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MECANICA DE USELOS I INGENIERO PIERO VARGAS
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DISEO DE UNA ZAPATA UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI
DISEO DE UNA ZAPATA
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INTRODUCCION
Para realizar el diseo de una zapata hay que tener en cuenta las dimensiones de la zapata
estn en funcin de la carga transmitida y de la capacidad de carga del suelo, Cuidado con
lo siguiente, una zapata se elige cuando la capacidad de carga de suelo lo pide, no porque
yo quiera o me guste, esto es, si las dimensiones de una mampostera no dan para
absorber las cargas del suelo (respuesta) en ese momento entra el siguiente tipo de
cimentacin que sera la zapata aislado o corrida que sera el siguiente, si ponemos
combinacin de cimentaciones corremos el riesgo de funcionamiento diferente y por
consiguiente que se produzcan asentamientos diferenciales provocando en la
construccin la aparicin de grietas.
Supongamos que conocemos la capacidad de carga del suelo y que por ello elegimos la
zapata, debemos de ver como se transmite la carga al suelo porque por lo regular viene
carga concentrada y momento dando lugar a que la zapata sea en lugar de cuadrada que
sea rectangular y la posicin del armado tambin se pondr en el lugar del momento pero
por abajo y con menor separacin por funcionar a tensin y el acero de arriba que forma
la parrilla solo funciona por temperatura ponindose por especificacin, la columna
tendr patas o prolongacin del acero que se pondr encima de la parrilla perfectamente
amarrado o anclado, la parrilla tendr ganchos cuyo doblez es tambin por especificacin
en funcin del dimetro del acero, debe quedar calzada para evitar la oxidacin del acero
y cumplir con el reglamento sobre el recubrimiento mnimo del acero, el espesor del
concreto est en funcin de la carga y momento transmitido, puede ser supongamos de 9
cm. de espesor, puede tener declives o no y tambin puede tener o no dado, dependiendo
del momento que transmita la carga superior, con lo anterior podrs sacar la cantidad de
acero de la parrilla y la cantidad de concreto cuyo f`c o capacidad de carga que puede ser
de 150, 200, 250, 300 kg/cm2 con este dato sacar el proporcionamiento para 1 m3, al
sacar las dimensiones y espesor de la zapata sale su volumen y por regla de tres sacas la
cantidad de materiales que consumir como es el cemento, arena, grava y agua.
Saludos.
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OBJETIVOS
- Dar a conocer si est correctamente diseada las zapatas que estamos estudiando.
- Aplicar los mtodos aprendidos en clase y ponerlos en prctica.
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UBICACIN
A continuacin daremos a conocer su ubicacin:
- POLITICO:
PROVINCIA : Mariscal Nieto
DISTRITO : Moquegua
CENTRO POBLADO : San Antonio
ASOC. VIV. : Villa Moquegua
Mz. : O5
Lt. : 12 13
Calle : Calle 31
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PLANO DE UBICACIN
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ACCESIBILIDAD
El Centro Poblado Menor de San Antonio est ubicado aproximadamente a
3.00 km al oeste del centro de la ciudad de Moquegua. En este sector el perfil
del terreno presenta una configuracin muy errtica pudindose definir dos
reas predominantes con caractersticas geotcnicas similares. La primera
est conformada por la parte central del CPM San Antonio, la cual se
encuentra asentada sobre antiguos lechos de quebradas que han sido
rellenados por depsitos de material gravoso. La potencia del estrato de grava
superficial en esta zona es mayor a los 4.00 m de profundidad, por debajo del
cual se encuentra la arcilla arenosa o arena arcillosa caracterstica de la
formacin Moquegua Inferior. La grava posee una matriz arenosa y limosa, de
compacidad medio suelta y presenta lentes de arena gruesa de espesores
variables. Este material presenta partculas de 5de tamao predominante y
baja humedad. A pesar de la potencia del estrato de grava, en esta zona se
observan manifestaciones de daos en las edificaciones debido a la
expansin del material arcilloso subyacente.
