que las presiones en el

terreno sean muy grandes y excedan su capacidad portante.2.- Incrementar el área de la zapata, no es solución ya que laexcentricidad ira creciendo y estaremos en un circulo vicioso.3.- La alternativa de solución es conectar la zapata excéntrica hacia unazapata interior, mediante el uso de una viga rígida, para controlar el girode la zapata exterior.

t

B

R1


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t

B


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t

29/01/2016MSc. Ing. Civil Natividad Sánchez A. 10

La viga que conecta toma el momento generado por la excentricidad de la carga en lazapata.

= + LA RESULTANTE R1 SE TRANSMITE UNIFORMEMENTE AL SUELO

N LISIS SIMPLIFIC DO DE UN Z P T CONECT D

=≫ >

SISTEMA: ZAPATA + VIGA

SUBE Y BAJA

P’

Calculo de la excentricidad.

+ 2 = 2 …

= + …

= = 0

1+ 2 =P1+P2…1

2 = 01 + = 1 ∗

= ( + )

= + ∗ … 2

= −∗

… 2

′ = ∗

′ = ∗ > ′

= − ∗

B

B

B

B


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Proceso seguido en el diseño.

1. La zapata excéntrica se diseña para:

= + ∗

1. La zapata interior se dimensiona para:

= − ∗

Pero algunos diseñadores no restan el valorP1*e/L. Dimensionan la zapata en formaconservadora para la carga P2.

1. La viga debe tener su fondo levantadode 10 a 20 cm. En relación al fondo de

zapata.


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VIGA DE CONEXIÓN

Espacio de tierra removida

No presiones acá, porque sino se convertirá enuna zapata combinada

Solo toma momentos y no presiones

10- 15 cm.


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Se va a solucionar la cimentación de las columnas C1 y C2, analizada anteriormentecomo zapata combinada. En esta oportunidad se solucionara la cimentación de lascolumnas C1 y C2 con el sistema de zapatas conectadas.

1° Se pre dimensiona la zapata extrema para carga de servicio multiplicidad 1.20. El factor de 1.20permite considerar el incremento de carga por excentricidad y por peso propio de la zapata.Área tentativa de la zapata:

= + ∗ .

= .

DATOSCOLUMNA

C1 C2

DIMENSIONES 50X50 cm 65x65cm

PM (ton) 75 125

PV (ton) 35 50 2 kg/cm2 20

ton/m2

18.92


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2° Se da las dimensiones a la zapata extrema en base al siguiente criterio:

Debe elegirse la dimensión de la zapata extrema en base a la relación = . → =

. (relación 1)Este criterio nos asegura una excentricidad moderada, que permita bajar el momentoflector que asumirá la viga (Recomendación del Ing. Roberto Morales).

Si: T=2.5B …1

= → = … 2Reemplazando 2 en 1:

= 2.50 → = 2.50 …3Del cálculo del área tentativa sabemos que Az=6.60 m2., reemplazamos en 3 y tendríamos.

6.60 = 2.50 → = 6.602.50 = . ≅ . .


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De la relación 1: = 2.50 → = 2.50 ∗ 1.625 = 4.05; í: 41.65= . ( )

3° Se calcula la excentricidad: (en función del vuelo c=1.65-0.50) = 1.15

= = .

= .

4° = ∗ = ∗. = . .

5° Se verifica si el área tentativa de la zapata externa es conforme.

= 1 +

∗1.0720 = 110+12.65 ∗1.0720 = . < (‼)


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6° Verificamos el peralte de la zapata para el = (P1u + P’u)/Apropuesta:

=

∗ 1.4 + ∗ 1.7 + (( ∗ 1.4 + ∗ 1.7) ∗ ) á

= 75∗1 .4+35∗1.7 + (164.5∗0.575)5

6.60 = . /

= .→ = . = 27.79 1.75 − 0.50 = . = 0.53 210 ∗ 100 ∗ 50 = 38.4 ∅ = 0.85 ∗ 0.53 210 ∗ 100 ∗ 50 = ..

→ > ( . ) = 0.53 210 ∗ 100 ∗ 55 = .∅ = 0.85 ∗ 0.53 210 ∗ 100 ∗ 50 = 35.90 . = 27.79 1.75 − 0.55 = . → < ! .


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7° Diseño de la viga de conexión..− = . ∗ + . ∗ = . .

= ∗ = 164.5 ∗ 0.575 = . − .

= 164.5 ∗ 0.575 = 5 = 18.92 .

.−.

ℎ =

6 7

= 5.575

7

= . . .

= =≫ = . .ℎ = 0.90 . = ∗ =

94.59 ∗ 1050∗84 = 26.81 =≫ = 0.0079

= 0.0079 ∗ 50 ∗ 84 = 33.18 2.=≫ 7 ∅ 1

ó: ∅ = 0.53 ∗ 210 ∗ 50 ∗ 84 ∗ 0.85 = . .

= 18.92 < 26.11 .=≫ < ∅ (!)

