DISEÑO DE ZAPATAS
YET.QUI.VE. LUIS.G.O.P.
QUIOCH INGENIEROS S.A.C.
DISEÑO DE ZAPATAS
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DISEÑO DE ZAPATAS ACI 308-05
Una zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede
ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a
compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto)
situado bajo los pilares de la estructura. Su función es transmitir al terreno las
tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla.
Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o
losas de cimentación.
ZAPATAS AISLADAS
Empleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la
excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada. Esta última condición se
cumple mucho mejor en los pilares no perimetrales de un edificio. Las zapatas
aisladas según su relación entre el canto y el vuelo o largo máximo libre pueden
clasificarse en:
Construcción de una cimentación por zapata asilada
Zapatas rígidas o poco deformables.
Zapatas flexibles o deformables.
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Y según el esfuerzo vertical esté en el centro geométrico de la zapata se
distingue entre:
Zapatas centradas.
Zapatas excéntricas.
Zapatas irregulares.
Zapatas colindantes
El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobación de
la capacidad portante de hundimiento, la comprobación del estado de equilibrio
(deslizamiento, vuelco), como la comprobación resistente de la misma y su
asentamiento diferencial en relación a las zapatas contiguas.
ZAPATAS COMBINADAS
A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino
excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con
grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para
prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o
combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante
vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentación.
Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o
zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas.
Por su propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de
atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas, constituye un caso de
zapatas combinadas.
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ZAPATAS CORRIDAS O CONTINUAS
Se emplea normalmente este tipo de cimentación para sustentar muros de carga, o pilares
alineados relativamente próximos, en terrenos de resistencia baja, media o alta. Las zapatas
de lindero conforman la cimentación perimetral, soportando los pilares o muros
excéntricamente; la sección del conjunto muro-zapata tiene forma de para no invadir la
propiedad del vecino. Las zapatas interiores sustentan muros y pilares según su eje y la
sección muro-zapata tiene forma de T invertida; poseen la ventaja de distribuir mejor el peso
del conjunto.
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MODELO DE DISEÑO CON HOJA “EXCEL 2013”
PROYECTO :
Elaborado:
DISEÑO DE ZAPATA
DATOS:
σt= 3.50 Kg/cm2
S/C= 500.0 Kg/m2
Hf= 2.00 m
PD= 180.0 Tn
PL= 65.0 Tn
MD= 0.000 Tn-M
ML= 0.000 Tn-M
F´c= 210.0 Kg/cm2
Fy= 4200.0 Kg/cm2
ɣm= 2.10 Tn/m3
Columna
t1= 80.00 cm
t2= 55.00 cm
αs= 40 solado = 10 cm
1.0 DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA
Esfuerzo Neto del terreno σn= σt - ɣmxHf - S/C σn = 30.30 Tn/m2
Area de la zapata P= PD+PL = 245.00 Tn Az = P/σn = 8.09 m2
T=Az^1/2 + (t1-t2)/2 = 2.97 m 3.00 m
Az ´= 8.25 m2
S=Az^1/2 - (t1-t2)/2 = 2.72 m 2.75 m
debe cumplir que Lv1 = 1.10 Lv1 = Lv2
Lv2 = 1.10 CONFORME
Reaccion Neta del Terreno
Pu= 1.4PD + 1.7PL = 362.50 Tn = 43.94 tn/m2
Dimensionamiento de la altura Hz de la zapata por punzonamiento
1.1 Condicion de Diseño Vu = 0.75xVc
βc= D mayor/D menor = 1.45 CONFORME
Vc=0.75x1.06x(f´c)^0.5xb0xd ^ b0=2x(d+t1)+2x(d+t2)
Vc=0.75x1.06x10(f´c)^0.5x(4d+2(t1+t2))xd
Vu=Pu-Wux(d+t1)x(d+t2) d= 0.535 m
HZ MIN 0.0.535M
Hz = d+7.5+1.91 = 62.91 cm Hz= 65 cm d´= = 55.59 cm
