Cimentaciones Superficiales - Ing. Eduardo Cabrejos de La Cruz
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1Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Estructuras y Sistemas ConstructivosEstructuras y Sistemas Constructivos
UNIVERSIDAD RICARDO PALMAFACULTAD DE INGENIERIA
Escuela Acadmico Profesional deIngeniera Civil
Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
CimentacionesCimentaciones
La cimentacin es la parte de la estructurasituada por debajo de la superficie del terreno ytiene por finalidad:
Transmitir las cargas de la estructura alsuelo de fundacin hasta un estrato desuficiente resistencia.
Distribuir la carga sobre un reasuficientemente grande para limitar losasentamientos diferenciales.
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2Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
CimentacionesCimentaciones
Los cimientos son elementos estructurales usadospara soportar columnas y muros que transmiten ydistribuyen las cargas provenientes de la estructuraal suelo, de manera que la capacidad portante delterreno (t) no sea excedida, que no haya excesivosasentamientos diferenciales y rotaciones o giros enla base, debiendo mantenerse un adecuadocoeficiente de seguridad contra el volteo ydeslizamiento.
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CimentacionesCimentaciones
Para limitar los asentamientos, es necesario:Transmitir la carga de la estructura hasta un
estrato de suficiente resistencia.
Distribuir la carga sobre un rea suficientementegrande de dicho estrato, a fin de reducir lapresin de contacto, es decir, no sobrepasar lacarga permisible del terreno.
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3CimentacionesCimentaciones
En cimentaciones se denomina capacidadportante (t)a la capacidad del terreno parasoportar las cargas aplicadas sobre l.Tcnicamente la capacidad portante es lamxima presin media de contacto entre lacimentacin y el terreno, de manera que nose produzca una falla por cortante del suelo oun asentamiento diferencial excesivo.
Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Tipo de CimentacinTipo de Cimentacin
Dependiendo de la profundidad en que seubique el terreno adecuado de cimentacin,puede ser :Cimentacin Superficial de reparticin
Cimentacin profunda.
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4Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Tipos de CimentacinTipos de CimentacinCimentacin Superficial o de reparticinCimentacin Superficial o de reparticin
Transmiten las cargas de las estructuras hacia unterreno ubicado generalmente a poca profundidad de lasuperficie:
Cimentacin SuperficialCimentacin SuperficialPueden ser: zapatas aisladas zapatas combinadas zapatas conectadas zapatas continuas - cimiento corrido losas o plateas de cimentacin
Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
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5Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Zapatas simples o aisladasConsisten en losas cuadradas orectangulares, reforzadas endos direcciones, usadas parasoportar columnas; soneconmicas, y usadas cuandolas columnas estn espaciadasa distancias relativamentegrandes.
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Pueden sercentradas oexcntricasy resistenslo cargaaxial ymomento
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6Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial Zapatas combinadasusualmente soportan doscolumnas adyacentes. Seemplean cuando:
las columnas estn muy juntas yse traslaparan las zapatas.
cuando una de las columnas esperimetral
hay posibilidad de asentamientos diferenciales importantes.
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Evitan el efecto deexcentricidad, no soneconmicas. Puedenser : Exteriores
Interiores.
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7Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Zapatas conectadas o envoladizo: consiste de doszapatas aisladas conectadascon una viga o unacorrea para transmitir elefecto del momento. Estetipo de zapata reemplaza ala zapata combinada y esms econmica.
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Zapatas continuas,soportan una fila de tres oms columnas. Se usancuando:
la carga es muy grandey las zapatas aisladas sepodran traslapar.
la capacidad del sueloes muy baja.
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8Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Zapatas continuas, se usan para soportar:
muros estructurales oplacas que llevan cargas deotros pisos.
Muros no estructurales
Lneas de columnas
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Platea de cimentacin Soncimentaciones que cubrengrandes reas, son conocidastambin como solados . Se usan:
Normalmente, cuando lacapacidad portante del suelo espequea y el rea de cimentacincubre ms de del rea delterreno.
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9Estructuras y Sistemas Constructivos Ing. Eduardo Cabrejos
Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
Cuando las cargas songrandes y no es posibleusar zapatas aisladas.
Para reducir elasentamiento diferencial.
Cuando no se puede usarpilotes.
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Cimentacin ProfundaCimentacin ProfundaCimentacin profunda.
zapatas sobre piloteszapatas sobre piloteszapatas sobre pilotesCaissonsCaissonsCaissons
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Cimentacin ProfundaCimentacin Profunda
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Zapatas sobre pilotes.Son losas delgadasusadas para amarrarun grupo de pilotes ytransmitir las cargasde las columnas a lospilotes y estos al suelode fundacin.
