Post on 01-Nov-2018
Ingeniero Camilo Palacio Gutiérrez
Diseño de Fundaciones Superficiales mediante Zapatas Combinadas Excéntricas Integradas con la Super-estructura en midas Gen
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Introducción MIDAS
Tema de la Sesión: Diseño de fundaciones superficiales
integradas con la super-estructura
Conclusiones
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Ingeniero Camilo Palacio Gutiérrez
BIENVENIDOS
Diseño de Fundaciones Superficiales
mediante Zapatas Combinadas
Introducción• La super-estructura consta de porticos en concreto reforzado.
• Se modelará la sub-estructura mediante zapatas combinadas para mostrar la integración de todo el sistema en conjunto.
• Material de fundaciones
➢ Concreto f´c= 21MPa
• Secciones de fundaciones
➢ Zapatas:
✓ B=3m L= 10.5m H= 1m
✓ B=4m L= 9.5m H= 1.2m
➢ Pedestales:
✓ B=0.6m H=1m
➢ Vigas:
✓ B=0.7m H=1m
Pasos de Modelado de Fundaciones Superficiales
• Definición de materiales, secciones y espesores.
• Modelado de geometría de zapatas, pedestales y vigas de fundación.
• Definición y asignación de cargas verticales.
• Aplicación de apoyos en base de zapatas (Resortes del suelo).
• Ejecución de análisis.
• Revisión de resultados (Esfuerzos, deformaciones, presiones de suelo).
• Diseño de zapatas, pedestales y vigas (flexión, cortante, punzonamiento).
Diseño de Fundaciones Superficiales
mediante Zapatas Combinadas
Creación de Nuevo Proyecto
Definición de Unidades
• Defina las unidades de ‘kN’ y ‘m’ en la barra de estado en la parte inferior de la pantalla
Definición de Propiedades
Definición de Propiedades
Properties > Material Properties
1. Clic en Add…
2. Seleccione Concrete en el tipo de diseño.
3. Seleccione ASTM(RC) en el estándar de concreto.
4. Seleccione Grade C3000 de la Base de Datos.
5. Clic OK.
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Definición de Propiedades
Properties > Section > Add…
1. Clic en Add… para definir secciones
2. Clic en la pestaña DB/User.
3. Teclee P100x60 en Name y Section Type como Solid Rectanglepara definir pedestales.
4. Seleccione User e inserte las dimensiones H= 1m, B= 0.6m.
5. Clic en Apply.
6. Repita los pasos 3 al 5 para crear vigas VF70x100.
7. Clic OK.
8. Clic Close.
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Definición de Propiedades
Properties> Thickness> Add…
1. Clic en Add… para definir espesores
2. Clic en la pestaña Value.
3. Inserte 1.0m en In-plane & Out-of-plane.
4. Clic Apply.
5. Inserte 1.2m en In-plane & Out-of-plane.
6. Clic OK
7. Clic Close
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Generación de la Geometría
Crear Nudos
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Node/Element> Create Nodes…
1. Inserte coordenadas de primer punto (-9.1, 8.5, 0) m
2. Clic Apply.
3. Repetir pasos 1 y 2 para crear los demás nudos que conforman el contorno de las zapatas y los pedestales:
• (-5.1, 8.5, 0) m
• (-9.1, -1, 0) m
• (-5.1, -1, 0) m
• (-7.1, 8.2, 0) m
• (-7.1, 0.8, 0) m
• (0, 8.5, 0) m
• (3, 8.5, 0) m
• (0, -2, 0) m
• (3, -2, 0) m
• (2.5, 8.2, 0) m
• (2.5, 8-0.5, 0) m
4. Clic Close
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Extruir Pedestales
Node/Element > Extrude Elements
1. Seleccionar los nudos (-7.1, 8.2, 0) (-7.1, 0.8, 0) (2.5, 8.2, 0) (2.5,-0.5, 0) m
2. Seleccione Node -> Line Element en el Extrude Type
3. Seleccionar Element Type - Beam
4. Material – Grade C3000
5. Seleccionar sección de pedestal – P100x60
6. Seleccionar generación de tipo traslación
7. Digite las coordenadas (0,0,2) m para extruir pedestales en la dirección Z positiva
8. Clic Apply
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Generación Zapatas
Node/Element > Mesh > Auto-Mesh
1. Method > Nodes
2. Seleccionar vértices de la zapata 1
3. Seleccionar Include Interior Nodes
4. Mesh Size > Length 0.1m
5. Element Type > Plate
6. Material Grade C3000 y Thickness 1.2m
7. Clic Apply
8. Repetir los pasos 2 al 7 para la zapata 2 (En paso 6 seleccionar espesor 1.0m).
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Crear Vigas
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Node/Element> Create Elements…
1. Seleccionar General Beam en Element Type
2. Seleccionar Material Grade C3000
3. Seleccionar Section VF70x100
4. Dibujar las vigas que conectan ambas zapatas
5. Clic Close
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Asignación de Cargas
Definición Casos de Carga
Load > Static Load Cases1. Inserte SW en Name.2. Seleccione Dead Load (D) en Type.3. Clic Add.4. Inserte SLS en Name.5. Seleccione Dead Load (D) en Type.6. Clic Add.7. Inserte ULS en Name.8. Select Dead Load (D) en Type.9. Clic Add y Close.
