CURSO CONCRETO ARMADO II

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1 CURSO CONCRETO ARMADO II Cimentaciones Superficiales.- Distribución de presiones de contacto.- Zapatas aisladas centradas.- Zapatas aisladas excéntricas. Ing. Omart Tello Malpartida

2 Cimentaciones Superficiales Se definen como cimentaciones superficiales a aquellas comúnmente utilizadas en la mayoría de edificaciones. Como son las zapatas aisladas, zapatas conectadas, zapatas combinadas, cimientos corridos y losas o plateas de cimentación. Las cuales trasmiten las cargas de las estructuras hacia un terreno generalmente ubicado a poca profundidad desde la superficie.

3 Cimentaciones Superficiales Para comportarse satisfactoriamente sus características principales son: Segura: contra una falla de corte del suelo de fundación. No experimentar asentamiento excesivo. En general: D f B ; Terzaghi: D f /B<1 El diseño en concreto armado, o en algunos casos en concreto simple, de estas cimentaciones considera una serie de simplificaciones en el comportamiento del suelo, adicionales a las propias del diseño en concreto. Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

4 Tipos de Cimentación CIMENTACION SUPERFICIAL N.T. Q CIMENTACION PROFUNDA N.T. Q D f D f B D f < 2B B D f > 2B Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

5 Zapatas aisladas Elementos estructurales cuya función es la de distribuir la carga total que transmite una columna y/o muro+peso propio sobre un área suficiente de terreno. La intensidad de presiones que transmita se mantenga dentro de los límites permitidos para el suelo que soporta. Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

6 Zapatas de muro o cimiento corrido Para elementos estructurales lineales Longitud > ancho Soportan varias columnas o un muro. Se utiliza en suelos de baja resistencia que obligue el empleo de mayores áreas de repartición. Transmiten al suelo grandes cargas. Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

7 Zapatas combinadas Zapata común a dos o más columnas alineadas. Se usa cuando la distancia entre las columnas es reducida o cuando la capacidad portante es baja. Las dimensiones de las zapatas de las columnas exteriores están condicionadas por los límites de propiedad generándose excentricidades en la zapatas. La presión del suelo no es uniforme. Unir la columna exterior con la interior adyacente para reducir dicha excentricidad, y la reacción del suelo sea uniforme.

8 Zapatas conectadas Zapata más usadas para reducir excentricidades. Columna interior está alejada de la columna exterior y las cargas son pequeñas. Consisten en dos zapatas independientes unidas a través de una viga de cimentación. Este elemento busca transmitir el momento generado por la excentricidad de la zapata exterior a la zapata interior. La viga debe ser rígida para la transferencia y resistir las cargas transmitidas.

9 Losas de cimentación Según Terzaghi y Peck: Si la sumatoria de las áreas de contacto, de las zapatas que se requieren para sostener una estructura, es mayor de la mitad de la superficie cubierta por el edificio, puede resultar posible, cambiar zapatas, disponiendo una platea única de fundación. Dicha platea no es más que una zapata grande y como tal deben satisfacer las exigencias conocidas. Resulta apropiada cuando la resistencia del terreno sea muy baja o las cargas sean muy altas.

10 Distribución de Presiones de contacto Se conoce que la distribución de presiones inmediatamente por debajo de la cimentación depende de la rigidez de la cimentación, del tipo de suelo y de sus condiciones. Reconociendo que es un problema complejo, para efectos de diseño se hacen simplificaciones Real para suelos granulares Real para suelos cohesivos Distribución supuesta (simplificación)

11 Caso de carga aplicada sin momento Si la carga aplicada no tiene excentricidad en relación al centro de gravedad de la zapata, puede considerar para fines de diseño practico, que la distribución de presiones es constante y uniforme. Se sabe que esta suposición es una simplificación. Puesto que en suelos cohesivos la distribución de presiones es cóncava ( mayor presión en los bordes) y en suelos granulares es convexa ( mayor presión en el centro). P σ = σ n = P /A z σ = P/A Z Donde: P = Carga Axial A z = Area de Zapata = A x B

