ca ii ui cimentaciones

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: CONCRETO ARMADO II

I UNIDAD

DOCENTE: ING. ALEXANDER EBER ZELADA ZELADA

CAJAMARCA, 09 ENERO DEL 2016

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2

3http://www.arkigrafico.com/pilotes-de-cimentacion-para-la-construccion/

http:// http://abinco.com.mx/impermeabilizacion-de-cimentaciones.htm

/

http://soda.ustadistancia.edu.co/enlinea/patologia/3/caisson.html

http://construccionesloalpa.com/cimentaciones/

http://retosciviles.blogspot.pe/2012/11/procesos-constructivos.html

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CONCRETO ARMADO IIUNIDAD I: CIMENTACIONES

1.1 CONCEPTOS GENERALES.

1.2 ZAPATAS AISLADAS.

1.3 ZAPATA CONECTADA

1.4. ZAPATA COMBINADA.

1.5. EJERCICIOS.

UNIDAD I: CIMENTACIONES


CONCRETO ARMADO II

Concepto de Cimentación.

Se llama cimentación al elemento estructural que transmite las cargas de las columnas y muros al terreno. La resistencia del suelo es menor que la resistencia del concreto, por ello, la cimentación tiene mayor área que su respectiva columna o muro para así reducir los esfuerzos que se transmiten al terreno

(Harmsen E. Teodore; “Diseño de Estructuras de Concreto Armado”; 2005)

El terreno debe trabajar bajo una carga tal que no se altere su estado de equilibrio, o sea, que no se produzcan deformaciones o asentamientos perceptibles que repercutan en los diferentes elementos.

http://es.slideshare.net/sistemasdeconstruccion/4-cimentaciones-i



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Función de la cimentación.

(http://es.slideshare.net/sistemasdeconstruccion/4-cimentaciones-i)



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Tipo de Cimentación.El tipo de cimentación apropiado para cada situación depende de varios factores entre los cuales se tiene:


1. La resistencia y compresibilidad de los estratos del suelo.

2. La magnitud de las cargas de las columnas.

3. La ubicación de la napa freática

4. La profundidad de cimentación de las edificaciones vecinas.



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Tipo de Cimentación.




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Carga de Trabajo para Diferentes Tipos de Terrenos.




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Presión del Suelo.Cada tipo de terreno tiene sus características propias y reacciona ante cargas externas de distintos modos.

http://www.elconstructorcivil.com/2011/02/factores-de-diseno-de-estructuras-de.html

Algunos de los factores que influyen en la distribución de lareacción del terreno son: la flexibilidad del cimientorespecto al suelo, el nivel de cimentación y el tipo deterreno. (Harmsen E. Teodore; “Diseño de Estructuras de Concreto Armado”; 2005)

FIGURA Distribución de presiones de contacto:(a) supuesta; (b) real para suelos granulares(c) real para suelos cohesivos.



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Presión del Suelo.En el diseño, no es práctico considerar la distribución real de lareacción del suelo, por lo que se asumen dos hipótesis básicas:1. La cimentación es rígida.2. El suelo es homogéneo, elástico y aislado del suelo circundante.


Estas suposiciones conllevan a que la distribución de la reaccióndel suelo, frente a las cargas transmitidas por la columna sealineal, consideración que ha demostrado dar resultadosconservadores, excepto en terrenos cohesivos como limos oarcillas plásticas.



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Cimentación con Carga ExcéntricaEn las zapatas cargadas excéntricamente, la reacción del suelo no es uniforme y tiene una distribución que puede ser trapezoidal o triangular.


Si la excentricidades pequeña,menor que L/6, lapresión en losextremos de lazapata es :

Donde:

q1,,q2,: Presión en los extremos de la zapata.P: Carga axial.e: Excentricidad de la carga axial.S: Dimensión de la cimentación perpendicular a la dirección de análisis.L: Dimensión de la cimentación paralela a la dirección de análisis



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Cimentación con Carga Excéntrica


Donde:

q1,,q2,: Presión en los extremos de la zapata.P: Carga axial.e: Excentricidad de la carga axial.S: Dimensión de la cimentación perpendicular a la dirección de análisis.L: Dimensión de la cimentación paralela a la dirección de análisisσ: Esfuerzo causado por flexión.y: Distancia del eje neutro hasta las fibras extremas.I : Momento de Inercia.

