CONCRETO ARMADO II

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INDICE

I. INTRODUCCION-------------------------------------------------------------------2

II. OBJERTIVOS-----------------------------------------------------------------------3

III. MARCO TEORICO----------------------------------------------------------------4

III.1 Cimentación---------------------------------------------------------------

-----4

III.2 Zapata

Excéntrica------------------------------------------------------------7

III.2.1 Características---------------------------------------------------8

III.2.2 Clasificación------------------------------------------------------9

3.3 soluciones de la excentricidad de zapatas---------------------------12

3.4 Proceso de Cálculo---------------------------------------------------------16

3.5normmatividad-----------------------------------------------------------------21

IV. CONCLUSIONES-----------------------------------------------------------------25

V. RECOMENDACIONES----------------------------------------------------------26

VI. BIBLIOGRAFIA--------------------------------------------------------------------27

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I. INTRODUCCION

Las cimentaciones son elementos estructurales que tienen como función

transmitir las cargas y momentos de una edificación hacia el suelo, de tal

manera que la presión transmitida sea menor a la que el suelo pueda resistir.

Esto significa que debemos encontrar un área en planta para transmitir una

presión aceptable para el suelo.

Cuando los estratos superficiales de los terrenos son adecuados, las

cimentaciones reciben el nombre de superficiales. Esto significa que el fondo

de cimentación estará a una profundidad por debajo del nivel del piso,

relativamente pequeña.

Se suele trabajar con profundidades de 1, 1.5, 2, 3 m. dependiendo del nivel

del estrato resistente elegido.

Cuando los terrenos superficiales son muy malos y se requiere una profundidad

importante, se usa una zapata superficial apoyada sobre columnas enterradas,

que reciben el nombre de pilotes.

En este caso abordaremos el tema de Zapatas Excéntricas, las desventajas

que presentan y las posibles soluciones a estas.

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II. OBJETIVOS

1- Conocer que son y cómo se comportan de las zapatas excéntricas.

2- Conocer las desventajas de las zapatas excéntricas.

3- Conocer las distintas soluciones que se dan al caso de las zapatas

excéntricas.

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III. MARCO TEORICO

DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

(Zapatas Excéntricas)

3.1CIMENTACIÓN:

Las cimentaciones son elementos estructurales que tienen como

función transmitir las cargas y momentos de una edificación hacia el

suelo, de tal manera que la presión transmitida sea menor a la que el

suelo pueda resistir.

Como la resistencia del terreno es

mucho menor que la resistencia del

concreto, la cimentación debe tener

mayor área para resistir los esfuerzos

que se transmiten al terreno.

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CLASIFICACION.- Se tienen dos grandes tipos de cimentaciones:

A. Cimentaciones Superficiales:

Son las que se usan comúnmente en la mayoría de las edificaciones. Cuando

los estratos superficiales de los terrenos son adecuados, las cimentaciones

reciben el nombre de superficiales. Esto significa que el fondo de cimentación

estará a una profundidad por debajo del nivel del piso, relativamente pequeño

hasta una superficie (5 @ 6m. máx.). Entre las cimentaciones superficiales más

comunes se tiene:

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Diferentes tipos de cimentación superficial

Zapatas Aisladas.- Son losas de rectangulares, cuadradas o

circulares que sirven de apoyo a las columnas. General mente de

concreto armado en zonas sísmicas.

Zapata Céntrica:

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Zapata Excéntrica:

Zapatas Conectadas.- Las zapatas conectadas está constituida

por una zapata excéntrica y una zapata interior céntrica unida por

una viga de de conexión rígida que permite controlar la rotación

de la zapata excéntrica de la columna perimetral.

Zapatas Combinadas.- Se caracteriza por soportar más de un

elemento en una sola base como cuando se tienen más de dos

columnas dispuestas en una dirección y se debe considerar una

sola zapata para toda la fila de columnas.

Cimiento Corrido.- Se denomina cimiento corrido a la

cimentación superficial vaciada en forma continua para recibir un

muro, generalmente de albañilería.

Losas o Plateas de Cimentación

B. Cimentaciones Profundas:

Cuando los terrenos superficiales son muy malos y se requiere una

profundidad importante, se usa una zapata superficial apoyada sobre

columnas enterradas, que reciben el nombre de pilotes.

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Pilotes o Pilas: Pueden ser de concreto, acero o madera y

dentro de los primeros puede tenerse el caso de concreto armado

y concreto pretensado.

3.2. ZAPATA EXCÉNTRICA:

Cuando se disponen soportes en las lindes de un edificio con su medianero,

surge la necesidad de emplear zapatas excéntricas, que se denominan zapatas

de medianería.

La zapata medianera es pues, un caso particular de zapata aislada con carga

excéntrica.

3.2.1 CARACTERÍSTICAS:

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El eje de Columna o Pared no coincide con el eje de la cimentación.

Las diferentes posiciones de la cargas genera una excentricidad y con

allí aparece un momento adicional.

