criterios-diseño zapata aislada (actualizada oct. 2014)

INGENIERÍA DE FUNDACIONES

ÍNDICE

TEMA I : FUNDACIONES DIRECTAS.TEMA I : FUNDACIONES DIRECTAS.TEMA I : FUNDACIONES DIRECTAS.TEMA I : FUNDACIONES DIRECTAS.

ZAPATAS AISLADASZAPATAS AISLADASZAPATAS AISLADASZAPATAS AISLADAS

1. HIPÓTESIS FUNDAMENTALES

2. TIPOS DE FUNDACIONES DIRECTAS Y USOS ESPECIFICOS

3. GENERALIDADES DE FUNDACIONES DIRECTAS (ZAPATAS)

4. CRITERIOS DE DISEÑO

Prof. Gerlys Velásquez

5. DISEÑO DE ACERO

FUNDACIONES DIRECTAS

1.1.1.1. HIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALES

ESTABLECEESTABLECEESTABLECEESTABLECE QUEQUEQUEQUE LALALALA PRESIÓNPRESIÓNPRESIÓNPRESIÓN DEDEDEDE CONTACTOCONTACTOCONTACTOCONTACTO ENENENEN UNUNUNUN PUNTOPUNTOPUNTOPUNTO

ENTREENTREENTREENTRE ELELELEL SUELOSUELOSUELOSUELO YYYY LALALALA FUNDACIÓN,FUNDACIÓN,FUNDACIÓN,FUNDACIÓN, ESESESES DIRECTAMENTEDIRECTAMENTEDIRECTAMENTEDIRECTAMENTE

PROPORCIONALPROPORCIONALPROPORCIONALPROPORCIONAL ALALALAL ASENTAMIENTOASENTAMIENTOASENTAMIENTOASENTAMIENTO OOOO DEFLEXIÓNDEFLEXIÓNDEFLEXIÓNDEFLEXIÓN DELDELDELDEL PUNTOPUNTOPUNTOPUNTO....

1. 11. 11. 11. 1 HIPÓTESIS DE WINKLER (1867)HIPÓTESIS DE WINKLER (1867)HIPÓTESIS DE WINKLER (1867)HIPÓTESIS DE WINKLER (1867)


1.1.1.1. HIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALESHIPÓTESIS FUNDAMENTALES

1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 HIPÓTESIS DE LA RIGIDEZ INFINITAHIPÓTESIS DE LA RIGIDEZ INFINITAHIPÓTESIS DE LA RIGIDEZ INFINITAHIPÓTESIS DE LA RIGIDEZ INFINITA

ESTABLECEESTABLECEESTABLECEESTABLECE QUEQUEQUEQUE LALALALA RELACIÓNRELACIÓNRELACIÓNRELACIÓN INERCIAINERCIAINERCIAINERCIA ENTREENTREENTREENTRE LONGITUDLONGITUDLONGITUDLONGITUD ESESESES DEDEDEDE

TALTALTALTAL MAGNITUDMAGNITUDMAGNITUDMAGNITUD QUEQUEQUEQUE PUEDEPUEDEPUEDEPUEDE CONSIDERARSECONSIDERARSECONSIDERARSECONSIDERARSE COMOCOMOCOMOCOMO ELEMENTOSELEMENTOSELEMENTOSELEMENTOS

INFINITAMENTEINFINITAMENTEINFINITAMENTEINFINITAMENTE RIGIDOS,RIGIDOS,RIGIDOS,RIGIDOS, CONSIDERANDOCONSIDERANDOCONSIDERANDOCONSIDERANDO QUEQUEQUEQUE SESESESE PUEDEPUEDEPUEDEPUEDE

DESPRECIARDESPRECIARDESPRECIARDESPRECIAR SUSUSUSU DEFORMACIÓNDEFORMACIÓNDEFORMACIÓNDEFORMACIÓN PORPORPORPOR FLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓN....