Donde:

q: Presión en el extremo de la zapata.P: Carga axial.e: Excentricidad de la carga axial.S: Dimensión de la cimentación perpendicular a la dirección de análisis.L: Dimensión de la cimentación paralela a la dirección de análisis



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Cimentación con Carga ExcéntricaEn las zapatas cargadas excéntricamente, la reacción del suelo no es uniforme y tiene una distribución que puede ser trapezoidal o triangular.


Si la excentricidad es mayor que L/6,parte de la cimentación no recibeninguna reacción ya que no puedeexistir esfuerzos de tracción entreterreno y zapata. Bajo las condicionespresentadas, la presión en el extremode la cimentación será:



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Cimentación con Carga ExcéntricaPara garantizar el equilibrio deben cumplirse dos condiciones:


1. La línea de acción resultante de la reacción del suelo debe coincidir con la línea de acción de la carga excéntrica de la columna de modo que no se presente momento resultante por la excentricidad.

2. La resultante de la presión del suelo debe ser igual a la carga proveniente de la columna para satisfacer el equilibrio de fuerzas verticales.



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Consideraciones de Diseño El diseño de cimentaciones involucra una serie de etapas las cuales se enumeran a continuación:


1. Determinación de la presión neta del suelo y dimensionamiento de la zapata.

2. Determinación de la reacción amplificada del suelo.

3. Verificación del corte por flexión y por punzonamiento.

4. Cálculo del refuerzo por flexión o refuerzo longitudinal.

5. Verificación de la conexión columna-zapata o muro-zapata.

Fuente: http://detallesconstructivos.cype.es/CSZ001.html

http://www.charroup.com/profiles/blogs/avanza-la-obra-de-construccion-del-lienzo-charro-de-la-fmch



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1.2.1. DefiniciónLas zapatas aisladas son losas rectangulares o cuadradas quesirven de apoyo a columnas. Tiene peralte constante ovariable, disminuyendo hacia los bordes.



1.2 ZAPATAS AISLADAS/ 1.2.2 Tipos

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Si la cimentación se ubica en el límite de propiedad, la excentricidad de las cargas aplicadas puede ser tan elevada que la capacidad portante del suelo es superada. En estos casos se hace uso de las zapatas conectadas o combinadas



1.2.3. Procedimiento de Diseño de una Zapata Aislada.

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a. Determinación de la Presión Neta del Suelo qsn Capacidad portante neta, es aquella capacidad del terreno, reducida por efecto de la sobrecarga, el peso del suelo y el peso de la zapata.

qsn = qs – γt ht - γc hc – s/cDonde:

qs : Carga admisible del terreno.γt : Peso específico del suelo.ht : Altura del suelo sobre la zapata.γc: Peso específico del concreto.hc: Altura de la cimentación.s/c : Sobrecarga del terreno.


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b.Dimensionamiento de la Zapata.El dimensionamiento (A) preliminar de las zapatas se efectúa solo en base a las cargas de gravedad permanentes y sobrecarga

A= Carga Externa vertical

sin amplificar/ qsn

Donde:

A : Área de la cimentación.

qsn : Capacidad portante neta.




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b.Dimensionamiento de la Zapata.Reacción del suelo ante las cargas aplicadas




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c. Determinación de la reacción amplificada del suelo

Las cargas que provienen de la columna o muro son amplificadas y con ellas

se determina la reacción amplificada del suelo.




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(Harmsen E. Teodore;

“Diseño de Estructuras de

Concreto Armado”; 2005)

d. Verificación del corte por flexión y por punzonamiento.

Verificación del corte




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d.1. Verificación del corte por flexión.



•Donde:

•Vc : Resistencia del concreto al corte por flexión.

