Zapata Conectada
-
Upload
jf-carranza -
Category
Documents
-
view
17 -
download
1
description
Transcript of Zapata Conectada
Cimentaciones
ZAPATAS CONECTADAS.-
Una zapata conectada está constituida por una zapata excéntrica y una zapata interior unida por una viga de conexión rígida, que permite controlar la rotación de la zapata excéntrica correspondiente a la columna perimetral.
Estructuralmente se tienen dos zapatas aisladas, siendo una de ellas excéntrica, la que está en el límite de propiedad y diseñada bajo la condición de presión uniforme del terreno; el momento de flexión debido a que la carga de la columna y la resultante de las presiones del terreno no coinciden, es resistido por una viga de conexión rígida que une las dos columnas que conforman la zapata conectada.
La viga de conexión debe ser muy rígida para que sea compatible con el modelo estructural supuesto. La única complicación es la interacción entre el suelo y el fondo de la viga. Algunos autores recomiendan que la viga no se apoye en el terreno, o que se apoye de manera que solo resista su peso propio.
Usos.-
Es utilizada cuando la columna está ubicada en el límite de propiedad y el uso de zapatas excéntricas sometidas a presiones elevadas, debido a la distribución triangular que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante, no es segura ni económica.
Consideraciones.-
No se toma en cuenta el peso de la viga y su influencia en el cortante y el momento. La presión del terreno no se está considerando uniformemente repartida en toda la zapata, sino
como una reacción concentrada en el eje de la zapata. La rigidez al giro de la zapata interior se desprecia y se considera como si la viga estuviera articulada
en ese extremo. La viga de conexión es muy rígida de manera que ella absorbe el íntegro del momento existente en
las columnas.
Dimensionamiento.-
El dimensionamiento de las zapatas conectadas es equivalente al de dos zapatas aisladas, que tienen las siguientes particularidades.
La zapata excéntrica se dimensionará con voladizos diferentes de manera que en la dirección de la viga su dimensión sea menor que en la dirección transversal, para disminuir la excentricidad.
Es recomendable que la viga tenga un ancho igual o mayor al ancho de la columna y un peralte que le permita tener buena rigidez.
El fondo de la viga debe estar a 10 o 20 cm. por encima del fondo de la zapata con la finalidad de que no tome presiones del terreno.
El diseño se realiza en forma similar al de zapatas aisladas y la viga de conexión similar a una viga simple sometida a esfuerzos de flexión y cortante.
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
Viga de conexión:
h≥L1
7, b=
P1
31L1
≥h2
Donde:
L1= Espaciamiento entre la columna exterior y la columna interior.
P1=Carga total de servicio de la columna exterior.
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
Zapata Exterior.-
La zapata exterior transfiere su carga a la viga de conexión, actuando la zapata como una losa en voladizo e ambos lados de la viga de conexión. Se recomienda dimensionarla en planta considerando una dimensión transversal igual a 1.5 a 2.0 veces la dimensión en la dirección de la excentricidad.
Zapata Interior.-
Se diseña como una zapata aislada. Puede considerarse la reacción de la viga de conexión. En el diseño de cortante por punzonamiento se considera la influencia de la viga de conexión en la determinación de la zona crítica.
Modelo Estructural.-
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
R1=P1+P1*e/Lc oR1=P1+P1*e/Lc−(M1+M 2) /Lc
M1 y M2 son positivos si son horarios.
R2=P2−P1*e/LcoR2=P2−P1*e/Lc+(M 1+M 2) /Lc
M1 y M2 son positivos si son horarios.
Diseño de una Zapata Conectada.-
Datos:
Resistencia del terreno : σt=1.8 kg/cm2
Coeficiente de Balasto : Ko=4000Tn/m3
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
Luz libre entre columnas : 4.10 m f'c= 210 kg/cm2
fy=4200 kg/cm2
Df=1.20m. NPT=+0.25m S/C=400 kg/m2
