FUNDACIONES SUPERFICIALES

DENIS AVON

Tipos de zapatas

1 25

67

Limite delterreno

Limite delterreno

34

1. Zapata rectangular combinada.

2. Zapata trapezoidal combinada.

3. Zapata con viga en voladizo.

4. Losa de cimentación.

5. Zapata aislada

6. Zapata excéntrica en una dirección

7. Zapata excéntrica en dos direcciones

TIPOS DE CIMENTACIONES COMBINADAS

ZAPATA RECTANGULAR ZAPATA TRAPEZOIDAL

ZAPATA DOBLE RECTANGULARZAPATA CON VIGA EN VOLADIZO

PRESIÓN DE CONTACTO

• Para el diseño estructural de zapatas rígidas concéntricamente cargadas se supone• Para el diseño estructural de zapatas rígidas, concéntricamente cargadas, se supone que la distribución de la presión de contacto es uniforme y se calcula como

AQq =

• La capacidad de carga admisible del suelo puede estar gobernada por la resistencia al corte o por límite de asentamientos. El valor de la presión de contacto que se debe considerar para determinar las dimensiones en planta depende del criterio

b tgobernante.

• Capacidad de carga admisible gobernada por la resistencia al corte: qa

Sf WWQqq

++== Q

ftotal A

qq == Q

fW sW• Suponiendo que el pedestal tiene el mismo peso unitario del suelo: f s

fD

h

( )f

fsctotal AQhDhq +−+= γγ

el mismo peso unitario del suelo:

qh

FSqqq u

atotal =≤

PRESIÓN DE CONTACTO

• Capacidad de carga admisible gobernada por asentamientos: q´a

( )QQ

( )hAQDqq sc

ffstotalneto γγγ −+=−=

fW sW

fD'≤ f

h

aneta qq '≤

q

• El valor de Q se obtiene del análisis estructural de la edificación y se deben utilizar combinaciones de carga de servicio sin mayorar. Para edificaciones de concreto

d i l CVCVCPQarmado convencionales: tCVCVCPQ ++=spermanente Cargas:CP

s variableCargas:CV• Otras cargas de servicio pueden

ser las debidas al viento, peso de fluidos, etc. Las acciones de g

techode s variableCargas:tCVde u dos, etc as acc o es deservicio son las indicadas en la norma venezolana 2002

Cuando las acciones de diseño incorporan los efectos sísmicos es necesario cumplir lo establecido por la norma COVENIN 1756-2001 para edificaciones sismorresistentes:

El espesor y el acero de refuerzo de las zapatas deben calcularse para resistir las solicitaciones mayoradas indicadas en el capítulo 9 de la Norma 1753-2006 y las indicadas en el capítulo 11 de la norma COVENIN 1756-2001 para edificaciones sismorresistentes:

Combinaciones de carga Capítulo 9 Norma 1753-2006U = 1.4 (CP+CF)

U = 1.2 (CP+CF+CT)+1.6(CV+CE)+0.5CVt

U = 1.2CP+1.6CVt+(γCV ó ±0.8W)

U = 1.2CP±1.6W+γCV+0.5CVt

U = 1.2CP+γCV±S

U = 0.9CP±1.6W

U = 0.9CP±S

U = 0.9CP±1.6CE

γ = 1 excepto en pisos y terrazas de edificios destinados a vivienda en los cuales γ = 0.5

S l l d d l bi i i di d l ít l 8 d l 1756S se calcula de acuerdo a las combinaciones indicadas en el capítulo 8 de la norma 1756

CP : Cargas permanentes

CF: Cargas debidas al peso y presión de fluidos

CT: Cargas por cambios de temperatura o asentamientos diferencialesg p p

CV: Cargas variables

CVt: Cargas variables es techos o cubiertas

CE: Cargas por empuje de tierras incluyendo el agua contenida en ellas

W: Cargas debidas al viento

S: Cargas debidas a acciones sísmicas

Para el diseño estructural de las zapatas se debe usar el incremento de presiónproducida exclusivamente por las cargas de la superestructura. Esto se debe a quet t l i d l f d i l d l l if ttanto el peso propio de las fundaciones como el del suelo , son cargas uniformementerepartidas que producen reacciones , también uniformemente repartidas, de igualmagnitud y de sentido contrario, que se anulan entre sí sin producir cortes nimomentos en las zapatas. La presión de diseño se debe calcular con la masd sf bl d l s bi i s d : Qdesfavorable de las combinaciones de carga:

AQq u

u =

De acuerdo con la tabla 7.2.4 de la norma COVENIN 1753-2006 el recubrimientomínimo del acero de refuerzo para piezas vaciadas sobre el terreno ypermanentemente en contacto con el mismo es de 7.5 cm.