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Cimentacin ProfundaCimentacin Profunda Se utiliza en los casos que no exista un buen
terreno superficial, debiendo de transmitirlas cargas a estratos ms profundos yresistentes. Es la cimentacin en la que larelacin profundidad / ancho es igual omayor que 10.
Las zapatas sobre pilotes, tambin puedenser aisladas, combinadas, conectadas, etc.
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PRESIONES SOBRE EL TERRENO
Cada sueloreacciona dedistinta formaante cargasexternas.
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Presin del suelo
Las presiones del suelo estn linealmentedistribuidas y su diagrama est determinadopor equilibrio, es decir, la resultante depresiones que acta en la base de la zapatadebe ser igual y de sentido contrario a laresultante de todas las cargas aplicadas.
(Accin = Reaccin)
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
La distribucin del suelo no es uniforme, depende de:
la forma en que la carga se transmite,
de la rigidez o flexibilidad de la cimentacin,
del tipo de suelo y de sus condiciones, siendo unproblema complejo de evaluar.
CadaCada tipotipo dede terrenoterreno reaccionareacciona anteante cargascargas externasexternasdede distintosdistintos modosmodos..
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
Distribucin de presiones en suelos no cohesivos
(granulares)
Distribucin de presiones en suelos cohesivos
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Distribucin de presiones del suelo.Distribucin de presiones del suelo.
Cuando la carga de la columnaes aplicada en el centroide dela zapata, se asume (es unasimplificacin) que sedesarrolla una presinuniforme en la superficie delsuelo bajo el rea de la zapata.
Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
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Caso 1: Carga Axial sin momento
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
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Caso 2: Carga Axial y momento en una direccin
Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del suelo
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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del sueloe = emx
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Consideraciones de DiseoConsideraciones de Diseo
Las zapatas deben ser diseadas para llevar las cargasde las columnas y transmitirlas en forma segura al suelode fundacin, satisfaciendo los requerimientos de laNorma E-060.
El rea de la zapata se determina en base a lacapacidad admisible del terreno
Debe verificarse el diseo por punzonamiento oen dos direcciones.
Debe verificarse el diseo como viga o en unadireccin.
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Consideraciones de DiseoConsideraciones de Diseo
Debe satisfacerse el rea de acero requerida en el diseo por flexin. Verificando:
Capacidad en flexin en la base de lacolumna
Requerimientos de empalmes (dowells)
Longitud de desarrollo de las barras
Asentamientos diferenciales
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Consideraciones de DiseoConsideraciones de Diseo
Conocer la capacidad admisible del suelo adm. t Considerar todas las cargas provenientes de todos los
pisos, sobre la zapata ( CM y CV) Considerar peso del tramo de columna enterrada. Considerar peso del relleno sobre la zapata. Considera cualquier carga que est sobre la zapata (falso
piso, piso terminado y sobre carga). Considerar peso y cortante de la viga de cimentacin (si
la hubiera) Considerar peso propio de la zapata.
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Zapatas aisladasZapatas aisladasDimensionamientoDimensionamiento
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
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DimensionamientoDimensionamiento
Para el dimensionamiento se considera el total delas cargas transferidas al suelo, stas cargas, son slode gravedad (permanentes y sobrecarga) las cuales noestn amplificadas (carga de servicio Ps), buscandoque la presin admisible (t) no sea excedida.Por lo tanto tendremos:
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DimensionamientoDimensionamiento
suelo del admisible esfuerzo
propio peso incluyendoTotal Carga zapata de Area
Ps = Carga en servicio (PD+PL)
t
s
zap
t
ss
zap
.PA
sismocon
P%PA
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CShh
PA
ccsst.efec
.efec
s
zap
DimensionamientoDimensionamiento
Alternativamente:
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DimensionamientoDimensionamiento
DimensionamientoDimensionamiento
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DimensionamientoDimensionamiento
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DimensionamientoDimensionamiento
ZapatasescalonadasSe deben llenarntegramente, nopor partes
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Zapatas aisladasZapatas aisladasDiseoDiseo
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Cimentacin SuperficialCimentacin Superficial
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DiseoDiseo
Reaccin Neta o amplificada del suelo
zapata de reau
uPq
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Corte en dos direcciones Corte en dos direcciones ((PunzonamientoPunzonamiento))
Para el corte en dos direcciones en losas y zapatas Vcdebe ser menor que:
Lado largo/lado corto de la seccin transversal de la columna < 2
Permetro de la seccin crtica
donde, c =
b0 =
ACI 11-35dbf,,V0
11530 c
c
c
Cuando > 2 es permitido reducir Vc .