Verificacion de Cortante Vdu=(WuxS)x(Lv-d´) = 65.75 tn Vc > Vdu
Vc=0.75*0.53*(f´c)^0.5*10*b*d = 88.06 tn Conforme
Wnu = Pu/Az =
CALCULO DEL VALOR
USAR
Lv1 = Lv2
CONSTRUCCIONES II - DISEÑO DE ZAPATA AISLADA
DISEÑO DE ZAPATA AISLADA ACI 308-05
1Z -
YETCHAN QUISPE VERA
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2.0 DISEÑO POR FLEXION
Mu=(WuxS)x(lv^2)/2 = 73.10 tn-m As (cm2) a (cm)
38.66 3.31
As=(Mu*10^5)/(Ø*fý*(d-a/2) 35.86 3.07 As= 35.77 cm2
35.78 3.06
a=(As*fý)/(0.85*f´c*b) 35.77 3.06
Verificacion de As min As min=0.0018*b*d 27.52 cm2
As= 35.77 > 27.52 =As min Conforme
As en Direccion Transversal
Ast=AsxT/S 39.03 cm2
13 Ø Ø 3/4" @ 0.22
Propuestas para la Colocion del Acero
14 Ø Ø 3/4" @ 0.22
As EN LA DIRECCION S 2.75 m T
As cantidad @ (m) CONDICION
Ø 3/8" 50 0.05 No Cumple
Ø 1/2" 28 0.10 No Cumple
Ø 5/8" 18 0.15 cumple
Ø 3/4" 13 0.22 cumple
Ø 1 " 7 0.43 cumple 3.00 m
S
Ast EN LA DIRECCION T
As cantidad @ (m) CONDICION
Ø 3/8" 55 0.05 No Cumple
Ø 1/2" 30 0.10 No Cumple
Ø 5/8" 20 0.15 cumple
Ø 3/4" 14 0.22 cumple
Ø 1 " 8 0.43 cumple
0.65 m
3.00 m
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MODELO DE DISEÑO CON SOFTWARE “SAFE V.12.3.2”
Iniciando el modelo SAFE V.12.32
Módulo de balastro. El módulo de balasto es una magnitud asociada a la rigidez
del terreno, para esfuerzo admisible del terreno de estudio (ef= 3.5kg/cm2) sería
igual a ( 7kg/cm3 = 7000 ton/m3)
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Eligiendo una plantilla nueva y configurando los modelos en unidades de trabajo
Y elegimos la opción (SINLGE FOOTING). Y guardamos en una carpeta
específica.
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Es importante cambiar las unidades de trabajo en el siguiente modelo a diseñar ue
en este caso sería (ton,m,cm)
Ahora es importante considerar las dimensiones de la zapata y las condiciones de
carga planteadas para este ejemplo.
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Insertamos las propiedades del suelo y modificar
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Cambiamos las condiciones de diseño de la zapata y luego considerar el valor del
tipo de concreto (fc=210kg/cm2)
Cambiamos las condiciones de diseño de la columna y luego considerar el valor
del tipo de concreto (fc=210kg/cm2) y acero (fy=4200kg/cm2)
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Asignamos las cargas de diseño (DEAD=180ton , LIVE=65ton) y las condiciones
de área de la columna (0.55m x 0.80m) en un área de (0.40m2) para ambos casos
y reemplazamos los valores tal como indica las imágenes
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Una vez insertada todos las condiciones de toda el área de la zapata ahora
visualicemos todos los componentes ya instalados previos al modelo
Insertamos la condiciones de sobre carga sobre la placa de la zapata aislada
según se ve en la imagen.
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Guardamos el modelo y analizamos (RUN ANALYS)
Verificamos los asentamientos de las dimensiones de la zapata y posteriormente
el punsonado que se genera por el propio pesa de la estructura
Verificamos las reacción del terreno, usando los comandos Display → Show
reaction Forces
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Verificamos las reacción del terreno, el cual debe ser menor al Qn a lo largo de toda
el área de zapata, distinguiendo claramente el área del pedestal, en nuestra revisión
obtenemos 25.073 ton/m2 como máximo, siendo menor al Qn = 43.94 ton/m2
calculado, por lo que nuestra primera verificación es correcta.
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Ahora visualicemos la distribución de los Aceros en la zapata de diseño. Display –
Show Slab Desing
En función a los parámetros establecidos diseño y distribución de aceros según
detalle de varillas
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