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Aplicación Cargas Puntuales
Load > Structure Loads > Nodal Loads1. Seleccionar nudo superior de pedestal2. Seleccionar SLS en Load Case Name3. Insertar valor de carga puntual en dirección Z negativa4. Clic Apply5. Seleccionar ULS en Load Case Name6. Insertar valor de carga puntual en dirección Z negativa7. Clic Apply8. Repetir pasos 1 al 7 para aplicar las demás cargasCargas a aplicar (SLS,ULS) en kN:1 (-2634,-3416); 2 (-5025,-6525); 3 (-1642,-2117); 4 (-2725,-3545)
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Asignación de Peso Propio
Load > Static Loads > Self Weight1. Seleccione Load Case Name SW2. Self Weight Factor -1 en dirección Z3. Clic Add4. Clic Close
Esta opción tiene en cuenta el caso de carga SW para considerar el peso propio de todos los elementos estructurales tales zapatas, pedestales y vigas.
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Condiciones de Apoyo
Condiciones de Apoyo
Boundary > SpringSupports > Surface Spring1. Clic en la herramienta Select by Plane en la barra de selección2.Seleccione XY Plane e inserte 0 m para Z Position3.Clic Apply y luego Close4.Defina el módulo de reacción del suelo (Kx: 670 kN/m3, Ky: 670 kN/m3, Kz: 6700 kN/m3) para aplicar resortes en las zapatas5. Clic Apply y luego Close
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Ejecución del Análisis
Ejecución del Análisis
Analysis > Perform Analysis1.Clic en Perform Analysis
Combinaciones de Carga
Combinaciones de Carga
Results > Load Combination1.Clic en pestaña Concrete Design2.En la columna de Name digitar ULS para crear combinación de diseño3.En la columna Active seleccionar Strength4.En la columna Type seleccionar Add5.Definir caso de carga SW con un factor de 1.4 y ULS con un factor de 1.06.Crear combinación de servicio Serviceability llamada SLS aplicando factor de carga de 1.0 para casos de carga SW y SLS
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Resultados
Presiones de Suelo
Results > Reactions > Soil Pressure1.Seleccione la combinación de carga a revisar (CBC: SLS)
2.Seleccione Contour y Legend en la opción Display y clic en Apply para visualizar presiones de suelo gráficamente.
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Deformaciones en Zapatas
Results > Deformations > Displacement Contour1.Seleccione la combinación de carga a revisar (CBC:SLS)2.Seleccione componente vertical DZ3.Seleccione Deform > Real Deform y clic en OK4.Seleccione Contour y Legend5.Clic en Apply
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Fuerzas en Zapatas
Results > Forces > Plate Forces/Moments1.Seleccione la combinación de carga ULS (1.4SW+1.0ULS)2.Seleccione Average Nodal3.Seleccione la componente Myy (Momento Flector Y)4.Seleccione Contour y Legend en la opción Display5.Clic Apply
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Diseño de Zapatas
Combinadas Excéntricas
Criterios de Diseño
Design > Meshed Design > Design Criteria for Rebars1.Selección de código de diseño: ACI318-082.Quite la selección ‘Basic Rebar for Slab/Mat’3.Seleccione ‘Rebar’ en Slab Design para seleccionar las barras a usar en el diseño. Seleccione #5 a #10 y clic OK4.Seleccione ‘Spacing’ en Slab Design para seleccionar el espa-ciamiento a usar en el diseño (100, 150, 200, 250, 300) mm5.Inserte recubrimiento superior e inferior de cara a eje de refuerzo tal como se muestra en la imagen6.Clic OK
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Diseño a Flexión de Zapatas
Design > Meshed Design > Slab Flexural Design1.Seleccione ‘Average Nodal’2.Seleccione ‘Both’ para diseñar ambas caras de refuerzo3.Seleccione ‘Dir. 2’ para diseñar refuerzo en dirección Y4.Seleccione Contour y Legend en la opción Display5.Seleccione ‘Rebar’ para mostrar la cantidad de barras de refuerzo requerida (también se pueden obtener resultados de diseño mediante el área de refuerzo a flexión requerido o la cuantía requerida)6.Clic Apply
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Diseño a Cortante de Zapatas
Design > Meshed Design > Slab Shear Checking1.La opción ‘Punching Shear Check’ permite obtener resultados de punzona-miento y diseño del refuerzo requerido de las zapatas2.Seleccione ‘One-Way Shear Check’ para realizar el chequeo de cortante en las zapatas combinadas excéntricas3.Cree un diagrama de corte haciendo clic en dos puntos de la losa y clic Add4.Seleccione ‘Both’ para chequear ambos bordes5.Clic Apply para obtener gráficamente los resultados6.Clic Design Result para obtener cálculos internos con el diseño a cortante y punzonamiento de las zapatas basados en el código ACI318-08
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¿ Por qué midas Gen?
• Actualmente, los ingenieros estructurales tienen dificultades a la hora de modelar estructuras con
sistemas de fundaciones superficiales , ya que las herramientas más usadas no permiten integrar en
un solo modelo, los resultados de análisis y diseño de la estructura completa con las fundaciones.
• Obtención de resultados de diseño muy precisos de las zapatas mediante elementos finitos, ya que
permite manipular la modelación de elementos finitos. Por consiguiente, se pueden obtener resultados
más exactos, con el proceso automático avanzado de mallado lo que implica un menor gasto de
tiempo.
• Con midas Gen, el ingeniero tiene la posibilidad de modelar de forma eficaz la sub-estructura y super-
estructura de un proyecto en una sola plataforma o archivo, brindándole el beneficio de obtener
resultados de análsis y diseño de todos los elementos estructurales del proyecto como vigas,
columnas, zapatas, etc. Nuestro software les garantiza que los resultados obtenidos en el proceso de
modelado y análisis de elementos finitos son más precisos y confiables, gracias a que posee una
herramienta única como es el 'automallado'.
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