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Corte en dos direcciones Corte en dos direcciones ((PunzonamientoPunzonamiento))
Asumir d. (dmn. = 0.5 - 0.7 m)
Determine b0.
b0 = 4(c+d)
b0 = 2(c1+d) +2(c2+d)
1.
2.
Para columnas cuadradas de lado = c
Para columnas rectangulares de lados c1 y c2.
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Corte en dos direcciones Corte en dos direcciones ((PunzonamientoPunzonamiento))
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Corte en dos direcciones Corte en dos direcciones (Punzonamiento)(Punzonamiento)
La fuerza de corte Vu acta en laseccin de longitud b0 = 4(c+d) 2(c1+d) + 2(c2+d) y altura d; laseccin es sujeta a la cargavertical Pu y a la reaccin de lapresin qu.
3.
rectangularesCol.para d2cd1cuquPuV
Cuadradas columnaspara 2dcuquPuV
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Corte en dos direcciones Corte en dos direcciones (Punzonamiento)(Punzonamiento)
Verificar
Sea Vu=Vc
4.dbf.V
011
cc
011 bf.Vd
c
u
Si d no est cerca de lo asumido, revise lo planteado.
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Corte en Corte en una Direccin (Como Viga)una Direccin (Como Viga)
Para zapatas que actan comovigas la seccin crtica estlocalizada a una distancia d dela cara de la columna.
dbf.V0
530 cc
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Corte en Corte en una Direccin (Como Viga)una Direccin (Como Viga)
La fuerza cortante ltima en laseccin m-m pude ser calculada
dcLbqV
22 uu
Corte en Corte en una Direccin (Como Viga)una Direccin (Como Viga)
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Corte en Corte en una Direccin (Como Viga)una Direccin (Como Viga)
bf.Vd
c
u
530
Si no hay refuerzo por corte,entonces d puede serchequeado, asumiendo
Vu = Vc
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
2
y
us
adf
MA
La flexin (momento flector) encada direccin de la zapata debeser chequeada, y se debe proveerel rea de acero requerida.
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
bf
Afa
85.0 c
sy
Calcular Ru = Mu / bd2 ydetermine la cuanta requerida Determine As , verifique que elvalor asumido de a est cercanoal valor calculado de a
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
La cuanta mnima requerida en flexin es 14/fy
bdf
f.Asy
c
mn
70
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
El refuerzo de zapatas en una y en dosdirecciones debe ser distribuida a travsdel ancho total de la zapata.
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corta direccinla en total Refuerzo
centradafranja en Refuerzo
zapatala de corto ladozapatala de largo lado
donde
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Anlisis por flexinAnlisis por flexin
Distribucin de la armaduraDistribucin de la armadura
DiseoDiseo
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Zapatas aisladas
Detalletpico dearmadodezapatasaisladas
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Transmisin de fuerzas en la base de Transmisin de fuerzas en la base de columnacolumna
Las fuerzas y momentos en la base de las columnas,muros y pedestales armados debern transmitirse a lazapata a travs del concreto y del refuerzolongitudinal que ancla en la zapata (E-060).
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El aplastamiento en la superficie de contacto entrecolumna y cimiento no deber exceder la resistenciadada por :
1850 Af.Pn c donde = 0.7 y
A1 =rea cargada
Resistencia al aplastamientoResistencia al aplastamiento
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Resistencia al aplastamientoResistencia al aplastamiento
Cuando la superficie de apoyo sea ms ancha en todoslos lados que el rea cargada, la resistencia ltima alaplastamiento en el rea cargada podr multiplicarse porel factor 0.2/ 12 AA
1
121
8502850
Af.PA/AAf.P
u
u
c
c
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0.2/ 12 AA
Aplastamiento en la superficie de contactoentre columna y cimiento.
Resistencia al aplastamientoResistencia al aplastamiento
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Capacidad portante en la baseCapacidad portante en la base
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Longitud de desarrollo y anclaje en Longitud de desarrollo y anclaje en zapataszapatas
La longitud de desarrollo para barras est dado por:
Traccin:ldb = 0.06 Ab fy
fc
ldb = 0.006 db fy Ser la mayor de las dos expresiones y nunca menor de 30 cm. La ldb se afectar de un valor de 0.8 (rec. 7.5, y espac. > 15cm ) E-0.60
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Longitud de desarrollo y anclaje de Longitud de desarrollo y anclaje de columnas en zapatascolumnas en zapatas
Compresin*: ld = 0.08 db fy
fcld = 0.004 db fy
Ser la mayor de las dos expresiones y nunca menor de 20 cm. (E-0.60).* Cuando se usan barras rectas d = ld (gobierna)
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Longitud de desarrollo y anclaje de Longitud de desarrollo y anclaje de columnas en zapatascolumnas en zapatas
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