La posición de la carga produce diferentes tensiones en el terreno.

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3.2.2 CLASIFICACIÓN:

Por su tipo:

ZAPATA EXCÉNTRICA AISLADA:

a) Zapata de Medianería:

b) Zapata de Esquina:

ZAPATA EXCÉNTRICA CON VIGA CONECTADA: Cuando una

columna está ubicada en un límite de propiedad requiere de una zapata

excéntrica; ésta, bajo las hipótesis del análisis clásico, tiene presiones

muy elevadas en la zona cercana a la cara externa, producto de la

distribución triangular de presiones que se produce al considerar la

excentricidad de la carga actuante.

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Con el fin de contrarrestar el efecto de la carga excéntrica se recurre a unir esta

zapata con otra interior mediante una viga rígida, recibiendo el conjunto el

nombre de ZAPATAS CONECTADAS.

Sin Viga Conectada:

Con Viga Conectada:

Criterios de Aplicación:

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a) Se usa cuando la distancia de eje a eje entre la columna Interior

(Céntrica) y la columna Exterior (Excéntrica) es mayor a 5m. porque es

más económico que la zapata combinada.

b) Cuando se trata de reducir la excentricidad que se presenta en la

cimentación de la columna exterior, logrando uniformizar las presiones.

Funciones:

a) Reduce los asentamientos diferenciales en terrenos malos.

b) Absorbe en momento de la zapata Exterior impidiendo impidiendo el giro

de esta zapata.

ZAPATA COMBINADA: Una zapata combinada se caracteriza por

soportar más de un elemento sobre una misma base, además de tener

un espesor mucho mayor que la de un a zapata aislada.

Por su Excentricidad:

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3.3. SOLUCIONES A LA EXENTRICIDAD DE ZAPATAS.

Aumentar el peso de la zapata(aumentando el tamaño de esta o

disponiendo un dado de hormigón de hormigo en masa bajo la zapata )

arriostramiento a travez de una viga centradora con otra zapata central

combinación con otra zapata central cercana

a) Dado de hormigón

La excentricidad de las zapatas medianeras se pueden solucionar con la

disposición de un dado bajo la zapata, pero no es muy recomendable

porque aumentaría la posibilidad de colapso de la edificación por

hundimiento

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b) arriostramiento con viga centradora

Las vigas centradoras son vigas de atado que además de servir como

arriostramiento entre zapatas, sirven como apoyo horizontal para zapatas muy

excéntricas. Cuando una zapata tiene una excentricidad elevada, para

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mantener la zapata en equilibrio será necesario que se contrarreste el

momento M transmitido por el pilar. Esto sólo puede realizarse a través del

peso propio de la zapata (Pp) y las cargas actuantes directamente sobre la

zapata (como por ejemplo el peso del terreno T). Siguiendo el esquema de la

figura siguiente, se debería cumplir, tomando momentos en el punto A:

Así, para conseguir el equilibrio en la zapata, habrá que aumentar las

dimensiones de la zapata, lo que normalmente puede llevar a tamaños

desproporcionados. Una viga centradora tiene sobre la zapata un efecto similar

a un apoyo en el punto B (ver figura anterior) que impide el desplazamiento y el

giro de la zapata, lo que se traduce en dos aspectos fundamentales:

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1. Al restringir el giro, la zapata deja de tender a levantarse, de manera que

la distribución de tensiones (Rt) tiende a hacerse uniforme, hasta el

punto de que todo el momento flector transmitido por el pilar pasa a la

viga centradora. La distribución de tensiones uniforme es mucho más

favorable tanto desde el punto de vista del comportamiento estructural

de la zapata como del agotamiento del terreno, lo que implicará unas

dimensiones notablemente menores del cimiento.

2. Al impedir total o parcialmente el desplazamiento horizontal, la viga

centradora colabora con la zapata en la estabilidad horizontal

(deslizamiento) de la misma. Hay que tener en cuenta que una viga

centradora que impide que una zapata deslice, transmitirá una fuerte

carga horizontal a otra zapata que debe vencerse por rozamiento con el

terreno.

c) combinación con otra zapata central cercana

A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro la cimentación.

Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas

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3.4 PROCESO DE CALCULO:

1.- Esfuerzo Neto del Suelo (σ n):

σ n=σ t−h f x γm−sc

02.- Pre dimensionamiento de la Zapata:

- Área de la Zapata (A zap.): AZap .=1.2(Pservicio)

σ n

PServicio=PD+PL

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AZap.=TxS=2SxS=2S2

3.- Reacción Neta del Suelo (W nu):

W nu=Pu

AZap.

