Manual Del Safe

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH

SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO UNASAM

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MANUAL DEL SAFE V12.3.2

DISEO DE UNA ZAPATA AISLADA CON MOMENTO EN

UNA DIRECCION.

PRESENTADO POR:

DANIEL W. RONDOO CHAVEZ

Estudiante

REVISADO POR:

ING. LUIS ITA ROBLES

Docente

HUARAZ ANCASH PERU

Octubre del 2013


SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO HUARAZ - ANCASH


EN HONOR AL XXXV ANIVERSARIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

UNASAM

1




DEDICATORIA

Este trabajo de investigacion lo dedico a mis padres y a mi hermanas por todo su apoyo

incondicional y su comprensin, durate todo esta etapa de vida universitaria que atravieso.

Daniel R.

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DISEO DE UNA ZAPATA AISLADA CON MOMENTO EN UNA

DIRECCION

Disear la zapata mostrada en la figura:

PD=150 Tn MD=20 T-m t= 4.0 Kg/cm2 Df = 1.50 m

PL=90 Tn ML=10 T-m fc = 210 Kg/cm2

PSx= 22.5 Tn MSx=37.5 T-m fy = 4200 Kg/cm2

Seccin de la Columna

30 x 70 cm

Coeficiente de Balasto

8000 Tn/m3

Esfuerzo del Suelo de Fundacin debido a la presencia de Sismo.

tsis = 2/3* t = 48 Tn/m2

P

M

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SOLUCION CON EL SAFE V12.3.2

1. Iniciamos el Programa.

2. Configuracin de unidades

Ingresamos en la opcion

Modify/show que se

encuentra al frente de units

(currently metric).

Luego de la nueva ventana

que emerge, seleccionamos la

opcion consistent units, para

elegir las unidades con la que

vamos a trabajar.

Ahora escogemos las unidades de

trabajo en la lista desplegable, en

este caso es (Tonf, m, C) que

representan las unidades de Fuerza,

Longitud y Temperatura; luego clic

en OK en todas las ventanas.

Finalmente en la ventana inicial en

initial model escogemos la primera

opcion Blank.

3. Definir Materiales.

En la pestaa Define dar clic en

Materials.

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Definimos el Concreto.

Aadimos las propiedades del

nuevo material, dar clic en Add

new materials.

Definimos el nombre

(concreto

fc=210kg/cm2), tipo de

material (concrete), Peso

especfico (2.4tn/m3),

Modulo de elasticidad. Y

dar clic en OK.

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Definimos el Acero.

Aadimos las propiedades

del nuevo material, dar clic

en Add new materials.

Definimos el nombre (Ref.

Fy=4200kg/cm2), tipo de

material (Rebar), Fy = 4200

kg/cm2 y finalmente dar

OK.

4. Definir Zapata y Columna (Pedestal).

En la pestaa Define dar clic en Slab Properties.

Definimos la Zapata

Dar clic en Add New Property.

Ahora definimos la zapata, en

type elegimos Footing, y se

recomienda comenzar con el

espesor mnimo de 50 cm y dar

OK.

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Definimos la columna (Pedestal)

Dar clic en Add New Property.

Ahora definimos el pedestal, en

type elegimos stiff, y se

recomienda que el espesor sea

igual al que definimos para la

zapata (50 cm) y dar OK en todas

las ventanas.

5. Definir la Identificacin de las Varillas de Refuerzo.

En la pestaa Define dar clic

en Reinforcing Bar Sizes

Clear All Bear luego en Add

Common Bar set escoger de la

lista desplegable la opcin U.S.

Customary (para definir

nosotros las denominaciones, el

rea y dimetro del acero de

Refuerzo).

Finalmente dar clic en Add Bar Set OK en todas las ventanas.

Si aparece la ventana de advertencia, dar clic en SI, para continuar con la

modificacin que hizo.

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6. Definir la Resistencia del Suelo.


Soil Subgrade Properties.

Luego podemos modificar SOIL 1

que trae por defecto el programa

o aadir nuevo.

Despus escribimos el nombre y el

Modulo de Winkler o Coeficiente

de Balasto que es 8000 Tn/m3.(ver

Anexo) y clic en OK en todas las

ventanas.