Factores de minoración de resistencia según la Norma 1753-2006

RESISTENCIA TEÓRICAFACTOR DE

MINORACIÓN φφ

Flexión en secciones controladas por tracción del acero 0.90

Corte 0.75

Aplastamiento del concreto 0.65

Longitudes de transferencia 1.0

Para diseño de concreto simple (sin refuerzo) Flexión, 0.55corte, compresión y aplastamiento

Tomado de la tabla 9.4 de la norma 1753-2006

MATERIALES

El concreto y acero de refuerzo para los sistemas de fundación deben cumplir con losrequisitos del Capitulo 5 y el Articulo 3.6, respectivamente de la norma 1753-2006. Laresistencia mínima especificada para el concreto es de f´c 210 kgf / cm2resistencia mínima especificada para el concreto es de f c= 210 kgf / cm2.

ZAPATAS

La altura de las zapatas se debe calcular de acuerdo a la rigidez requerida a flexión y nuncap g q yserá menor de 30 cm.

Momentos flectores en zapatas.

El momento mayorado máximo Mu, se calcula en secciones criticas de zapatas aisladas, quesoportan los miembros como:soportan los miembros como:

a. En columnas, pedestales, o muros de concreto Mu se considerará en la cara decolumnas, pedestales o muros.

b. En muros de mampostería Mu se considerará en la mitad de la distancia entre el eje yel borde del muro.

c. En columnas con una plancha de acero Mu se considerará en la mitad de la distanciaentre la cara de la columna o pedestal y el borde de la plancha.

Cuando la columna tiene sección circular o poligonal se debe transformar en una secciónCuando la columna tiene sección circular o poligonal, se debe transformar en una seccióncuadrada de área equivalente.

x

x

x/2 x/2

ZAPATAS

DETERMINACIÓN DEL ACERO DE REFUERZO

b 0.85f’cMu

hEje neutro

c d a C=0.85f’cbaa/2

d-a/2

ysc fAbaf ='85.0

bffA

ac

ys

'85.0=

j

T=Asfy

f c

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

2adfAM ysu φ

2

/ad

fMA yu

s

−=

φ

bdAs=ρ

ρρ 750≤ 6300'85.0 1= cfβρ

fbf

MddA c

u

s'85.0

22

φ−−

=

bρρ 75.0max ≤6300+

=yy

b ffρ

21 /280' para 85.0 cmkgf c ≤=β

'fbf

f

c

y

'85.02

1 /280' para 65.01400

05.1 cmkgffc

c >≥−=β

ZAPATAS

DETERMINACIÓN DEL ACERO DE REFUERZO

bhAs 018.0min = Tomado de la tabla 7.7 de la norma 1753-2006 para aceros W-60. (Para zapatas que se comportan como losas)

bdf

Asy

14min = Tomado del artículo 10.3.1.1 de la norma 1753-2006 para f’c<315 kg/cm2.

(Para zapatas que se comportan como vigas)

La separación máxima de las barras de acero es el menor valor entre 3 veces el espesor de la losa y 45cm (artículo 10.3.1.3).

La separación mínima de las barras de acero es el mayor valor entre 2.5cm y el diámetro de la barra de acero utilizada (artículo 7 2 3 1)barra de acero utilizada. (artículo 7.2.3.1).

