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Placa Base de columnas
• Comportamiento estructural
• Diseño y cálculo por compresión
PP
La placa tiende a levantarse
Fundación de concreto
Columna de acero
Placa base de acero
CONEXION COLUMNA - FUNDACION
B
N
bf
d
0,80 bfnn
0,95 d
m
m
Para dimensionar la placa, se determina el área BxN y el espesor t
El manual AISC sugiere que los momentos máximos que sufre la placa ocurren a las distancias 0,95 d y 0,80 bf.. El momento flexionante se calcula en esos dos puntos y usando el mayor de los valores se determina el espesor de la placa.
La resistencia de diseño por aplastamiento en el concreto debajo de la placa debe ser al menos igual a la carga transmitida por la columna.
Resistencia de diseño del concreto: Pp = 0,85 x f´c x A1
f´c = Resistencia del concreto a la compresiónA1 = Area de la placa ≥ bf d
Pn = Øc 0,85 x f´c x A1
Øc = 0.6 (factor de minoración por
aplastamiento del concreto.)
Si el área total de la placa (BN) no cubre toda la zapata de concreto, Pn se incrementa:
Pn = Øc 0,85 x f´c x A1
1
2
A
A
A2 = Area de concreto de la zapata, concéntrica y geométricamente igual a la placa base.
1
2
A
A≤ 2
Pn = Øc Pp
1
21
´85,0A
Acf
PA
c
u
1
2
A
A
1AN
≤ 2 A1 ≥ bf d
Para obtener las dimensiones B y N :
)80,095,0(5.0 fbd
A1
NB =
Para obtener el espesor de la placa, usamos el procedimiento sugerido por W. A. Thornton (1990):
´),,(
90,0
2
nnmmáxl
BNF
Plt
y
u
4´
fbdn
111
2
X
Xpc
u
f
f
P
P
bd
bdX
2)(
4
N = 2m + 0,95 d
B = 2n + 0,80 bf
m =N - 0,95 d
2n =
B - 0,80 bf
2
= Øc 0,85 x f´c x A1Pn = Øc Pp
1
2
A
A
Ejemplo 1:Ejemplo 1:
Diseñe una placa base de acero ASTM A36 necesaria para una columna W 12Diseñe una placa base de acero ASTM A36 necesaria para una columna W 12xx65 65 que soporta una carga de compresión factorizada de 720 kps. El concreto tiene que soporta una carga de compresión factorizada de 720 kps. El concreto tiene una resistencia de 3 ksi. El pedestal es de 9 x 9 piesuna resistencia de 3 ksi. El pedestal es de 9 x 9 pies22..
Perfiles W ASTM A36: E = 30.000 kpsi Fy = 36 kpsiPerfiles W ASTM A36: E = 30.000 kpsi Fy = 36 kpsi
Perfil W 12 x 65 : d = 12,12 pul bPerfil W 12 x 65 : d = 12,12 pul b ff = 12,00 pul = 12,00 pul
AA11 = d b = d bf f = 145,44 pul = 145,44 pul22
AA22 = (9 x 9) x (144) = 11664 pul = (9 x 9) x (144) = 11664 pul22
1
21
´85,0A
Acf
PA
c
u
1
2
A
A>> 2
TomamosTomamos 1
2
A
A= 2
21 29,235
2385,060,0
720pul
xxxA
29,235
11664>> 2 235,29 > 145,44
Dimensiones de la placa:Dimensiones de la placa:
1AN
)80,095,0(5.0 fbd
pulN 30,1696,029,235
A1
NB =
pulxx 96,0)1280,012,1295,0(5.0
pulN 17 pulN 16
235,29
17B = = 13,84
pulB 14
235,29
16B = = 14,71
pulB 15
Elegimos una placa de 16 x 15 pieElegimos una placa de 16 x 15 pie22. Area = 240 pie. Area = 240 pie22
Espesor de la placa:Espesor de la placa:
m =N - 0,95 d
2
n =B - 0,80 bf
2
= Øc 0,85 x f´c x A1Pn = Øc Pp
1
2
A
A
98,040,734
720
)1212,12(
1212,1242
xxX
pc
u
f
f
P
P
bd
bdX
2)(
4
m =16 – (0,95)(12,12)
2= 2,24 pul
n =15 – (0,80)(12,00)
2= 2,70 pul
= 0,6 x 0,85 x 3 x (16x15) x 2 = 734,40 klbØc Pp
Espesor de la placa:Espesor de la placa:
pulnnmmáxl 01.3´),,(
puln x 01.34
12,12121´
174,198,011
98,02
4´
fbdn
111
2
X
X
BNF
Plt
y
u
90,0
2
Por condición, Por condición, λλ ≤ 1, u ≤ 1, usamos samos λλ = 1 = 1
pulx
txx
x 30,1)1615(3690,0
720201.3 tt = 1,50 pul = 1,50 pul
Usaremos una placa base de: 15 x 16 x 1,50 pulUsaremos una placa base de: 15 x 16 x 1,50 pul33