7. Definir la Masa de la Subestructura.


Mass Source.

Colocar siempre en zapatas el

100% para carga Viva y Muerta.

Siendo entonces el factor de

escala 1 en ambos casos, y dar

clic en OK.

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8. Definir el Patrn de Carga.

En la pestaa Define dar clic en Load Patterns.

En este caso se debe incluir el peso propio de la zapata, que algunos

autores consideran un 5% para un esfuerzo del suelo de 4 kg/cm2. Por lo

que los factores de CV y CM es 1.05 y la de SISMO es 0.

9. Definir Combinaciones de Carga.

Combinaciones de cargas de Servicio.

COMB SERV.: Factor de escala: D=L=1, S = 1/1.25=0.8

Esta combinacin es para el dimensionamiento en planta.

Luego en la ventana que aparece dar clic en Add New Combo.

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Ingresar la primera combinacin de servicio, marcando con un check en el

casillero de Service-Normal.

Combinaciones de cargas Amplificadas

COMB1: 1.4D+1.7L

COMB2: 1.25*(D+L)+S

COMB3: 1.25*(D+L)-S

COMB4: 0.9D+S

COMB5: 0.9D-S

Estas combinaciones son para el dimensionamiento en elevacin (para

hallar el peralte de la Zapata)

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Ingresar en la pestaa Define dar

clic en Load Combinations.

Ingresar todas las combinaciones

de carga descritas anteriormente,

como se muestra en la siguiente

figura. Finalmente poner check en

Strength y dar OK.

Repetir estos dos pasos anteriores

para ingresar todas las

Combinaciones descritas; una vez

finalizado todo dar OK en todas las

ventanas.

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10. Dibujar la Subestructura Zapata y Pedestal (columna).

Ingresar en la pestaa Draw dar clic en

Quick Draw Areas Around Points.

Luego hacer un primer tanteo

para el Largo y Ancho de la

Zapata, siempre la diferencia

entre el Largo y Ancho de la

Zapata debe ser igual a la

diferencia entre la dimensiones

de la columna. En este caso es

0.70-0.30 = 0.40.

Por lo tanto comenzamos con las

siguientes dimensiones: X =

2.40m Y = 2.00m para la Zapata.

Una vez ingresado las

dimensiones, hacer clic en el rea

de Trabajo y la zapata se

dibujar.

Ahora dibujamos el Pedestal (columna 0.70 x 0.30). dar clic en el centro

de la zapata dibujada. Finalmente el rea de trabajo quedara as:

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11. Asignar a la Zapata el Suelo que lo Soporta.

Seleccionar la subestructura (zapata, pedestal).

Ingresar en la pestaa Assign dar clic en Support Data Soil Properties.

Escoger el Suelo anteriormente definido y dar clic en OK. Quedando

finalmente el area de trabajo asi:

12. Asignar Carga a la Zapata.

Antes de asignar la carga, se

recomienda adicionar un

punto a la sub estructura

sobre el cual actuar la

carga.

Para ello ingresar a la

pestaa Draw Draw

Points, luego hacer clic en el

centro de la columna, en

seguida dar clic derecho en

ese punto y aparecer una

ventana, en ella nos

ubicamos Load y dar clic en

Assign Load.

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Elegimos la opcin Force Loads y OK.

Ingresamos las cargas del ejercicio y dar OK.

o Carga Muerta (DEAD)

o Carga Viva (LIVE)

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o Carga de Sismo

13. Analizar la Estructura o Correr el Programa.

Ingresar en la Pestaa Run Run Analysis & Design o tambin

presionar la tecla F5.

14. Dimensionamiento en Planta

Para el dimensionamiento en planta, tenemos que verificar lo siguiente:

Para ello ingresar en la pestaa Display Show Reaction Forces y

aparecer esta ventana.

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Aqu seleccionar la opcin Load

Combination y tambien Soil

Pressures, finalmente clic en

Apply.

Quedando el rea

de trabajo como

se muestra en la

figura.

Aqu podemos observar los valores al lado derecho del rea de trabajo,

estos valores nos indican el esfuerzo actuante y cmo podemos ver

80tn/m2 > 48 tn/m2 INCORRECTO; entonces la zapata a Fallado.