La longitud de transferencia se calcula de la siguiente manera (artículo12.2.1):

⎤⎡

b

b

trdc

yd d

dKcf

fL

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+=

αβγλ'

283.00=trK No hay refuerzo transversal

7.1<αβ 5.2≤+

b

trd

dKc

b ⎦⎣=dc El menor valor entre el recubrimiento del acero

y la separación del acero de refuerzo de la tabla 12.2.1b

ZAPATAS

DETERMINACIÓN DEL ACERO DE REFUERZO

De manera convencional se pueden adoptar los siguientes valores:

1=α 1=β 1=λ

cmdf

L y 302830 ≥⎥⎥⎤

⎢⎢⎡

=γ

1=α 1β 1=λ

cmd

dcf

L b

b

dcd 30

'283.0 ≥

⎥⎥⎥

⎦⎢⎢⎢

⎣

=

Cuando se usa gancho estandar:Cuando se usa gancho estandar:

bc

dhydh d

ff

L⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

'075.0

βλ

7.0=dhλ1=β Tabla 12.4

f ⎤⎡b

c

ydh d

ff

L⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

'0525.0

ZAPATAS

REQUERIMIENTOS POR CORTE

La altura útil de las zapatas están gobernadas por corte, bién sea por punzonado (flexión bidireccional) o por viga ancha (flexión unidireccional).La sección crítica de punzonado se sitúa alrededor de la columna o pedestal a una distancia d/2. (A tí l 11 9b)(Artículo 11.9b) ( )pTuu AAqV −=

cu VV φ≤Q

dbfVa occ

c '06.153.0) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

β

cV Es el menor de los siguientes valores:uQ

dbfVc cc 0'06.1) =

( ) dbfbdVb ocsc '/53.0) 0α+=uv uv

uquV

columna anchocolumna largo

=cβ

=0b Perímetro de punzonado

Para Secciones rectangulares

u

2d

2d

2d

22

2d

ZAPATAS

REQUERIMIENTOS POR CORTE

Secciones críticas para punzonado

d

2d

2d

d

2d 2

d

a

b

090

Sección crítica de punzonado

Área de carga

a

d

ba

=cβ

Área de carga efectiva

Área de carga real

2d

2d

b

ZAPATAS

REQUERIMIENTOS POR CORTELa sección crítica por flexión unidireccional se sitúa a una distancia “d” medida a partir de la cara de la columna o pedestal, o de la sección crítica para momento en los casos de columnas sobre planchas metálicas. (Artículo 11.9a)

cu VV φ≤uQ

0bLqV cuu =

uv

dbfV occ '53.0=uquV

d0b

cL

ZAPATAS

REQUERIMIENTOS POR TRANSFERENCIA DE ESFUERZOSTodas las cargas de la columna o pedestal se transferirán a la zapata por contacto directo con el concreto (aplastamiento) , barras de transferencia y anclajes mecánicos.

045045

1A 2A1A 2A

d21

21

A2 se mide en este plano

21

2 ≤=AAka

1'85.0 AfQ cu φ≤ Para el pedestal

acu kAfQ 1'85.0φ≤ Para la zapata

ZAPATAS

REQUERIMIENTOS POR TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS

El acero de refuerzo que atraviesa la superficie de contacto entre los elementos soportantes y soportados deberá ser suficiente para:a) Resistir toda la fuerza de compresión que exceda la resistencia de aplastamiento que resista el concreto.b) La fuerza total de tracción será resistida únicamente por el acero de refuerzo.

y

cus f

QQAφ−

≥y

ts f

QAφ

≥cu QQ > Si traccióna carga la es tQ

El acero de refuerzo longitudinal de las columnas debe prolongarse hasta el interior del acero de refuerzo de la losa de fundación o zapata y debe anclarse con un gancho en la parte inferior de la fundación, el cual debe orientarse hacia el centro de la columna. Debe cumplir además la longitud de transferencia de barras a compresión o a tracción según el caso.

y

cmfdf

fdL yb

c

ybdc 20004.0

'075.0

≥≥=

Las columnas y miembros de borde de muros estructurales que tengan un lado de su sección localizado a una distancia menor de la mitad de la altura del miembro de fundación del borde del mismo, deben tener acero de refuerzo transversal en toda la porción embebida dentro de la losa de fundación o zapata.E l fi i d d l d l l á d f l i di l í i En las superficies de contacto de columnas o pedestales, el área de refuerzo longitudinal mínimo será el 1% de la sección de la columna o el 0.5% de la sección del pedestal, la que sea mayor, y tener un mínimo de 4 barras. El menor diámetro será de 1/2”.