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UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS

3.1. DISEÑO ESTRUCTURAL DE ZAPATAS SOPORTAN MUROS DE CONCRETO Y MAMPOSTERÍA.

QUE DE

3.2. DISEÑO ESTRUCTURAL DE ZAPATAS CORRIDAS PARA DOS COLUMNAS Y PARA MÁS DE DOS COLUMNAS.

3.3. DISEÑO DE ZAPATAS CON CONTRATRABES.

3.4. DETALLES CONSTRUCTIVOS.

HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS 3.1. DISEÑO ESTRUCTURAL DE ZAPATAS SOPORTAN MUROS DE CONCRETO Y MAMPOSTERÍA.

QUE DE

Zapatas corridas para soportar muros. Se sugiere seguir el siguiente procedimiento: 1. Establecer las limitaciones de cálculo de acuerdo al reglamento que se use. 2. Dimensionamiento preliminar. 3. Determinar el paso de la resultante y el momento flexionante cuando exista excentricidad. 4. Revisar las presiones de contacto. a) Se compara la presión admisible con la de contacto. b) Se revisa que no existan esfuerzos de tensión. 5. Diseñar por flexión. 6. Revisar por cortante como viga ancha. 7. Se propone el armado. El algoritmo de la metodología tradicional para calcular una viga de fundación en un edificio de mampostería, asumiendo una distribución uniforme de presiones debajo de la zapata igual a la capacidad admisible del suelo qa, es el siguiente: I.- Se determina el ancho de la viga B = P/qa (P = carga lineal de servicio) II.- Se determina el peralte de la viga. Como una aproximación empírica para calcular la altura de la viga de fundación, se recomienda considerar 10 cm por cada piso, esto es: h = 10 cm x # de pisos (78) III.- Se calcula la cortante unidireccional por metro lineal (

)

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Se debe cumplir que: √

IV. Se calcula el momento en la sección crítica indicada en la Figura 34, a b/4 hacia dentro del borde del muro, siendo b el ancho del muro (

)

En el sentido longitudinal de la viga, el acero de refuerzo que se coloca es el mínimo, 0.0018 B d La aplicación de este algoritmo produce resultados aceptables cuando se trata de cimentar sistemas de mampostería estructural o muros de concreto reforzado, donde el asentamiento diferencial no depende tanto de la rigidez de la fundación, HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS sino de la rigidez que aportan los muros del edificio en cuyo caso no se justifica un estudio profundo de Interacción Suelo Estructura (ISE) (López & Polo, 1993). El procedimiento anterior también aplicaría para edificaciones con muros y sus respectivas zapatas continuas en ambas direcciones. 



La cimentación de una mampostería estructural sin vanos (garaje, pasadizo, etc.) debe proveer la rigidez suficiente para impedir que el muro absorba las solicitaciones inducidas por asentamientos diferenciales. Esto se logra proporcionando un peralte importante a la sección y una cuantía mínima de acero de refuerzo. Se recomienda que para una zapata continua que sirve de cimentación a mampostería con vanos (garaje, pasadizo, etc.), no apoyarla en la zona donde el muro no le trasmite carga, tal y como se ilustra en la Figura 35. Este modelo controla mucho mejor los asentamientos diferenciales y rebaja considerablemente el diagrama de momentos en un porcentaje que puede llegar a ser del 500%, según sea la carga que transmite el muro y la longitud del hueco, pudiéndose entonces utilizar zapatas más flexibles y eficientes.

