• Zapatas Profundas

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    14-Jun-2015

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Construcciones civiles

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<p>Zapatas Zapatas profundas Suelo superficial de baja calidad Ej. pilotes</p> <p> Zapatas superficiales Zapatas para muro Zapatas para columnas</p> <p> Distribucin de presiones de contacto Distribucin real vs. Modelo (carga axial concntrica)</p> <p>Modelo suelo</p> <p>Real granular</p> <p>Real cohesivo</p> <p>Zapatas Distribucin de presiones de contacto en zapata excntrica Se asume zapata rgida Tensiones de traccin no pueden ser resistidas por el suelo</p> <p>e*</p> <p>e*</p> <p>qmax =min</p> <p>P Mc A I</p> <p>qmax =</p> <p>2P 3bm</p> <p>1</p> <p>Zapatas Distribucin de presiones de contacto en zapata excntrica (flexin biaxial) Zona achurada (zapata rectangular) define posicin de carga excntrica que slo produce compresin (mayor que cero) Zona de presin cero (por no tener capacidad a traccin) es posible, pero no deseable: Puede promover volcamiento No utiliza toda la zapata para resistir las fuerzas externas (compresin)Presin en el suelo (flexin uniaxial) Zona sin presin cero (flexin biaxial)</p> <p>Zapatas Dimensionamiento de zapatas Suelo:Presin suelo Presin zapata</p> <p> No se debe sobrepasar la capacidad admisible (admservicio) del suelo (considera factores de seguridad usar cargas de servicio) Capacidad admisible considera las cargas de la estructura y debe descontar las presiones bajo el nivel de suelo (dimensin de Presin zapata desconocida)</p> <p> Diseo zapata Considera la presin de reaccin del suelo (flexin y corte) La reaccin del suelo slo contempla las cargas de la estructura (accin y reaccin de cargas bajo nivel suelo) Altura sobre refuerzo inferior</p> <p>total sobre el suelo</p> <p>Presin carga axial</p> <p> d 150 mm (zapata sobre suelo) d 300 mm (zapata sobre pilotes)</p> <p>Presin neta sobre zapata</p> <p>Presin carga axial</p> <p>2</p> <p>Zapatas Zapata para muros con carga axial Momento mximo ocurre al centro del muro, pero la rigidez del muro limita la fisuracin Diseo en la cara del muro (seccin 1-1)1 2 M u = qu ( b a ) (por unidad de largo) 8En muros de albailera la rigidez podra ser menor generando mximos momentos en el centro del muro</p> <p> Corte mximo se considera a d de la cara del muro b a Vu = qu d 2 muro (por unidad de largo)</p> <p> Zapata para columnascolumna</p> <p>Zapata tradicional</p> <p>escalonada</p> <p>inclinada</p> <p>Zapatas Zapata para columnas La altura d de la zapata queda habitualmente controlada por corte (equivalente a vigas) o punzonamiento (corte en dos direcciones) bo = permetro de lazona crtica (abcd)</p> <p> No se requiere armadura de corte mnimaVu Vc (notar que compara a Vc y no Vn )</p> <p>d/2 = distancia media de la zona de falla por punzonamiento d = altura disponible de refuerzo de traccin</p> <p> Capacidad de corte (equivalente a vigas) En seccin ef de la figura Ecuacin tradicional de corte (o versiones ms sofisticadas)Vc = 0.17 f 'c bef dbef = ancho de la zapata (dist. ef) a d de la columna</p> <p>3</p> <p>Zapatas Zapata para columnas Capacidad de corte por punzonamiento Tiende a aumentar por compresin de la carga axial y los esfuerzos producidos por flexin en ambas direcciones de la zapata V = 0.33 f ' b d bo = permetro de lac c o</p> <p>zona crtica (abcd)</p> <p> En el caso de columnas con secciones transversales muy alargadas el aumento es menor a = lado largo = relacin de lados de la columna =</p> <p> 2 Vc = 0.17 1 + f 'c bo d </p> <p>b</p> <p>a b</p> <p>columna</p> <p>40 s = 30 20 La capacidad al corte por punzonamiento viene dada por el menor valor de las tres ecuaciones anteriores (S.11.12.2)f 'c bo d</p> <p> En el caso bo/d es grande el aumento es menor d Vc = 0.17 1 + s 2bo </p> <p>Diseo Criterio de diseoSn Su , S = flexin, corte, etc.capacidad nominal minorada demanda mayorada</p> <p> : coeficiente de reduccin de resistencia1. Traccin axial 2. Flexin 3. Compresin (columnas) - con estribos - zunchadas (espiral) - cargas axiales pequeas 4. Corte y torsin 5. Aplastamiento hormign ACI 318-95 