CONCRETO ARMADO II (IC-543)1 DISEÑO DE ZAPATA COMBINADA: MANUALMENTE Y USANDO EL PROGRAMA SAFE DOCENTE: Ing. DELGADILLO AYALA, Rick Milton. LEÓN CISNEROS,

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1 CONCRETO ARMADO II (IC-543)1 DISEÑO DE ZAPATA COMBINADA: MANUALMENTE Y USANDO EL PROGRAMA SAFE DOCENTE: Ing. DELGADILLO AYALA, Rick Milton. LEÓN CISNEROS, Pilar Alison. cod. 16120597 QUISPE RODRÍGUEZ, Analí Brianda. cod. 16125983 ALUMNAS: AYACUCHO-PERÚ, 2018 CONCRETO ARMADO II (IC-543)

2 Se opta por esta solución cuando se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan. su dimensionamiento se basa en que la resultante de cargas se encuentre en su centro geométrico. CONCRETO ARMADO II (IC-543)2 ZAPATAS COMBINADAS

3 Cuando se tiene pequeñas excentricidades. Es la forma más común en función a su resistencia y estabilidad. CONCRETO ARMADO II (IC-543)3 a) ZAPATA COMBINADA RECTANGULAR: Figura N° 02: Esquema de una zapata combinada rectangular Los voladizos, 1 y 2, van a depender de la disponibilidad de espacio que se tenga;

4 CONCRETO ARMADO II (IC-543)4 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: Diseñaremos la zapata de las columnas 6F y 6J del Edificio de 04 Niveles que se muestra en la Figura N° 05. Figura N° 05: Ubicación de las columnas del edificio de 07 Niveles, el cual fue modelado en el programa ETABS. El suelo con el que se trabajó durante el desarrollo del Manual es del Tipo S3

5 CONCRETO ARMADO II (IC-543)5 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: 1 °. Dimensionar Individualmente las zapatas para las columnas. Las Tablas muestran las cargas muertas y vivas que llegan a cada columna en investigación: Cargas de Servicio en la Columna 6F. Cargas de Servicio en la Columna 6J.  CAPACIDAD DE CARGA NETA Y ADMISIBLE L a capacidad de carga para un ancho de zapata de 3.00 m es: Los factores de corrección por forma y profundidad son: Los factores de Capacidad de Carga,, y para falla general por corte son:

6 CONCRETO ARMADO II (IC-543)6 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: Usando la ecuación propuesta por Hansen, la capacidad de carga referencial para la zapata de la columna es igual a:  DIMENSIONAMIENTO EN (PLANTA) DE LA ZAPATA El cálculo del área de la zapata. Donde es el peso total que llega a la base de la columna del primer piso Entonces las dimensiones en planta de las zapatas serían iguales a: Figura N° 06: Geometría en planta de la zapata de nuestras columnas. la separación entre bordes de zapatas es de 40cm

7 CONCRETO ARMADO II (IC-543)7 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: Figura N° 07: Dimensionamiento y separación máxima entre zapatas. 2°. Calcular el ancho inicial y final de la zapata combinada El ancho inicial,, para la zapata es: El ancho final de la zapata combinada sería igual a: Figura N° 08: Geometría en Planta y Ubicación horizontal de la resultante de Cargas de Servicio.

8 CONCRETO ARMADO II (IC-543)8 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: 3°. Determinar el espesor efectivo y total de la zapata  DIMENSIONAMIENTO EN (ALTURA) DE LA ZAPATA El espesor de la zapata, ℎ. La Tabla nos proporciona 03 condiciones de verificación del punzonamiento en la zapata. Figura N° 10: Geometría del perímetro del área crítica para cortante en 02 direcciones. La Figura N° 10 nos permite determinar el perímetro,, del área crítica para punzonamiento en una columna “T”. los parámetros necesarios para determinar son: El ángulo,, es calculado mediante la siguiente expresión:

9 CONCRETO ARMADO II (IC-543)9 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: Luego, los lados del área crítica en función del peralte efectivo,, de la zapata son: Por lo tanto, y, son respectivamente: Las Tablas siguientes muestran las cargas de servicio que llegan a la columna 6F y 6J respectivamente, para cada patrón de carga incluyendo la carga por sismo en cada dirección de análisis. Mientras que la siguiente tabla nos muestra los resultados de las cargas Factoradas aplicando las combinaciones de carga de la Tabla.

10 CONCRETO ARMADO II (IC-543)10 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: Cargas de diseño para la Columna 6f. Cargas de diseño para la Columna 6j. El valor de, según la sección 22.6.5.3 del ACI 318 2014 debe tener los siguientes valores para las siguientes condiciones: El esfuerzo que puede soportar el concreto es:

11 CONCRETO ARMADO II (IC-543)11 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: La mayor carga,, se encuentra en la Columna 6J, siendo esta la carga que se usará para determinar el espesor de la zapata, Entonces, el esfuerzo cortante por punzonamiento actuante en el concreto será: El valor positivo para,, debe ser como mínimo igual a, ≥14.0388, siendo el espesor mínimo de 20cm; sin embargo, se tomará como espesor para la zapata a 30cm, entonces Luego, el peralte efectivo, para la zapata, con barras de 5/8" es: El esfuerzo actuante,, que se genera con este peralte efectivo, es Entonces: La siguiente tabla muestra las cargas de servicio y por sismo para la verificación de presiones.

12 CONCRETO ARMADO II (IC-543)12 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: La ubicación de la carga axial resultante generada por el sismo en Dirección X es: Figura N° 13: Esquema de cálculo para cargas producidas por sismo. Su ubicación vertical se determina de manera similar, esto es: Si queremos que la carga se encuentre dentro del centro geométrico de la zapata, las dimensiones de la zapata serían de BxL = 5.40 x 5.70 m2.