Trabajos citados Diseño de Estructuras de Cimentación Luis Garza Vásquez

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UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS 3.2. DISEÑO ESTRUCTURAL DE ZAPATAS CORRIDAS PARA DOS COLUMNAS Y PARA MÁS DE DOS COLUMNAS. Diseñe la zapata corrida siguiente:

Datos: Df= 2.00 m qa=15 ton/m2 γs= 1400 kg/m3 fc’= 250 kg/cm2 fy=4,200 kg/cm2 Cols. de 45 x 45 cm La longitud total “L” se obtendrá de manera que el suelo este sometido a una presión uniforme: Carga total de las columnas: ΣP = 30 + 50 + 40 = 120 ton

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) (

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Dimensionamiento preliminar: Considerando un peso de la cimentación del 10% de las descargas de las columnas, se tiene: 120 x 0.10 = 12 ton = 12,000 kg repartidos en 7.38 m x 1.00 m = 7.38 m2, se tiene:

El peso del relleno es: 1.4 ton/m3x 2.00 m = 2.8 ton/m2 Capacidad neta permisible del suelo (qan) = 15.00 –1.63 –2.8 = 10.57 ton/m2 Área mínima de la zapata:

Se propone: L = 8.00 m Ancho de la zapata:

Se tomara B = 1.50 m Las dimensiones finales serán: L = 8.00 m, B = 1.50, A = 12.00 m2 La presión de apoyo o contacto del suelo para el diseño estructural de la zapata es: (

)(

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Determinación del peralte: (por flexión longitudinal) √

Mu= 26.76 ton -m Para: ρmin=0.0026 ρmin=0.75ρb =0.015 si ρ=0,0026 (

)

Ku= (0.9) (170) (0.06) (1-0.5x0.06)=8.90 √

(

)(

) HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS Se propone un peralte de 50 cm Determinación del peralte: (por flexión transversal) Considerando un ancho unitario.

(

)

Peralte por flexión: √ Para: ρmin=0.0026 ρmin=0.75ρb =0.015 si ρ=0,0026 (

)

Ku= (0.9) (170) (0.06) (1-0.5x0.06)=8.90 √

(

)(

)

Rige el peralte de 50 cm. Revisión de la sección por cortante: Como viga: HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

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( (

)(

)(

)(

)√ )√

Con d=105 cm

Por equilibrio vertical VCR + P´-Pu = 0 √ √

(

)

(

) (

)

d2 + 45.98d - 1469.73= 0 SOL. d = 22 cm Diseño por flexión en el sentido longitudinal: Para Mu= 26.76 ton –m en el paño de la columna central El peralte de 105 cm se obtuvo con un porcentaje de 0.0026, por lo que el área de acero se obtendrá con dicho porcentaje As= 0.0026x150x105 = 40.95 cm2 HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS Con varilla del # 6 (3/4”), as= 2.85 cm2 (

)(

)

Colocar # 6 @ 10cm Diseño de la zapata en el sentido transversal.

Franja de refuerzo transversal La presión neta de apoyo factorizada en la dirección transversal es: COLUMNA CENTRAL ⁄ (

)(

)

As= 0.0026 x 150 x 105 = 40.95 cm2

Se debe realizar la revisión de la longitud de desarrollo para las varillas de tensión, así como la revisión por aplastamiento.

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Trabajos citados Diseño de cimentaciones Dr. Ing. Jorge. Alva Hurtado.

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UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS 3.3. DISEÑO DE ZAPATAS CON CONTRATRABES. Zapatas Corridas Con Contratabe. Las contratrabes se recomiendan cuando el peralte por flexión o por cortante resulta relativamente grande o bien como ya se mencionó, para darle mayor rigidez a la cimentación y con esto disminuir los asentamientos diferenciales. Procedimiento. 1. Establecer limitaciones de acuerdo al reglamento que se use. 2. Determinar la posición de la resultante del sistema de cargas. 3. Dimensionamiento preliminar. 4. Calcular y revisar las presiones de contacto. 5. Diseñar por flexión y revisar por cortante de la losa como viga ancha. 6. Analizar la contra trabe. En este caso se sugieren dos etapas. a).- Analizar la viga cargada con las presiones de contacto y apoyada en columnas. Cuando dicha viga sea continua se sugiere el método de distribución de momentos para su análisis o usar un programa de computadora de análisis estructural de vigas. b).- Analizar la viga sujeta a cargas Pv (cortantes desequilibrados), éstas cargas se obtienen de la diferencia de las reacciones obtenidas en el caso (a) que llamamos Q y las descargas a la cimentación P llevadas por las columnas (datos), para el análisis de estas vigas llamadas flotantes se sugiere el método de N.M. Newmark. Finalmente se superponen los diagramas de momentos y cortantes de los casos (a) y (b), obteniendo así, los diagramas para diseño. 7.- Diseñar la Contra trabe. 8.- Armado.