0.9 0.9 0.7 0.75 0.7 0.75-0.9 0.85 0.7 ACI 318-05 0.9 controlada en 0.9 traccin 0.65 0.7 0.75 0.65 S.9.3.2controlada en compresin</p> <p>4</p> <p>Zapatas para columnas Conexin a zapata Capacidad al aplastamiento Tiende a aumentar por efecto de confinamiento (compresin) dado por el hormign adyacente al rea cargada A Pn = 0.85 f 'c A1 2 0.85 f 'c A1 2 A1 Diseo Pu Pn = 0.7 ACI 318-95 0.65 ACI 318-05</p> <p> Refuerzo interfaz (columnazapata)As = 0.005 AgAg = rea de la columna As = rea de refuerzoA2 medida en este plano A2 = rea de la base inferior del mayor tronco de pirmide (pendiente 2:1) contenida dentro del apoyo</p> <p>{</p> <p>A2</p> <p> Chequear largos de desarrollo y traslape (compresin y traccin)</p> <p>Zapatas para columnas Refuerzo en flexin Diseo en la cara de columna de hormign Diseo en la mitad de los bordes de la placa base y columna de acero Cuanta mnima de flexin Temperatura y retraccin de fraguado (S.7.12)Columna de hormign</p> <p>Seccin de anlisis a flexin (eje ef) Seccin de anlisis a flexin (eje cd)</p> <p>0.0020, si f y =280 o 350 MPa min = si f y =420 MPa 0.0018,</p> <p>En trminos del rea bruta: =As/bh</p> <p>Placa base Columna de acero</p> <p> Aunque para zapatas de espesor uniforme (S.10.5.4) no se requiere cumplir con la cuanta mnima tradicional de flexin (1.4/f y) algunos consideran (Nilson, 1999) adecuado usarla</p> <p> Espaciamiento (S.10.5.4)</p> <p>s 3h, h = espesor de la zapata 450 mm</p> <p>{</p> <p>5</p> <p>Zapatas para columnas Refuerzo en flexin Zapata cuadrada Armadura distribuida (uniforme) Usar d promedio para determinar M n</p> <p> Zapata rectangular Armadura distribuida (uniforme) en lado largo Armadura concentrada en zona central (zona de mayor curvatura) del lado corto (As=Acentral+Alateral)Acentral = 2 As 1 + 1Acentral = armadura de la franja central de ancho b As = armadura total de flexin</p> <p>a = lado largo b</p> <p>b</p> <p>columna Franja central del lado corto</p> <p>1 =</p> <p>a 1 b</p> <p>Zapatas Zapatas combinadas Zapata superficial de ms de una columna o muro Ej.: fundacin reticular, losa de fundacin Aumenta la capacidad a carga axial y mejora ostensiblemente la capacidad a flexin Aumenta la rigidez del sistema de fundacin, disminuyendo asentamientos diferenciales que pueden afectar la integridad de la estructura Las losas de fundacin pueden estudiarse como losas apoyadas en columnas con carga distribuida (losa sin vigas)</p> <p>6</p> <p>Zapatas Zapatas combinadas Zapata superficial de ms de una columna o muro En caso de gran distancia entre columnas o baja rigidez de la fundacin el supuesto de deformaciones uniformes en el suelo puede no ser adecuado (elementos finitos, viga en fundacin elstica, etc.)</p> <p>Asentamiento Reaccin suelo</p> <p>Diagrama momento</p> <p>Zapatas Combinadas Zapatas para 2 columnas Se recomienda coincidir el centro de rea de la zapata con la carga resultante para minimizar inclinaciones (presin uniforme) Es comn tambin conectar zapatas por medio de vigas para disminuir sus rotaciones</p> <p>7</p> <p>Zapatas Combinadas Zapatas para 2 columnas Eje longitudinal: Carga uniforme genera mximo refuerzo longitudinal Diseo a flexin Diseo al corte directo Diseo al corte por punzonamiento A continuacinDistribucin de carga Refuerzo transversal Refuerzo longitudinal</p> <p> Eje transversal: Carga uniforme, pero concentrada bajo columnas (rea tributaria con permetro a ~d/2 de la columna) genera mximo refuerzo transversal (a diferencia de distribuirlo en toda la fundacin)</p> <p>Viga longitudinal</p> <p>Viga transversal</p> <p>Zapatas Combinadas Eje longitudinal: Diseo al corte (punzonamiento) Flexin excntrica (carga columna vs reaccin del terreno) respecto del centro de corte de la seccin crtica puede introducir tensiones de corte por torsin en el anlisis de punzonamientoTensiones debido a v M u</p> <p> f Mu</p> <p> vMuTransferencia de momentos a la columna</p> <p>Pu2</p> <p>M u = Pu1 x1 Pu 2 x2 =</p> <p>columna</p> <p>Seccin crtica Centroide de corte Centroide de corte x1</p> <p>Vu bo d</p> <p>x2</p> <p>Tensiones debido a Vu</p> <p>=</p> <p> v M uc Jc</p> <p>Pu1 Tensiones debido a vMu (torsin)</p> <p>8</p>