13 CONCRETO ARMADO II (IC-543)13 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: 4°. Verificar las presiones en el Suelo Las combinaciones para determinar las presiones actuantes son: a) Servicio1: Sólo participan cargas de gravedad. b) Servicio2: La excentricidad,, es ocasionada por la presencia del momento generado por el sismo. c) Servicio3: la presión total producida por las cargas muertas, vivas y de sismo es idéntico que para la condición de cargas de Servicio 2. Por consiguiente:  Para el Sismo en Dirección X, −  Para el Sismo en Dirección Y. − 1>−, luego, para dimensiones de BxL = 1.50 x 4.30, la presión en el suelo sería igual a:  Para el Sismo en Dirección X, −  Para el Sismo en Dirección Y. − En ambos casos, 2−,≤−, siendo las dimensiones hasta el momento las que se siguen usando para la siguiente verificación.

14 CONCRETO ARMADO II (IC-543)14 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: c) Servicio3: la presión total producida por las cargas muertas, vivas y de sismo:  Para el Sismo en Dirección X, −  Para el Sismo en Dirección Y. − 5°. Diseñar el Refuerzo de la zapata Figura N° 15: D imensiones Finales que tiene la zapata a diseñar Figura N° 16: Geometría en planta y altura de la zapata a diseñar. Antes de iniciar con el diseño del refuerzo se debe verificar el espesor para la condición de cortante longitudinal y transversal a una distancia,, medida de la manera como se indica en la Figura siguiente. Figura N° 17: Distancia crítica para verificación de corte en una dirección.

15 CONCRETO ARMADO II (IC-543)15 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: La máxima presión en el suelo, producida por las combinaciones se da con la Combinación “Comb4”, entonces, la presión máxima: La distribución longitudinal de las fuerzas cortantes se muestra: Figura N° 18: Diagramas de cortantes longitudinales y transversales. La expresión que nos permite determinar la capacidad a corte en una dirección es: Para el cortante longitudinal, =150, entonces Para el cortante transversal, =430, entonces En ambos casos, la capacidad a corte del concreto De la misma manera, el módulo de balasto para la zapata sería igual a: El asentamiento inmediato, producido por las cargas de servicio es igual a:

16 CONCRETO ARMADO II (IC-543)16 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: (a). Refuerzo Longitudinal Figura N° 19: Diagramas de momentos longitudinales. El área de refuerzo inferior : El área de refuerzo Superior: (b). Refuerzo Transversal Ancho de 4.30mts. Figura N° 20: Diagrama de momentos transversales.

17 CONCRETO ARMADO II (IC-543)17 ANÁLISIS DE FORMA MANUAL DE ZAPATAS COMBINADA: De lo indicado, el acero de refuerzo inferior necesario para suplir esta demanda de esfuerzo es igual a:

18 CONCRETO ARMADO II (IC-543)18 Diseño de Zapata Combinada en el Programa SAFE y Comparación de Resultados: 1. VERIFICACIÓN DE PRESIONES: (a). Servicio 1: =.14/

19 CONCRETO ARMADO II (IC-543)19 Verificación de presiones: (b). Servicio 2:  Para el Sismo en Dirección X: 2-x =. 799 /

20 CONCRETO ARMADO II (IC-543)20 Verificación de presiones: (b). Servicio 2:  Para el Sismo en Dirección y: 2-y =. 688 /

21 CONCRETO ARMADO II (IC-543)21 Verificación de presiones: (c). Servicio 3:  Para el Sismo en Dirección x: 3-x =. 781/.

22 CONCRETO ARMADO II (IC-543)22 Verificación de presiones: (c). Servicio 3:  Para el Sismo en Dirección y: 3-y=.633 /.

23 CONCRETO ARMADO II (IC-543)23 Verificación de presiones: (d). Combinación 4-x: =.

24 CONCRETO ARMADO II (IC-543)24 Verificación de presiones: (d). Combinación 4-y: =.29 /

25 CONCRETO ARMADO II (IC-543)25 Asentamiento: Asentamiento Máximo: 1.207787 cm

26 CONCRETO ARMADO II (IC-543)26 COMPARACIÓN DE RESULTADOS DE PRESIONES Y ASENTAMIENTOS: Las presiones están en Kg/cm². Presión neta admisible para cargas de gravedad, q neta-adm = 1.519 Kg/cm² Presión neta admisible considerando cargas de sismo, q neta-adm-sismo = (q neta-adm ) 4/3 = 2.176 Kg/cm² Desplazamiento en cm.

27 CONCRETO ARMADO II (IC-543)27 2. VERIFICACIÓN DEL PUNZONAMIENTO:

28 CONCRETO ARMADO II (IC-543)28 Detalles de la verificación al punzonado de la zapata.

29 CONCRETO ARMADO II (IC-543)29 3. DISEÑO DEL ACERO DE REFUERZO: Diagrama de Momentos en Dirección Longitudinal.

30 CONCRETO ARMADO II (IC-543)30 Diagrama de Cortantes en Dirección Longitudinal.

31 CONCRETO ARMADO II (IC-543)31 Diagrama de Momentos en Dirección Transversal.

32 CONCRETO ARMADO II (IC-543)32 Diagrama de Cortantes en Dirección Transversal

33 CONCRETO ARMADO II (IC-543)33 Cantidad de acero de refuerzo de 1/2" inferior y superior, aplicando la condición de cuantía mínima. Acero de refuerzo requerido, dirección transversal.

34 CONCRETO ARMADO II (IC-543)34 Cantidad de acero de refuerzo de 1/2" inferior y superior, aplicando la condición de cuantía mínima. Acero de refuerzo requerido, dirección longitudinal.

35 CONCRETO ARMADO II (IC-543)35

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