SESESESE CONSIDERACONSIDERACONSIDERACONSIDERA QUEQUEQUEQUE ELELELEL SUELOSUELOSUELOSUELO NONONONO ADMITEADMITEADMITEADMITE TRACCIÓNTRACCIÓNTRACCIÓNTRACCIÓN PORPORPORPOR LOLOLOLO

TANTOTANTOTANTOTANTO ENENENEN AQUELLASAQUELLASAQUELLASAQUELLAS ZONASZONASZONASZONAS DEDEDEDE CONTACTOCONTACTOCONTACTOCONTACTO DONDEDONDEDONDEDONDE SESESESE GENERANGENERANGENERANGENERAN

TRACCIONESTRACCIONESTRACCIONESTRACCIONES LASLASLASLAS FUNDACIONESFUNDACIONESFUNDACIONESFUNDACIONES TENDERANTENDERANTENDERANTENDERAN AAAA SEPARARSESEPARARSESEPARARSESEPARARSE DELDELDELDEL

SUELOSUELOSUELOSUELO....

1. 31. 31. 31. 3 HIPÓTESIS DE INCAPACIDAD DEL SUELO HIPÓTESIS DE INCAPACIDAD DEL SUELO HIPÓTESIS DE INCAPACIDAD DEL SUELO HIPÓTESIS DE INCAPACIDAD DEL SUELO

PARA RESISTIR TRACCIONESPARA RESISTIR TRACCIONESPARA RESISTIR TRACCIONESPARA RESISTIR TRACCIONES



2.2.2.2. TIPOS DE FUNDACIONES DIRECTAS Y USOS ESPECIFICOS TIPOS DE FUNDACIONES DIRECTAS Y USOS ESPECIFICOS TIPOS DE FUNDACIONES DIRECTAS Y USOS ESPECIFICOS TIPOS DE FUNDACIONES DIRECTAS Y USOS ESPECIFICOS



ConConConCon elelelel análisisanálisisanálisisanálisis dededede lalalala zapatazapatazapatazapata sesesese determinandeterminandeterminandeterminan laslaslaslas dimensionesdimensionesdimensionesdimensiones enenenen plantaplantaplantaplanta

dededede lalalala fundación,fundación,fundación,fundación, asíasíasíasí comocomocomocomo susususu formaformaformaforma.... ElElElEl análisisanálisisanálisisanálisis dependedependedependedepende

principalmenteprincipalmenteprincipalmenteprincipalmente dededede loslosloslos siguientessiguientessiguientessiguientes factoresfactoresfactoresfactores::::

� MagnitudMagnitudMagnitudMagnitud dededede laslaslaslas CargasCargasCargasCargas dededede ServicioServicioServicioServicio quequequeque debedebedebedebe resistirresistirresistirresistir (Q)(Q)(Q)(Q)....

� CalidadCalidadCalidadCalidad deldeldeldel suelosuelosuelosuelo dededede fundaciónfundaciónfundaciónfundación yyyy sussussussus esfuerzosesfuerzosesfuerzosesfuerzos admisiblesadmisiblesadmisiblesadmisibles ((((.... adm))))

� ProfundidadProfundidadProfundidadProfundidad deldeldeldel EstratoEstratoEstratoEstrato enenenen elelelel cualcualcualcual sesesese apoyaapoyaapoyaapoya lalalala basebasebasebase (D(D(D(Df))))....

DEPENDE DEL ESTUDIO DEL

SUELO


3.3.3.3. GENERALIDADES DE FUNDACIONES GENERALIDADES DE FUNDACIONES GENERALIDADES DE FUNDACIONES GENERALIDADES DE FUNDACIONES

DIRECTAS (ZAPATAS)DIRECTAS (ZAPATAS)DIRECTAS (ZAPATAS)DIRECTAS (ZAPATAS)


DfDfDfDf:::: ProfundidadProfundidadProfundidadProfundidad dededede lalalala CotaCotaCotaCota enenenen elelelel cualcualcualcual sesesese apoyaapoyaapoyaapoya lalalala basebasebasebase ....

DDDDffff //// BBBB ≤≤≤≤ 1111 mmmm

1111 <<<< DDDDffff //// BBBB ≤≤≤≤ 5555 mmmm

DDDDffff //// BBBB >>>> 5555 mmmm

FundaciónFundaciónFundaciónFundación SuperficialSuperficialSuperficialSuperficial

FundaciónFundaciónFundaciónFundación SubSubSubSub----SuperficialSuperficialSuperficialSuperficial óóóó SemiSemiSemiSemi----ProfundasProfundasProfundasProfundas

