Post on 26-Dec-2015
ANALISIS Y DISEÑO DE CIMENTANCIONES CON SAFE 2014
Ing. Ovidio Serrano Zelada – oserranoz@yahoo.es
1 2VC
T1T2
B2B1
L
b1
t1 t2
b2
Df
Ps2
T2
t2
H1
Ps1
T1
t1
H2
VC h
NTN
NPT
b
eper
s/c
eper
s/c
APLICACIÓN 03: DISEÑO DE ZAPATA CONECTADA Diseñar una zapata conectada para soportar una columna de colindancia y una interior.
Datos:
Momentos en la columna de colindancia de 0.40m x 0.50m
Cargas y momentos en la columna interna de 0.40m x 0.40m
Despreciar el peso del relleno, falso piso y piso terminado.
COLUMNA EXTERNA
Tipo de Carga P (kg) Mx (kg-m) My (kg-m)
Muerta 18.10 -0.825 -0.044
Viva 4.60 -0.198 0.053
Sx -0.646 -0.268 -11.12
Sy -0.067 15.54 -0.483
COLUMNA INTERNA
Tipo de Carga P (kg) Mx (kg-m) My (kg-m)
Muerta 20.41 -1.250 -0.065
Viva 4.00 -0.290 0.077
Sx -0.980 -0.400 -19.92
Sy -0.100 15.58 -0.720
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* Dimensiones de Columnas:
* Dimensión en x-x: t1 = 50 cm t2 = 40 cm
* Dimensión en y-y: b1 = 40 cm b2 = 40 cm
* Distancia entre ejes de columnas:
L = 3.55 m
*Dimensiones de la Cimentación T1 = 1.50 m T2 = 2.00 m
B1 = 2.00 m B2 = 2.00 m
H1 = 0.50 m H2 = 0.50 m
Peso volumétrico del concreto reforzado = 2.4 Ton/m3
Resistencia del concreto = 210 Kg/cm2
Resistencia del acero de refuerzo = 4200 kg/cm2
Peso volumétrico del relleno = 1.8 Ton/m3
Capacidad admisible del suelo = 2.5 Kg/cm2 Profundidad de desplante (Df) = 1.50
Módulo de Balasto o Subrasante: Kb = 5000 Ton/m3
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Solución SAFE 2014.-
Paso 1 [Selección del modelo]: � FILE/NEW MODEL ó CLICK ICONO.
Paso 2 [Definir Código de Diseño, Unidades de trabajo y Preferencias de Diseño]: � Seleccionar el código de diseño con el que se va a trabajar en el proyecto, en nuestro
caso será el código del ACI 318 – 11, luego definir las unidades iniciales en las que desea trabajar y las preferencias de diseño.
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Se pueden trabajar con las unidades Generales: Tonf, m, C, así como también cambiar las unidades para cada ítem como se puede apreciar en la tabla de arriba.
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Paso 3 [Definir plantilla de trabajo]: � Una vez realizado los pasos anteriores, hacemos CLICK en COMBINED FOOTING:
Luego editar el cuadro con los datos proporcionados:
No se ha definido estados de carga, ya que mas adelante seran editadas e introducidas manualmente.
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GUARDAMOS EL PROYECTO: FILE/ SAVE AS…
Paso 4 [Definición de propiedades de los materiales]: Creamos un nuevo material y editamos las propiedades que el programa considera por defecto.
� DEFINE/MATERIAL/ADD NEW MATERIAL QUICK � MODIFY SHOW MATERIAL.
Concreto f’c=210 Kg/cm2
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� DEFINE/MATERIAL/ADD NEW MATERIAL QUICK � MODIFY SHOW MATERIAL
Acero fy=4200 Kg/cm2 (Acero Grado 60)
Paso 5 [Definición de los elementos - Secciones] � DEFINE/MATERIAL/SLAB PROPERTIES
� MODIFY SHOW PROPERTY
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� DEFINE/MATERIAL/BEAM PROPERTIES
� ADD NEW PROPERTY
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Paso 6 [Definición del Acero de Refuerzo]: � DEFINE/REINFORCING BAR SIZES � CLEAR ALL BARS � ADDD COMMON BAR SET/U.S.CUSTOMARY/ADD BAR SET � EDITAR LAS VARILLAS CON EL ACERO COMERCIAL DEL PERU (ACEROS AREQUPA)/OK.
Paso 6 [Definición del Módulo de Balasto o Subrasante del terreno]:
� DEFINE/SOIL SUBGRADE PROPERTIES � ADD NEW PROPERTY ó MODIFY SHOW PROPERTY: � En nuestro caso al inicio del proyecto se definió el módulo de balasto, solo tendríamos que
editar el nombre si es que se desea.
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Paso 7 [Definición de los patrones de Carga]: � DEFINE/LOAD PATTERNS � ADD LOAD PATTERNS
Se puede también editar los nombres de los estados de carga.
Paso 8 [Definición de los estados de Carga]:
� DEFINE/LOAD CASES � MODIFY SHOW CASE
� EDITAR LOAD CASE NAME � MODIFICAR LOAD CASE TYPE/DESIGN/USER DEFINED/DEAD, LIVE O QUEAKE SEGUN SEA EL
CASO DE CARGA.
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OK.