=Pu

SxT

Pu=1 .4 PD+1 .7PL

4.- Altura de la Zapata (hz):

- Suponiendo: hz

Verificación por Corte:

τ actuante<τ resistente

a) Cortante Resistente:∅V c=V r

∅V c=∅ x 0 .53 x √ f ci xbxd

b=Ancho (S )

b) Cortante Actuante: V u

V u=(W nu xS ) x (Lv−d )

3.4.1 EJEMPLO DE

APLICACIÓN:

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Diseñar una zapata excéntrica Con los datos Siguientes para un

columna de 0.40 x 0.40.

PD=60Tn .

PL=25Tn .

h f=2.20m

f cl=210 Kg

cm2

γm=2.10Tn

m3

σ t=18Tn

m2

sc=0.4 Tn.

m2

Solución:

1.- Esfuerzo Neto del Suelo (σ n):

σ n=σ t−h f x γm−sc

σ n=18−2.20x 2.1−0.4

σ n=12.98Tn

m2

2.- Pre dimensionamiento de la Zapata:

- Área de la Zapata (A zap.): AZap.=1.2(Pservicio)

σ n

PServicio=PD+PL=60+25=85Tn

AZap.=1.2(85)12.98

=7.86m2

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AZap.=TxS=2SxS=2S2=7 .86m2

S=1.98≅ 2m

T=4m

3.- Reacción Neta del Suelo (W nu):

W nu=Pu

AZap.

=Pu

SxT

Pu=1 .4 PD+1 .7PL=1 .4 x60+1.7 x25=126 .50Tn

W nu=126 ,502x 4

=15 .81Tn /m2

4.- Altura de la Zapata (hz):

- Suponiendo: hz=50cm=0.5m

Verificación por Corte:

τ actuante<τ resistente

c) Cortante Resistente:∅V c=V r

∅V c=∅ x 0 .53 x √ f ci xbxd

b=Ancho (S )=2m

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d=h−0 .1m=0 .5−0 .1=0 .4m

∅V c=0 .85x 0 .53 x √210x 10x 2 x0 .4

∅V c=52.23Tn

d) Cortante Actuante: V u

Lv=S-0.40

Lv=2-0.4=1.6 m

V u=(W nu xS ) x (Lv−d )

V u= (15 .81 x2 ) x (1 .6−0 .40)

V u=37 .92Tn

Como: V u=37 .92Tn<V r=52 .23Tn OK

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3.5NORMATIVIDAD :(NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN -

E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES)

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IV. CONCLUSIONES

1. Si Cuando una columna está ubicada en un límite de propiedad requiere

de una zapata excéntrica; ésta, bajo las hipótesis del análisis clásico,

tiene presiones muy elevadas en la zona cercana a la cara externa,

producto de la distribución triangular de presiones que se produce al

considerar la excentricidad de la carga actuante.

2. Las desventajas de las zapatas excéntricas son:

Las cargas excéntricas generan momentos de Volteo

La posición de la carga produce diferentes tensiones en el terreno

produciendo asentamientos diferenciales excesivos.

3. Las posibles soluciones planteadas son las siguientes:

- Para atenuar la excentricidad se puede incrementar la sección de la

zapata. Pero aunque se verticaliza la resultante, ésto conlleva un

aumento en el peso del cimiento.

- Lo más atinado se logra corrigiendo el momento que se produce

arriostrando la zapata; esto se resuelve uniéndola con otra zapata

central a través de una riostra entre las dos zapatas, llamada viga

conectora, cuya función es evitar que se produzca el giro de

la zapata excéntrica.

- También puede evitarse el giro mediante una zapata combinada,

realizada mediante la unión de la zapata excéntrica con otra

centrada cercana a la ante

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V. RECOMENDACIONES

El diseño de una cimentación no es algo que se realiza de

manera intuitiva sino que cumple con una metodología de diseño

que evalúa desde la forma de la cimentación hasta la profundidad

que esta va comprender. por esto se recomienda que se tome

muy en serio el diseño de la zapata por ser esta la base de la

estructura.

Cuando nos enfrentamos a la excentricidad de zapatas, debemos

darle una solución que no afecte ésta la estabilidad de la

estructura.

en medida de lo posible se bebe solucionara la excentricidad de

la zapata a través de una vida centradora.

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VI. BIBLIOGRAFIA

González de Vallejo, Luis & Otros (2004). Ingeniería Geológica.

Pearson, Educación, S.A. Madrid.

Peck, Ralph & Otros (2004). Ingeniería de Cimentaciones. Editorial

Limusa, S.A. de C.V. México, D.F.

REFERENCIAS ELECTRÓNICAS

 

http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentación �

http://es.wikipedia.org/wiki/Código_Técnico_de_la_Edificación�

http://inciarco.com/foros/showthread.php?p=22353 �

http://sig.ayto-caceres.es/pgou/documentacion/anejos/Sur/fratres.pdf �

http://www.arqhys.com/tipos-cimentaciones.html �

http://www.monografias.com/trabajos73/hundimiento/hundimiento2.shtml �

http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_Proctor# �

http://www.parro.com.ar/definicion-de-presión+admisible+del+terreno �

http://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Tema24.pdf�

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