FundaciónFundaciónFundaciónFundación profundaprofundaprofundaprofunda


3.3.3.3. GENERALIDADES DE FUNDACIONES DIRECTAS (ZAPATAS)GENERALIDADES DE FUNDACIONES DIRECTAS (ZAPATAS)GENERALIDADES DE FUNDACIONES DIRECTAS (ZAPATAS)GENERALIDADES DE FUNDACIONES DIRECTAS (ZAPATAS)


HHHH ≥≥≥≥ 30303030 cmcmcmcm

BBBB ≥≥≥≥ 1111....00000000 mmmm

� DimensionesDimensionesDimensionesDimensiones MínimasMínimasMínimasMínimas dededede unaunaunauna FundaciónFundaciónFundaciónFundación


SEGÚN CAPITULO 15 NORMA

COVENIN 1753 - 2006



� RecubrimientoRecubrimientoRecubrimientoRecubrimiento enenenen unaunaunauna fundaciónfundaciónfundaciónfundación ((((r))))

HHHH ==== dddd + r

r = 7,5 cm (NORMA)

r = 5 cm (Base P/P)




4.4.4.4. CRITERIOS DE DISEÑOCRITERIOS DE DISEÑOCRITERIOS DE DISEÑOCRITERIOS DE DISEÑO

� CálculoCálculoCálculoCálculo deldeldeldel ÁreaÁreaÁreaÁrea dededede lalalala ZapataZapataZapataZapata EnEnEnEn Planta(A)Planta(A)Planta(A)Planta(A)

El área de apoyo de la base de la

fundación se determina a partir

de las fuerzas sin mayorar

(Carga de Servicio = Ps) y el

esfuerzo permisible sobre el

suelo.




� FactorFactorFactorFactor deldeldeldel pesopesopesopeso propiopropiopropiopropio dededede lalalala basebasebasebase yyyy rellenorellenorellenorelleno dededede tierratierratierratierra

Factor del peso propio de la base y relleno de tierra

( ) depende de la cota en la cual se apoya la base

de la fundación, esto es:




� CálculoCálculoCálculoCálculo dededede lalalala alturaalturaalturaaltura dededede lalalala ZapataZapataZapataZapata (H)(H)(H)(H)

El dimensionamiento del

elemento de la fundación

(h) se calcula para que

resista las cargas

mayoradas (Pu) y las

reacciones inducidas. Para

ello se debe Chequear:




� REVISIÓNREVISIÓNREVISIÓNREVISIÓN PORPORPORPOR RIGIDEZRIGIDEZRIGIDEZRIGIDEZ

* SE DEBE CUMPLIR:

H > S

3



AREA

RESISTENTE

(Ar)

CORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA QUE SOPORTACORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA QUE SOPORTACORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA QUE SOPORTACORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA QUE SOPORTA

COLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETO


� REVISIONREVISIONREVISIONREVISION DEDEDEDE CORTANTECORTANTECORTANTECORTANTE UNIDIRECCIONALUNIDIRECCIONALUNIDIRECCIONALUNIDIRECCIONAL


AREA CRITICA (Ac)




SE DEBE CUMPLIR: Vu < ØVc



De donde:De donde:De donde:De donde:



SE DEBE CUMPLIR: Vu < ØVc


CORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA CORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA CORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA CORTANTE UNIDIRECCIONAL EN ZAPATA

QUE SOPORTA COLUMNA METALICAQUE SOPORTA COLUMNA METALICAQUE SOPORTA COLUMNA METALICAQUE SOPORTA COLUMNA METALICA

AREA CRITICA



� PUNZONADOPUNZONADOPUNZONADOPUNZONADO


ZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTA

COLUMNA METALICACOLUMNA METALICACOLUMNA METALICACOLUMNA METALICA

ZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTAZAPATA QUE SOPORTA

COLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETOCOLUMNA O PEDESTAL DE CONCRETO



� PUNZONADOPUNZONADOPUNZONADOPUNZONADO

* SE DEBE CUMPLIR: Vu < ØVc





� REVISIONREVISIONREVISIONREVISION PORPORPORPOR APLASTAMIENTOAPLASTAMIENTOAPLASTAMIENTOAPLASTAMIENTO



LaLaLaLa revisiónrevisiónrevisiónrevisión deldeldeldel aplastamientoaplastamientoaplastamientoaplastamiento consisteconsisteconsisteconsiste enenenen verificarverificarverificarverificar quequequeque laslaslaslas cargascargascargascargas máximasmáximasmáximasmáximas quequequeque

soportansoportansoportansoportan lalalala columnacolumnacolumnacolumna oooo pedestalpedestalpedestalpedestal (Fc(Fc(Fc(Fc1111)))) yyyy lalalala basebasebasebase (Fc(Fc(Fc(Fc2222)))) seanseanseansean mayoresmayoresmayoresmayores quequequeque lalalala cargacargacargacarga límitelímitelímitelímite

dededede lalalala zapatazapatazapatazapata (Pu)(Pu)(Pu)(Pu)....

