Manual Safe - Zapata Combinada

ANALISIS Y DISEÑO DE CIMENTANCIONES CON SAFE 2014

Ing. Ovidio Serrano Zelada – oserranoz@yahoo.es

APLICACIÓN 02: DISEÑO DE ZAPATA COMBINADA. Diseñar una zapata combinada para soportar una columna de colindancia y una interior.

Datos:

Momentos en la columna de colindancia de 0.50m x 0.40m

Cargas y momentos en la columna interna de 0.50m x 0.50m

50 x 40 50 x 50 2.50

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

COLUMNA EXTERNA

Tipo de Carga P (kg) Mx (kg-m) My (kg-m)

Muerta 55.32 -0.825 -0.044

Viva 14.63 -0.198 0.053

Sx -0.646 -0.268 -11.401

Sy -0.067 15.54 -0.483

COLUMNA INTERNA

Tipo de Carga P (kg) Mx (kg-m) My (kg-m)

Muerta 81.35 -1.250 -0.065

Viva 22.50 -0.290 0.077

Sx -0.980 -0.400 -17.540

Sy -0.100 23.200 -0.720

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.

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.

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.

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

� 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

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.

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.

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

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 [Asignar restricciones a la cimentación]:

� SELECCIONAR LA CIMENTACION � ASSIGN/SUPPORT DATA/POINT RESTRAINTS:

RESTRINGIR:

Paso 11 [Asignación de Cargas]: � SELECCIONAR EL PUNTO CENTRAL QUE IDELIZA EL EJE CENTRAL DE LA COLUMNA, LUEGO IR A: � ASSIGN/LOAD DATA/POINT LOADS:

Repetir el Paso 11 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

PARA OBSERVAR LOS STRIPS: VIEW/SET DISPLAY OPTIONS ó EL CLICK ICONO DEL CHECK

Paso 13 [Correr el programa]: � RUN/RUN ANALYSIS & DESIGN (F5) ó CLICK EN EL ICONO

OBTENCION Y VERIFICACION DE RESULTADOS:

Paso 13 [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 Desplazamiento Max: 0.72 cm Paso 14 [Presiones en el terreno]:

� DISPLAY/SHOW REACTIONS FORCES ó CLICK EN EL ICONO

Presión máxima: 3.6 kg/cm2

Se puede observar que la cimentación no cumple por esfuerzos en el terreno: 3.6 kg/cm2 > 2.5 kg/cm2. Aumentar dimensiones de la cimentación y verificar nuevamente.

Paso 15 [Punzonamiento en la Cimentación]:

� DISPLAY/SHOW PUNCHING SHEAR DESIGN ó CLICK EN EL ICONO

Se puede apreciar que la cimentación no cumple por punzonamiento, se tiene que aumentar el espesor de la cimentación. Aumentar peralte de cimentación, o cambiar cimentación y verificar nuevamente.

Paso 16 [Momentos de Diseño en la cimentación]:

DISPLAY/SHOW STRIP FORCES ó CLICK EN EL ICONO

STRIP A:

STRIP B:

Paso 17 [Diseño en la cimentación]:

DISPLAY/SHOW SLAB DESIGN ó CLICK EN EL ICONO

ACERO LONGITUDINAL X-X

ACERO LONGITUDINAL Y-Y

NOTA: LA CIMENTACION NO CUMPLIO POR PRESIONES EN EL TERRENO NI PUNZONAMIENTO, SE RECOMIENDA CAMBIAR DE CIMENTACION (CIMENTACION CORRIDA), CON EL FIN DE EVITAR UNA CIMENTACION DE GRAN ESPESOR Y AREA.

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