La segunda zona que se puede representar con un perfil caracterstico est
conformada por las reas cercanas a las laderas de los cerros que se ubican a
ambos lados del CPM San Antonio. En esta zona los estratos de arcilla
arenosa y arena arcillosa de la formacin Moquegua Inferior se encuentran
mucho ms superficiales, llegando a aflorar en las laderas y partes altas de los
cerros. El estrato superficial est constituido tambin por un material gravoso
similar al encontrado en la primera zona, aunque se encuentra ms
estratificado con lentes de arenas gruesas y material fino.
La arcilla limosa a arenosa, que generalmente constituye el terreno de
fundacin de las edificaciones, se encuentra en estado seco y muy rgido,
siendo muy difcil de excavar por lo que los pobladores suelen humedecerla
para poder excavar las zanjas para la cimentacin de sus viviendas. Los
resultados de los ensayos de expansin muestran que estos suelos tienen un
potencial de expansin de hasta 18%, las cuales generan cargas o presiones
de expansin de hasta 4.6 kg/cm2, ocasionando un serio problema a las
edificaciones convencionales.
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CLIMA
El clima del rea es clido y desrtico, correspondiente a la zona de vida Desierto
rido, con una temperatura media anual de 18C
TEMPERATURA
El clima de la zona investigada es soleado
- Mxima: La temperatura mxima registrada en el mes de octubre fue26C
- Mnima: La temperatura mnima registrada en el mes de octubre fue 12 C
PRECIPITACION
Es una zona rida cuyo promedio de precipitacin es de 15.9 mm/ao registrada
en la estacin meteorolgica de Moquegua. Sin embargo, en 1993 se registr una
intensa precipitacin que alcanz valores de 100 mm en 03 das de lluvias,
ocasionando severos daos en viviendas de adobe y material rstico, inundando
calles y avenidas con alturas de hasta 25 cm.
HUMEDAD RLATIVA
La humedad relativa del rea de estudio es de 60%.
VIENTOS
- VELOCIDAD: La mxima velocidad del viento registrada es de 04 nudos en
el mes de Agosto y la menor velocidad durante los meses de Febrero y
Marzo.
- DIRECCIN: La direccin predominante es oeste a este
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GEODINAMICA
EXTERNA:
- DERRUMBES: Con el termino se conoce a una amplia variedad de
movimientos cuesta abajo de suelos y rocas generados por accin de
gravedad en terrenos inclinados o cortes perpendiculares. Los
desplazamientos de rocas o suelos dependen en gran parte de la
inclinacin de los estratos, a mayor inclinacin se incrementa el peligro.
Estos pueden ser ocasionados por la infiltracin de agua, movimientos
ssmicos y por el paulatino debilitamiento al corte por descomposicin de
las rocas, que se llama intemperismo, la desestabilizacin de la pendiente
por remocin de materiales en la parte baja o causada por actividades del
hombre, como el corte de la pendiente para la construccin de carreteras,
canales u otras obras de ingeniera.
INTERNA:
- SISMOS: Debido a su ubicacin prxima a la zona de convergencia de las
placas de Nazca y Amrica del Sur, la zona de estudio ha sido afectada por
muchos movimientos ssmicos desde la antigedad. Considerando la forma
de la actividad ssmica en profundidad, en el borde occidental de Amrica
del Sur se pueden definir 5 regiones:
1) Ecuador,
2) Per norte y central,
3) Sur de Per y norte de Chile (15-27S)
4) Chile central
5) Sur de Chile.
En las zonas 1,3 y 5 la actividad ssmica se distribuye hacia el continente
en un ngulo de buzamiento de 25-30 aproximadamente -subduccin
normal- y asocia una regin de actividad volcnica terciaria y cuaternaria
(Sismicidad interplaca).El ultimo terremoto en Moquegua fue registrado el
23 de junio del 2001.
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CONDICIONES GEOMORFOLGICAS
LLANURA COSTANERA NIVEL-INFERIOR (LL-CN2); Se encuentra por debajo de la escarpa de la falla Jaguay hasta el lineamiento de escarpas estructurales cerro El Portillocerro El Siglo-Cerro San Bernab, entre los 1650 y 1500 m.s.n.m. Este nivel tiene una pendiente mucho ms fuerte, con la misma orientacin; es disectada por las quebradas del cementerio, San Antonio, Montalvo. Entre estas quebradas se localizan la Pampa de San Antonio y los asentamientos urbanos de ChenChen, Villa Francia, Santa Fortunata-Cerrillos y el distrito de Samegua.