Vu : Fuerza cortante aplicada.

y : Longitud del borde de zapata hasta la

sección critica.

bw : Ancho de la sección analizada

d : Peralte efectivo de la cimentación (h-10).

L: Longitud de la zapata.

Donde:

Vcp : Resistencia del concreto al corte por punzonamiento.

Vup : Fuerza cortante aplicada por punzonamiento.

αs : Parámetro en función de las columnas.

Columnas interiores (40).

Columnas laterales (30).

Columnas esquineras (20).

bo : Perímetro de la sección crítica

d : Peralte efectivo de la cimientación (h-10).

L: Longitud de la zapata.


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d.2. Verificación del corte por punzonamiento.




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e. Cálculo del refuerzo por flexión o refuerzo longitudinal.

La cimentación funciona como una losa sometida a flexión en dos direcciones. El diseño del refuerzo se efectúa considerando la flexión en cada dirección independientemente. analizando la zapata como un volado.



La sección crítica para el diseño por flexión se ubica en la cara de la columna, pedestal o muro si éstos son de concreto.


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Diseñar la zapata mostrada en la figura 12.26. La columna es de 45x45 cm. y está reforzada con varillas #8. La carga que transmite es: PD= 180tn.y PL=120tn. El peso específico del suelo es 1700 kg/m3 y su carga de trabajo es 2.5 kg/cm2. Además está sometido a la acción de una sobrecarga de 500 kg/m2. El concreto de la columna es de f'c=420 kg/cm2. Para la zapata emplear f'c =210 kg/cm2 y fy=4200 kg/cm2.


1.2.4. Diseño de una zapata aislada ( Sin excentricidad).

http:///construccionesloalpa.com/cimentaciones


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Las zapatas combinadas consisten en una zapata común a dos o más columnas alineadas. Se utilizan cuando Ia distancia entre estas es reducida o cuando la capacidad portante del terreno es tan baja que se requieren zapatas de gran área lo que ocasiona que estas se traslapen.

1.3 ZAPATAS COMBINADA

1.3.1. Concepto de zapata combinada.

Fuerzas que hay que considerar a) para determinar las dimensiones de laszapatas rectangulares combinadas y b) para hacer el proyecto estructural de la zapata.

http://4.bp.blogspot.com/-P-DgRy6AZLU/UX6QByEc9LI/AAAAAAAAIOI/npwE1ztYmOs/s1600/1.gif


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El predimensionamiento de la zapata se efectúa de modo que la resultante de las cargas permanentes sin amplificar, incluidos los momentos, coincida con la ubicación del centro de gravedad de la zapata.


1.3.2. Dimensionamiento de zapata combinada

Para ello, se extiende, desde la línea de acción de la resultante, una longitud a ambos lados igual o mayor que la distancia entre este punto y el límite exterior de la columna más alejada

Definido el largo de la zapata combinada, la capacidad portante neta del terreno y las cargas de gravedad, se determina el ancho de la cimentación.


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El predimensionamiento de la zapata se efectúa de modo que la resultante de las cargas permanentes sin amplificar, incluidos los momentos, coincida con la ubicación del centro de gravedad de la zapata.


1.3.2. Dimensionamiento de zapata combinada

En caso que la reacción del terreno exceda su capacidad, se incrementa el ancho de la cimentación. También se verifica la excentricidad en la dirección perpendicular, en caso que ésta exista


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1.3.3. Diseño de una zapata combinada

Diseñar la zapata combinada. El esfuerzo permisible del terreno a nivel del fondo de cimentación es de 2 .3 kg/cm2 y Df=130 cm . H NPT= 1.6 m. Considere el peso promedio del suelo y la cimentación de 2050 kg/m3, S/C = 420 kg/m2. f'c =210 kg/cm2 y fy=4200 kg/cm2.

Columna: f'c =210 kg/cm2

C1: 0.50 x 0.50 m2 : PD= 71.5 t PL= 37 t

C2: 0.65 x 0.65 m2 : PD= 130 t PL= 42 t


1.3. ZAPATA COMBINADA.

1.3.1 EJERCICIOS.

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