Por lo tanto aumentar las dimensiones en planta de la zapata !!.

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15. Aumentar las Dimensiones en Planta

Primero hay que abrir el candado haciendo clic encima de l.

Luego seleccionar solo la Zapata (no pedestal o columna).

Despus ingresar en la pestaa Edit Edit Areas Spand/Shrink

Areas (esto es para aumentar el tamao de la zapata; se recomienda ir

aumentando cada 0.10m; el programa aumenta esta dimensin en ambas

direcciones para mantener la diferencia planteada de 0.40m al inicio).

Como este ejercicio lo resolvimos

manualmente, la seccin que

cumple es 3.10 x 2.70m, por lo

tanto faltara 0.70m entonces en

el programa ingresar la mitad

que es 0.35m.

16. Analizar la Estructura o Correr el Programa Nuevamente.

Correr el programa, luego verificar , para ello ingresar en la

pestaa Display Show Reaction Forces, igual que el caso anterior y

aparecer esta ventana.

Aqu podemos observar que si cumple la condicin planteada.

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17. Diseo en Elevacin ( Determinacin del Peralte Efectivo)

ingresar en la pestaa Display Show

Punching Shear Design, y sobre la

zapata aparece un valor numrico el

cual nos representa ; este valor

tiene que cumplir la siguiente

condicin:

Como la condicin anterior no cumple, entonces la zapata ha fallado por

corte, por lo que necesitamos incrementar el peralte.

18. Incrementar el Peralte


Luego en la pestaa Define Slab Properties.

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Aqu dar clic en

Modify/Show Property,

luego modificar la altura

tanto de la Zapata como del

Pedestal que en este caso

ser 80 cm y despus de

haber cambiado la altura, dar

OK en todas las ventanas.

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Tambin podemos introducir el recubrimiento de la zapata, para ello entrar

en la pestaa Design Design Preferens Min Cover Slabs, y colocar el

recubrimiento de 7.5cm para Zapatas.

Luego Correr nuevamente el programa.

Ingresar en la pestaa Display Show Punching Shear Design, y aqu si

podemos ver que la condicin anterior si cumple.

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19. Diseo de Refuerzo por Flexin.

a. Dibujar las Franjas de Diseo.


Luego en Draw Draw Design Strips, en este caso dibujaremos solo 2

franjas de diseo tanto para el eje X y tambin Y.

Para lo cual colocamos el valor de la mitad del ancho de la Zapata

(2.70/2 = 1.35 m) para el eje X.

Luego dibujar la lnea por el medio de la zapata, sin cerrar la ventana

anterior. Y el rea de trabajo quedara as:

Ahora para la franja en el eje Y, colocamos el valor de la mitad del Largo

de la Zapata (3.10/2 = 1.55 m).

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Luego dibujar la lnea por el medio de la zapata, sin cerrar la ventana

anterior. Y el rea de trabajo quedara as:

Para ver finalmente como quedan estas franjas de diseo, dar clic en el

siguiente icono: y marcar la opcin Show Width y OK.

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Luego tendremos la siguiente

pantalla.

Por ultimo corremos el programa.

b. Calcular los Refuerzos de Acero.

Diseo en el eje X

Entrar en la pestaa Display Show Slab Design, luego aparecer la

siguiente ventana, aqu tenemos que escoger el eje X(A), el acero de

refuerzo anteriormente definido y tenemos que dar el espaciamiento y

todos lo que se resalta en el grafico siguiente:

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El rea de trabajo nos muestra la zapata con el siguiente DMF; y nos

dice el acero de refuerzo que falta.

si sigue apareciendo el diagrama seguimos bajando la separacin de los

aceros de refuerzo, hasta que el DMF no aparezca; as garantizamos un

buen diseo. Entonces para este caso bajamos la separacin de los

aceros hasta 15 cm con lo cual pasa el diseo.

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Diseo en el eje Y

en la misma ventana anterior elegimos el eje Y (B) y hacemos el mismo

proceso anterior, tanteando la separacin de los aceros de refuerzo,

cumpliendo en este caso con una separacin de 17cm.

Finalmente aqu termina el diseo de la Zapata Aislada.

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