Columna 01 (0.40m*0.40m) Columna 02 (0.40m*0.40m)
Cargas.-
PD=35.0 Tn PD=32.0 Tn
PL=15.0 Tn PL=10.0 Tn
MD=2.5 Tn-m MD=3.0 Tn-m
ML =1.25 Tn-m ML=1.5 Tn-m
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
Solución.-
1. Determinación del Esfuerzo Neto del Terreno.-
σ t=16-0 .40−1. 45*2 .0=12 .70Tn/m2
Dimensionamiento.-
Zapata Exterior.-
A=5012.70
=3.94m2
Por tratarse de una zapata excéntrica, es necesario disminuir la excentricidad tomado el lado menor en la dirección de la viga. Asumimos B=1.75L
A=B*LA=1. 75L*LA=1. 75L2
3 .94=1. 75L2
L=1 .50m
Tomamos: L * B = 1.50m * 2.60m
Determinación de las Reacciones.-
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
e=1 .30−0 . 75=0 . 55mLc=4 . 10+0 . 40−0 .55=3 . 95m
R1=P1+P1∗(eLc )−((M 1+M 2)Lc )
R1=50+50*(0. 553 . 95 )−(3 .75+4 . 50
3 . 95 )R1=54 . 87Tn
Esfuerzos en el Terreno.-
σ=PA
±6M
BL2
σ=54 . 872 .60*1 .50
=14 .06Tn/m2
σ=14 . 06Tn/m2>σn=12 .70 Tn/m2
Incrementamos el área de la zapata en un 10% y volvemos a determinar las dimensiones y los esfuerzos en el terreno.-
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
A=B*LA=1. 75L*LA=1. 75L2
1 .10*3 . 94=1. 75L2
L=1 .57m
Tomamos: L * B = 1.60m * 2.80m
Determinación de las Reacciones.-
e=1 . 40−0. 80=0 .60mLc=4 . 10+0 . 40−0 .60=3 . 90m
R1=P1+P1∗(eLc )−((M 1+M 2)Lc )
R1=50+50*(0. 603 . 90 )−(3 .75+4 . 50
3 . 90 )R1=55 .58 Tn
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
Esfuerzos en el Terreno.-
σ=PA
−6M
BL2
σ=55 .582 .80*1 .60
=12 .41Tn/m2
σ=12. 41Tn/m2<σn=12.70Tn/m2 , Ok
Zapata Interior.-
R2=P2−P1∗(eLc )+((M1+M 2)Lc )
R1=42−50*(0 . 603 . 90 )+(3 . 75+4 .50
3 . 90 )R1=36 . 42 Tn
A=36 .4212.70
=2 .87m2
Como se trata de una columna rectangular, buscamos que las dimensiones de la zapata tengan relación con las dimensiones de la columna. Por ser una columna cuadrada:
L=B=√2 .87=1 .69m.
Tomamos: L * B = 1.70m * 1.70m
Esfuerzos en el Terreno.-
σ=PA
±6M
BL2
σ=36 . 421 .70*1 .70
=12 .60Tn/m2
σ=12. 60Tn/m2<σ n=12 . 70Tn/m2 , Ok
Carga Última de Diseño por Reacción del Terreno.-Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
Cargas Amplificadas.-
Pu1=1 .5*35+1.8*15=79. 5TnM u1=1 .5*2 . 5+1.8*1 .25=6 .0Tn−mPu2=1 .5*32+1.8*10=66 .0Tn
M u2=1 .5*3 . 0+1 . 8*1. 5=7 .2Tn−m
Columna 01.-
e=1 . 40−0. 80=0 .60mLc=4 . 10+0 . 40−0 .60=3 . 90m
Ru1=Pu1+Pu1∗(eLc )−((M u1+M u2)Lc )
Ru1=79. 5+79 .5∗(0 .603 .90 )−(6 .0+7 . 2
3 . 90 )Ru1=88 .35 Tn
Esfuerzo en el Terreno.-
σ u1=88 . 352.80*1 .60
=19 .72 Tn/m2
Columna 02.-
Ru2=Pu2−Pu1∗(eLc )−( (M u1+M u2 )Lc )
Ru2=66 .0−79 .5∗(0 .603. 90 )+(6 . 0+7 . 2
3 . 90 )Ru2=57 .15 Tn
Esfuerzo en el Terreno.-
σ u2=57 .151.70*1.70
=19 .77 Tn/m2
Diseño de la Viga de Conexión.-
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
Diagrama de Momentos Flectores y Esfuerzos cortantes.-
Dimensionamiento de la viga.-
h=L1
7=4 . 50
7=0. 64
asumimosh=0 . 70m
b≥h2
=0 .702
=0 . 35m
b=P1
31L1
=5031*4 .5
=0 . 36m
b≥bc=0. 4 .0mAsumimos b=0. 40m
Determinación del Refuerzo Longitudinal.-
b=40 cm
f’c=210 kg/cm2
fy=4200 kg/cm2
d=62.78 cm
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
Acero Mínimo.-.
Asmin=0 . 7√f'cfy
.b .d
Asmin=0 . 7√2104200
*40*62.78
Asmin=6 . 07cm2
Acero Negativo.-
Mu=47 . 70Tn−mAs(−)=22 . 46cm2
Usar 4 φ Nº 8+1 φ Nº 6
Acero Positivo.-
As(+)=(13 ,12 )As(−)>Asmin
As(+)=22. 462
=11.23cm2
Usar 4 φ Nº 6
Determinación del Refuerzo Transversal.-
Corte tomado por el concreto
φV c=0 . 85∗0. 53∗√210∗40∗62. 78φV c=16394 .03Kg=16 . 39TnVu=8 . 85Tn<φV c=16 .39Tn
Colocar refuerzo transversal mínimo
Avmin=3 .5∗b∗sfy
,
tomandoestribosNº 3
s=0 .71∗2∗42003.5∗40
=42.6cm
Colocar estribos Nº 3, 1 @ 0.05, 6 @ 0.10, rto @ 0.30
Ing. Ovidio Serrano Zelada
Cimentaciones
Distribución del refuerzo.-
Bibliografía Consultada.-
Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones – I Congreso Nacional de Ingeniería Estructural y Construcción.
Capítulo Peruano del ACI
Diseño de Estructuras de Concreto Armado
Teodoro Harmsen
Concreto Armado
Roberto Morales Morales
Ing. Ovidio Serrano Zelada