12 Caso de carga aplicada con momento en una dirección P M A/2 A/2 Si la carga viene acompañada de un momento, es decir que existe una excentricidad respecto al centro de gravedad de la zapata, generalmente se admite como valida una distribución lineal de presiones basada en la suposición que la zapata es rígida y que el suelo tiene un comportamiento elástico. B t A b C c = C t = A/2 I E.N = B.A 3 /12 σ f = M.C/ I E.N = M.(A/2)/B.A 3 /12 M. C t /I E.N + P/A Z σ f = 6 M/ B. A 2 = 6 M/A z.a M. C c /I E.N

13 Diagrama Trapezoidal Por superposición: σ = σ n ± σ f σ = P ± 6 M A z A z.a Sabemos : e = M/P Luego : M = P.e σ = P ± 6 P.e A z A z.a σ = P [ 1 ± 6.e/A ] A z Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

14 Caso a : e < A/6 q min = P [1-6.e/A ] A z q max = P [1 + 6.e/A ] A z A Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

15 Caso a : e = A/6 q min = P [1-6 [A/6]/A ] = 0 A z q max = P [1 + 6 [A/6]/A ] = 2 P A z A z A A/2 A/2 Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

16 Caso a : e > A/6 3m B m q max R Σ F v = 0 R = P A R A/2 A/2 B ( q max. 3m/2 ) = P q max = 2 P 3m. B Del grafico : m = A/2 - e

17 A) Diseño de Zapatas Aisladas y Centradas sujeta a carga vertical Planta B b t m m B = b+2m A Elevación Espesores Mínimos : A = t+2m Sin armadura d > 20 cm. Armada sobre suelo d > 15 cm. d Armada sobre pilotes d > 30 cm. A Recubrimientos : En contacto con el terreno 7.5 cm.

18 A1) Dimensiones en planta (servicio) A = t + 2m ; B = b + 2m A z z P+ P p = = σ t AxB ( 2 )( 2 ) A = t+ m b+ m Despejando : m= 2 ( ) ( ) (.t - A ) - b+t + b+t -4 b 4 z Calculo P p :

19 A2) Dimensiones en altura (rotura) Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

20 Corte por Punzonamiento Se verifica a la distancia d/2 de la cara de la columna. Asumimos d: d = 0.6 a 0.7 m. d = L d. En compresión. Verificación de punzonamiento. W u = Presión del suelo W u = P u /(A X B) b o = Perímetro de corte b o = 2( b +d) + 2 (t +d) A o = Area efectiva de punzonamiento A o = (b+d).(t+d)

21 Corte por Punzonamiento A o b d/2 t t+d b o d/2 b+d β = c c Lado Mayor Lado Menor t βc = b V u=cortante actuante V =Cortante Admisible del concreto P u V = P W. A u u u o 1.1 Vc = fc. bo. d 1.1 fc. bo. d βc Debe cumplir: Vu φ. Vc ; φ=0.85 W u A o

22 Corte por Tracción - Diagonal Se verifica a la distancia d de la cara de la columna. A = B.( m d) o Vu 2 2 = W. A u o Vc = fc. bd. ; b = B Debe cumplir : Vc φ. Vc Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

23 Diseño por transferencia de esfuerzos A =b.t ; A =b.t Esfuerzo de Aplastamiento Actuante (fa) P fa= A u 1 P = bt. Esfuerzo de Aplastamiento Admisible (fa ) Para: A <A 1 2 A fa u=0.85φ f'c 2. ; A Para: A =A 1 2 fa =0.85φ f' c ; Debe Cumplir: fa < fa u φ = 0.75 A A 2 u

24 Caso a) Colocar un pedestal

25 Caso b) Colocar arranques o bastones

26 Altura por longitud de desarrollo (en compresión)

27 Verificación por Adherencia Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

28 Calculo de Acero ( As) Análisis por Flexión m M u A s A s d W u b=b A

29 Distribución de la armadura A a st st = area total de acero = area de acero para la parte central 2 ast = Ast β + 1 A β = B La diferencia ( Ast -a st ) sera repartida homogeneamente en las zonas laterales A 1 a st (A st -a st ) (A st -a st ) Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

30 Tipos de Zapatas Concreto Armado II Ing. Omart Tello Malpartida

31 Preguntas.?