Trabajos citados Principios de Ingeniería de Cimentaciones HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS Braja M. Das Cuarta ed.

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UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS 3.4. DETALLES CONSTRUCTIVOS. ZAPATA CORRIDA Estos cimientos constituyen un apoyo continuo bajo los muros a la vez que forman una retícula rígida en la base de la casa que le da solidez y le permite a todos los muros formar una sola unidad. Las zapatas están formadas por dos elementos: zapata y trabe de repartición. (Ver figura 9-5).

La cadena o trabe de repartición tiene como función ligar o unir los muros en su base formando una retícula. Lo más conveniente será que esta retícula esté formada por rectángulos cerrados.

Figura 9-5 Para lograr la integración deseada de la retícula de cimentación es necesario que las trabes de cimentación se unan en las esquinas o en las cruces como se indica (los anclajes en escuadra y dobleces se tratan en un capítulo aparte).

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Figura 9-6. Zapata central

Figura 9-7. Zapata de colindancia.

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UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS Para asegurarse de que durante el colado de la zapata no se contamine el concreto o el suelo absorba el agua de la mezcla, es conveniente construir una plantilla que haga las veces de molde por la parte inferior (figura 9-11). La plantilla puede construirse con una mezcla de concreto muy pobre o bien con pedacería de piedras o tabiques api sonados (figuras 9-8, 9-9 y 9-10).

Figura 9-8. Plantilla de concreto pobre. Figura 9-9. Plantilla de pedacería de piedra

Figura 9-10. Plantilla de tabiques apisonados. En el caso de que, por la pendiente del terreno, sea necesario hacer escalonamientos en la cimentación, siempre deberá apoyarse esta última sobre HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS suelo firme. Se ocasionarían problemas graves a la casa si una parte de la cimentación se apoyará sobre un suelo diferente a aquel donde se apoya el resto (figura 9-12). Los escalonamientos de la zapata y la trabe de coronamiento podrán hacerse en los castillos, los cuales tendrán que desplantarse desde el cimiento más bajo (figura 9-13).

Figura 9-11. El concreto no debe contaminarse con el suelo ni el suelo debe absorber agua de la mezcla.

Figura 9-12. El apoyo sobre suelo diferente causa problemas HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.

UNIDAD III DISEÑO DE ZAPATAS CORRIDAS Los castillos deberán siempre anclarse en la parte más baja de la cimentación, es decir, en la cadena de repartición. Su armado deberá colocarse antes del colado de las zapatas. Será necesario planear los lugares por donde las tuberías de instalaciones atraviesen las zapatas para que durante su colado se deje un hueco con el respectivo refuerzo. Es muy conveniente impermeabilizar las coronas de las zapatas para evitar humedad y salitre en los muros.

Figura 9-13. Castillos.

Trabajos citados http://www.elconstructorcivil.com/2012/05/zapatas-corridas-de-concretoarmado.html

BIBLIOGRAFÍA Diseño de Estructuras de Cimentación Luis Garza Vásquez Diseño de cimentaciones Dr. Ing. Jorge. Alva Hurtado. Principios de Ingeniería de Cimentaciones Braja M. Das Cuarta ed. http://www.elconstructorcivil.com/2012/05/zapatas-corridas-de-concretoarmado.html HERNÁNDEZ ESCOBAR RODOLFO OMAR N.C.10500054 INGRIA. CIVIL.