cimentaciones superficiales - ing. eduardo cabrejos de la cruz

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.



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.



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.

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.



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.


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



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.



Pueden sercentradas oexcntricasy resistenslo cargaaxial ymomento


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.



Evitan el efecto deexcentricidad, no soneconmicas. Puedenser : Exteriores

Interiores.



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.



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.



Zapatas continuas, se usan para soportar:

muros estructurales oplacas que llevan cargas deotros pisos.

Muros no estructurales

Lneas de columnas



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.



Cuando las cargas songrandes y no es posibleusar zapatas aisladas.

Para reducir elasentamiento diferencial.

Cuando no se puede usarpilotes.


Cimentacin ProfundaCimentacin ProfundaCimentacin profunda.

zapatas sobre piloteszapatas sobre piloteszapatas sobre pilotesCaissonsCaissonsCaissons

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Cimentacin ProfundaCimentacin Profunda


Zapatas sobre pilotes.Son losas delgadasusadas para amarrarun grupo de pilotes ytransmitir las cargasde las columnas a lospilotes y estos al suelode fundacin.


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.


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..



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.



Caso 1: Carga Axial sin momento

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Caso 2: Carga Axial y momento en una direccin



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Distribucin de presiones del sueloDistribucin de presiones del sueloe = emx


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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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



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




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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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


Alternativamente:

20





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ZapatasescalonadasSe deben llenarntegramente, nopor partes

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Zapatas aisladasZapatas aisladasDiseoDiseo




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 .



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 (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.


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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La fuerza cortante ltima en laseccin m-m pude ser calculada

dcLbqV

22 uu



27



bf.Vd

c

u

530

Si no hay refuerzo por corte,entonces d puede serchequeado, asumiendo

Vu = Vc


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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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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La cuanta mnima requerida en flexin es 14/fy

bdf

f.Asy

c

mn

70



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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Distribucin de la armaduraDistribucin de la armadura

DiseoDiseo


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Zapatas aisladas

Detalletpico dearmadodezapatasaisladas



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



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.



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


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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