FORMACION GEOLOGICA
AFLORAMIENTO
- Llegando a aflorar en las laderas y partes altas de los cerros.
CARACTERISTICA DE SUELO
ZONA
UBICACIN DESCRIPCIN
ZONA I
CIUDAD DE MOQUEGUA C.P.M. LOS ANGELES
GRAVAS CON MATRIZ ARENOSA LIMOSA
ZONA II PAMPAS DE CHEN CHEN CHEN CHEN COLINDA PLANTA DE TRATAMIENTO
GRAVAS CON MATRIZ LIMOSA
ZONA IIIA SAN ANTONIO (LLANO) EXPANSION DE ARCILLAS LIMOSAS
ZONA IIIB SAN ANTONIO (LADERO CERRO)
ARCILLA LIMOSA DE ALTO POTENCIAL EXPANSIVO, PENDIENTES ALTAS
ZONA IV SAN FRANCISCO RELLENOS ARENISCAS Y ARCILLAS. PENDIENTES ALTAS Y PROBLEMAS DE INESTABILIDAD DE TALUDES
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ZONIFICACIN GEOTCNICA Cuadro N 2.6.5-04
ZONA GEOTEC.
UBICACIN TIPO DE SUELO
ZONA I
CIUDAD DE MOQUEGUA C.P.M. LOS ANGELES
S2 S2
ZONA II PAMPAS DE CHEN CHEN
S3
ZONA IIIA SAN ANTONIO (LLANO) S3
ZONA IIIB SAN ANTONIO (LADERO CERRO) S2
ZONA IV SAN FRANCISCO S3
CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO
Cuadro N 2.6.5-02
ZONA
UBICACIN CAPACIDAD PORTANTE
MIN MAX ZONA I
CIUDAD DE MOQUEGUA C.P.M. LOS ANGELES
1.20
2.00
ZONA II PAMPAS DE CHEN CHEN
1.20 1.70
ZONA IIIA SAN ANTONIO (LLANO) 1.00 1.50
ZONA IIIB SAN ANTONIO (LADERO CERRO) 0.80 1.00
ZONA IV SAN FRANCISCO 0.60 0.80
PERIODO DE VIBRACIN DEL SUELO (TP) Cuadro N -2.6.5-03
ZONA GEOTEC.
UBICACION PERIODO SUELO (Tp) SEG.
MIN MAX ZONA I
CIUDAD DE MOQUEGUA C.P.M. LOS ANGELES
0.1 0.2
0.35 0.30
ZONA II - PAMPAS DE CHEN CHEN - CHEN CHEN COLINDA PLANTA DE TRATAMIENTO
0.9 0.1
1.50 0.30
ZONA IIIA SAN ANTONIO (LLANO) 0.4 0.80
ZONA IIIB SAN ANTONIO (LADERO CERRO) 0.2 0.35
ZONA IV SAN FRANCISCO 0.2 0.35
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TIPOS DE SUELO:
- ARCILLOSO LIMOSOS O ARENOSO(VI)
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ESTUDIO DE ZAPATAS
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PLANOS DE ARQUITECTURA
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PLANOS DE CIMENTACION
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PLANO DE LOZA ALIGERADA
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RECOMENDACIONES
Se recomienda que el diseo de las zapatas se haga aplicando las formulas
sugeridas y que este dentro de los estndares que deba estar; Cada suelo soporta
un peso determinado. Si se le pone demasiado peso encima, ceder, se hundir.
Por eso es tan importante la cimentacin en la construccin, porque distribuye el
peso de las columnas y muros al suelo en forma segura y equilibrada, reduciendo
la presin. Hay diferentes tipos de cimentacin: cimiento corrido, zapata
combinada, zapata conectada, zapata sobre pilotes, zapata aislada, etc.