Se debe Cumplir:Se debe Cumplir:Se debe Cumplir:Se debe Cumplir:

00,21

2 ≤A

A


� REVISIONREVISIONREVISIONREVISION PORPORPORPOR APLASTAMIENTOAPLASTAMIENTOAPLASTAMIENTOAPLASTAMIENTO

SE DEBE VERIFICAR:



uc PAcfF ≥×××= 11 '85.0φ

uc PAAAcfF ≥××××= 2112 /'85.0φ


A1 = Área de la sección de la columna o pedestal

A2 = Es el área de la base sometida a esfuerzo deaplastamiento con relación de 2:1


� REVISIONREVISIONREVISIONREVISION PORPORPORPOR FLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓN

SE DEBE CUMPLIR:


SeSeSeSe debedebedebedebe verificarverificarverificarverificar quequequeque elelelel momentomomentomomentomomento límitelímitelímitelímite

(M(M(M(Mu)))) deldeldeldel áreaáreaáreaárea criticacriticacriticacritica aaaa flexiónflexiónflexiónflexión dededede lalalala

zapatazapatazapatazapata seaseaseasea menormenormenormenor quequequeque elelelel MomentoMomentoMomentoMomento dededede

agotamientoagotamientoagotamientoagotamiento dededede lalalala secciónsecciónsecciónsección flexadaflexadaflexadaflexada (M(M(M(Mn))))....

ParaParaParaPara elelelel casocasocasocaso dededede laslaslaslas zapataszapataszapataszapatas

rectangularesrectangularesrectangularesrectangulares sesesese deberádeberádeberádeberá comprobarcomprobarcomprobarcomprobar enenenen

ambasambasambasambas direccionesdireccionesdireccionesdirecciones lolololo antesantesantesantes citadocitadocitadocitado

AREA CRITICA


MnMu ≤


� REVISIONREVISIONREVISIONREVISION PORPORPORPOR FLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓNFLEXIÓN



2

),(),( 2

aBqMu yxuyx ××=

2),(),( ' dBcfMn yxyx ×××= µ

( )ww 0591−×= φµ

bww 7.0=

bww 5.0=

cf

fyw bb '

×= ρ

+×××=

yy

cb ff

f

63006300'

85.01

βρ

1400

'05,11

cf−=β85.01 =β 165,0 β≤

para secciones simplemente armadas

para zonas sísmicas

Se debe cumplir:

En forma simplificada, los valores de MEn forma simplificada, los valores de MEn forma simplificada, los valores de MEn forma simplificada, los valores de Mu y My My My Mn se obtienen aplicando las siguientes Ecuacionesse obtienen aplicando las siguientes Ecuacionesse obtienen aplicando las siguientes Ecuacionesse obtienen aplicando las siguientes Ecuaciones ::::

2/280' cmkgcf ≤si 2/280' cmkgcf >si

5.5.5.5. DISEÑO DE ACERODISEÑO DE ACERODISEÑO DE ACERODISEÑO DE ACERO

� ACEROACEROACEROACERO ÁREAÁREAÁREAÁREA INFERIORINFERIORINFERIORINFERIOR



El diseño del acero a tracción (área inferior) para zapatas aisladas debe

calcularse utilizando la siguiente ecuación :

( )( )

djufy

MuAs yx

yx ×××=

φ,

,

AsAs <min ρρ ≤min

dBAs yxyx ××= ),(min),min( ρ

fy

cf '04.0min ×=ρ

dB

As

yx

yxyx ×

=),(

),(),(ρ

=ju

=minAs

=minρ

=ρ

Se debe cumplir:

Brazo mecánico de la sección.

Acero mínimo.

Cuantía geométrica mínima.

Cuantía geométrica de la zapata

wju 59.01−=

y

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