7Ø1’’

4Ø1’’

2Ø3/8’’

2Ø3/8’’

2Ø3/8’’


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1.Algunos ingenieros diseñadores en concreto armado, para la zapata

excéntrica, chequean punzonamiento en las 3 caras; pero en realidad no esnecesario ya que al existir la viga de conexión solo será necesario chequear corte para determinar el peralte de la zapata.

2.La zapata interior bastará diseñarla para la carga P2 que viene a través dede la columna, incrementada por el peso propio. No es necesario disminuir P’

RECOMENDACIONES PARADISEÑO DE LAS ZAPATAS

be=3 lados

R2=P2+Pp-P’


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RECOMENDACIONES

1.El vuelo de la zapata C1 debe ser menor al vuelo C2, para que la excentricidad seabaja, en relación a considerar una zapata con vuelos iguales.

2.La zapata extrema al tener la viga rígida, puede transmitir , teóricamente, al terrenouna presión uniforme, para una carga P1 + P’ ; donde, P’= (p1xe)/L; porque la viga sellevará el momento flector originado por la excentricidad

La viga que conecta toma el momento generado por la excentr icidad de lacarga en la zapata

= + LA RESULTANTE R1 SE TRANSMITE UNIFORMEMENTE AL SUELO

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE LA VIGA


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RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE LA VIGA

1. La viga se caracteriza por tener un peralte importante, locuál hace que muchas veces serequiera no solo el fierro superior

e inferior sino también un fierrorepartido en el alma.

2. La viga se comporta como unvoladizo que en la punta tiene lacarga p’, por lo que resulta un

diagrama de momentos de formatriangular y un diagrama de corteconstante.

3. La forma del DMF, hace queen un lado se tenga mucho fierroy en el otro teóricamente nada.

En realidad no necesita fierroinferior; pero en la práctica debeconsiderarse el fierro mínimo óun tercio del área requerida en elextremo crítico. El que seamayor.


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2. ZAPATAS COMBINADAS CONEXCENTRICIDAD


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Zapatas Combinadas con momentos y cargas axiales

•Se trabaja sólo con cargas axiales. F=1.15; q=20-3 =17Esto es para dar holgura para las verificaciones demomentos.A = (190 + 315) x 1.15/17 = 34.16


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Se determina el c.g. estático, tomando momentos con respecto a lacolumna 1 sólo los provenientes de cargas de gravedad en el ejelongitudinal.

Xcg =( 315 x 4 + 14 +4.5)/505 = 2.55, el centro de gravedad C.g = 2.55desde el eje de la columna C1


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CALCULO DE LAS DIMENSIONES:

L= 8 m ; B= 34.16/8 = 4.27, aprox. B= 4.30 m

Volado izquierdo = 1.15; volado derecho = 2.15 m;Volado transversal =1.95 m

L= 9 m ; B= 34.16/9 = 3.79, aprox. B = 3.80 m

Volado izquierdo = 1.65; volado derecho = 2.65 m, voladotransversal = 1.70 m


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Verificación considerando el sismo longitudinal

•Se debe tener en cuenta que: los axiales de sismo son en tracción

( M anti horario) o compresión (M horario )Por tanto :

Dirección longitudinal (Gravedad + sismo):

1) Axiales en traccción Momento antihorario

P1 = 190 -20 = 170 ton; P2 = 315-15 = 300 ton

M1= 8+6-9 = 5 Txm; M2 = 3+1.5-10 -5.5

Dirección Transversal (Sólo gravedad)

M1 = 6+4 = 10 Ton x m; M2 = 7 + 5 = 12 Ton x m


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Se determina el c.g de las cargas en esta dirección tomandomomentos con respecto al eje de la columna 1:Xcg= (300 x 4 +5 -5.5)/470 = 2.552; coincide con el c.g

2. Axiales en compresión, momentos sísmicos horarios

P1 = 190 + 20 = 210 ton; P2 = 315 + 15 = 330 ton

M1= 8+6+9 = 23 Txm; M2 = 3+1.5+10 = 14.5 T x m

Dirección Transversal (Sólo gravedad)

M1 = 6+4 = 10 Ton x m; M2 = 7 + 5 = 12 Ton x m

Se determina el c.g de las cargas en esta dirección tomandomomentos con respecto al eje de la columna 1:Xcg= (330 x 4 +22 +14.5)/540 = 2.51; casi coincide con el c.g


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Para esta última condición verificamos la pequeñaexcentricidad de 4 cm.

q3 = 540x1.15/(8x4.3)+((6x540x0.04)/(4.3x8x8))+((6 x 22) /(8x4.3x4.3)) = 18.5 t/m2


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Para la planta mostrada de 3pisos, donde el eje 3 coincidecon límite de propiedad, se

pide calcular las zapatasconectadas y la viga deconexión para las columnas B2y B3La capacidad portante delsuelo es de 1.8 k/cm2

Calcular las cargas axiales enforma aproximada con 1ton/m2 de área tributaria, con70% de CM y 30% de CV

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