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Paso 9 [Definición de las combinaciones de carga]: � DEFINE/LOAD COMBINATIONS � ADD NEW COMBO
COMBINACIONES DE DISEÑO (STRENGTH – ULTIMATE)
� COMBO 01 (Linear Add): 1.4CM + 1.7CVC � COMBO 02 (Linear Add): 1.25 (CM + CV) + SX � COMBO 03 (Linear Add): 1.25 (CM + CV) – SX � COMBO 04 (Linear Add): 1.25 (CM + CV) + SY � COMBO 05 (Linear Add): 1.25 (CM + CV) - SY � COMBO 06 (Linear Add): 0.9CM + SX � COMBO 07 (Linear Add): 0.9CM - SX � COMBO 08 (Linear Add): 0.9CM + SY � COMBO 09 (Linear Add): 0.9CM – SY � ENVOLVENTE (Envelope): COMBO 01 + COMBO 02 + OMBO 03 + COMBO 04 + COMBO 05 +
COMBO 06 + COMBO 07 + COMBO 08 + COMBO 09 COMBINACION DE SERVICIO (SERVICE – NORMAL)
� COMBO: CM + CV
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Paso 9 [Editar el material de Refuerzo]: Al crear en un inicio nuestro nuevo material ACERO 4200, el programa ya tenía establecido un material de refuerzo por defecto, para cambiar el material, el procedimiento es el siguiente:
� SELECCIONE EL ELEMENTO/ANTICLICK/DESIGN/REBAR MATERIAL/OK/OK.
Paso 10 [Editar la geometría de la cimentación]:
� Obtener las dimensiones de cada una de las zapatas utilizando las herramientas de edición.
� Trazar una línea NULA paralela a 1m con respecto a la vertical con la finalidad de obtener la cimentación de la columna interna: 2.00m x 2.00m
� DRAW BEAMS LINE ó CLICK EN EL ICONO
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� Luego dividir la cimentación con respecto a la línea trazada para ello, seleccionar la línea y la cimentación, luego;
� EDIT/EDIT AREAS/DIVIDE AREAS:
Realizar el mismo paso para obtener la cimentación de colindancia.
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Paso 11 [Editar la geometría de la cimentación]:
� Dibujar la VIGA DE CONEXIÓN, para ello:
� DRAW BEAMS LINE ó CLICK EN EL ICONO
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Paso 12 [Asignar restricciones a la cimentación]: � SELECCIONAR LA CIMENTACION � ASSIGN/SUPPORT DATA/POINT RESTRAINTS:
RESTRINGIR: Paso 13 [Asignación de Cargas]:
� SELECCIONAR EL PUNTO CENTRAL QUE IDELIZA EL EJE CENTRAL DE LA COLUMNA, LUEGO IR A: � ASSIGN/LOAD DATA/POINT LOADS:
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Repetir el Paso 13 para la asignación de las demás cargas.
Paso 12 [Asignación de Franjas de Diseño - Strips]: � La asignación de los Strips se puede hacer manualmente o por defecto, el cual el
programa considera el método de las franjas.
METODO MANUAL: DISEÑO POR EL METODO DE LAS FRANJAS.
� DRAW/DRAW DESIGN STRIPS ó CLICK EN EL ICONO
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PARA OBSERVAR LOS STRIPS: VIEW/SET DISPLAY OPTIONS ó EL CLICK ICONO DEL CHECK
Paso 14 [Correr el programa]: � RUN/RUN ANALYSIS & DESIGN (F5) ó CLICK EN EL ICONO
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OBTENCION Y VERIFICACION DE RESULTADOS:
Paso 15 [Asentamientos]: AL CORRER EL PROGRAMA, POR DEFECTO NOS PRESENTA LOS ASENTAMIENTOS EN LA CIMENTACION, EL CUAL DEBERA SER EVALUADO PARA CARGA DE SERVICIO. COMBO – SERVICIO: CM + CV.
� DISPLAY/SHOW DEFORMED SHAPE ó CLICK EN EL ICONO Asentamiento Max: 0.28 cm Paso 14 [Presiones en el terreno]:
� DISPLAY/SHOW REACTIONS FORCES ó CLICK EN EL ICONO
Presión máxima: 1.43 kg/cm2
Se puede observar que la cimentación no cumple por esfuerzos en el terreno: 1.43 kg/cm2 < 2.5 kg/cm2. La cimentación propuesta cumple con los requerimientos de presiones en el terreno.
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Paso 16 [Punzonamiento en la Cimentación]:
� DISPLAY/SHOW PUNCHING SHEAR DESIGN ó CLICK EN EL ICONO
Se puede apreciar que el programa SAFE no arroja valores para el punzonamiento (N/C) cuando se tiene vigas de conexión o cimentacion, es porque el programa considera que el punzonamiento (penetra) es tomado por la viga y no por la losa (zapata), debiéndose diseñar la viga para esfuerzos de cortante desfavorables si es el caso.
Paso 17 [Momentos de Diseño en la cimentación]:
DISPLAY/SHOW STRIP FORCES ó CLICK EN EL ICONO
STRIP A:
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STRIP B:
Paso 18 [Diseño en la cimentación]:
DISPLAY/SHOW SLAB DESIGN ó CLICK EN EL ICONO
ACERO LONGITUDINAL X-X
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ACERO LONGITUDINAL Y-Y
Paso 19 [Momentos de Diseño en la Viga de Cimentación]:
DISPLAY/SHOW BEAM FORCES ó CLICK EN EL ICONO