Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Este ejemplo tiene como objetivo guiar al usuario en el diseño de zapatas de hormigón armado. El ejemplo será más efectivo si se siguen los pasos ilustrados en el módulo. Aunque este sólo describe el uso del módulo para la versión standalone del programa, se incluyen algunas explicaciones y notas relativas a la importación de datos del programa principal.

El ejemplo a seguir consta de una zapata aislada con columna de concreto sometida a la acción de cargas axiales y de momentos flectores al nivel zapata-columna, como se ilustra a continuación:

Ejemplo de zapata aislada

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

1) Empezando una nueva estructura

Seleccione el botón para crear un Nueva Zapata ubicado en la esquina superior izquierda.

En el caso de que exista un modelo abierto, FootingDesign le preguntará si desea salvarlo.

Una vez abierto el nuevo archivo, se procede a la introducción de datos en la ventana izquierda, siguiendo el orden que se muestra a continuación.

2) Introduciendo unidades Seleccione con el ratón la opción Sistema de unidades. Esta acción permitirá habilitar el menú desplegable.

Despliegue la pestaña y seleccione las unidades del sistema Inglés.

3) Código de diseño Seleccione el código de diseño a utilizar.

Despliegue la pestaña y seleccione el código ACI 318-05.

4) Tipo de fundación y tipo de columna Seleccione el tipo de fundación, paso seguido seleccione el tipo de columna.

Despliegue la pestaña y seleccione Zapata aislada, luego en tipo de columna seleccione Concreto.

5) Introduciendo la geometría - Datos de la zapata A continuación vaya a la opción Geometría. Esta y las demás carpetas pueden desplegarse o cerrarse para comodidad del usuario.

Vaya a la opción Materiales de la carpeta Datos Zapata y despliegue la pestaña. En ese momento usted tendrá disponible un menú con todos los materiales disponibles, en este caso únicamente hormigón armado; en el ejemplo se utilizará C3-60.

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Seleccione el material C 3-60, luego haga clic en aceptar.

Ingrese la profundidad del terreno de fundación.

Nota.- El valor introducido corresponde a las unidades por defecto. Si desea introducir el mismo dato en diferentes unidades, debe adicionar la unidad deseada.

La geometría de la zapata (largo, ancho, y el alto de la base) no es necesario introducir, pues el programa puede proponer las dimensiones requeridas. Sólo introduzca valores en el caso de usar dimensiones predefinidas o fijas.

Al iniciar el módulo las dimensiones presentadas son las por defecto.

6) Introduciendo la geometría - Datos de la columna Vaya a la carpeta Datos Columna, seleccione la opción Posición de columna respecto del c.g. de la zapata para ubicar la columna en el plano de la zapata.

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Elija la opción centrada. Habilite las opciones de Considerar armadura de la columna y Mostrar armadura de espera, que se usarán para determinar la longitud del empalme.

Introduzca las dimensiones de la columna.

Las armaduras de espera se definen por el usuario. Introduzca la Armadura longitudinal de espera.

Fije ahora la Armadura transversal de espera (estribos).

Introduzca la cantidad de ramas para cada dirección, el diámetro de la barra a usar y la separación entre estribos.

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Nota.- La introducción de estos datos es opcional. Para ello desactive las casillas Considerar armadura de la columna y Mostrar armadura de espera.

7) Datos del suelo La primera opción de esta carpeta es Calcular capacidad portante. Por defecto el programa presenta esta opción desactivada, si se activa esta opción, el programa requerirá de otros datos necesarias para el calcule la capacidad portante del suelo.

Mantenga deshabilitada la opción para calcular la capacidad portante.

Introduzca la presión admisible del terreno. Esta definirá en gran parte las dimensiones de la zapata.

Establezca el peso unitario húmedo del suelo.

Fije el coeficiente de balasto, este será usado para determinar los asentamientos elásticos.

Nota.- Cada variable u opción cuenta con ayuda sensitiva útil para aclarar conceptos.

8) Generando combinaciones de carga Antes de introducir las cargas se deberá definir los estados y combinaciones de carga. El programa tiene herramientas para generar las combinaciones automáticamente de acuerdo a la norma utilizada.

Para definir los estados de carga presione el botón Administrar estados de carga

Se despliega la siguiente ventana:

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Por defecto se presenta una condición de carga (Carga muerta) y dos combinaciones (una de servicio y otra de diseño).

Para el presente ejemplo añadiremos manualmente la condición de carga viva. Haga clic en la primera celda vacía de la columna ID, a continuación escriba un identificador de la condición (por ejemplo, CV). Escriba una breve descripción de la carga y finalmente elija una categoría haciendo doble clic en la celda de la columna Categoría (ll, en ingles live load, es decir carga viva).

Introduzca manualmente el nuevo estado de carga. Note que al ingresar una nueva condición de carga este se agrega automáticamente en las combinaciones.

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Nota.- También se pueden agregar fácilmente estados o condiciones de carga apretando el botón , esta opción despliega una lista con los estados de cargas más usados.

A continuación defina las combinaciones:

Introduzca los factores de carga y defina el tipo (servicio o diseño).

Para generar automáticamente las combinaciones de carga se debe seguir los siguientes pasos:

1.- Presione el botón

2.- Aparecerá una ventana de diálogo, presione el botón para abrir archivo. Seleccione el archivo para la generación de combinaciones, como se muestra en la siguiente figura.

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

Seleccione la combinación de cargas según el código que se esté usando, en este caso ACI 318-LoadCombos_Service.rag, e inmediatamente obtendrá una lista de combinaciones de servicio.

Lista de las condiciones de cargas, haga clic en aceptar.

Le aparecerá un mensaje con el número de combinaciones de carga generadas. Presione OK.

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Nota.- Si se corre el módulo desde RAM Advanse, no será necesaria la generación de estados de carga o de combinaciones, puesto que estos pueden ser exportados directamente al módulo. En cualquier caso las cargas se pueden editar o modificar dentro del módulo.

Nota.- Si requiere eliminar estados de carga o combinaciones, esto se puede hacer fácilmente

presionando el botón . Se desplegará una ventana en la es posible seleccionar los elementos a eliminar.

9) Introduciendo cargas Ubique la carpeta Cargas y a continuación seleccione la opción Cargas por estado.

Haga clic sobre la opción <Cargas>

Sle presentará la siguiente ventana:

Esta ventana sirve para el ingreso de las cargas por estado o condición de carga.

Nota.- En caso de zapata combinada, el programa agrega un nuevo elemento a la ventana de arriba, esto para introducir las cargas por columna de la zapata.

Seleccione el estado de carga:

Elija CM.

Introduzca los valores de las cargas.

Introduzca los valores de las cargas

Defina los valores para el siguiente estado. 9

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Luego de introducir las cargas para los diferentes Estados haga clic en Aceptar para validar la información.

Nota.- Las cargas pueden importarse directamente del programa principal.

Defina el punto de aplicación de las fuerzas horizontales.

10) Introduciendo los datos de diseño Vaya a la carpeta Datos de diseño y seleccione la opción Criterio de diseño de las dimensiones de la zapata.

Seleccione Relación Largo/Ancho (que es el valor por defecto)

Elija un valor igual a 1 para diseñar una zapata cuadrada.

Elija ahora el tipo de solicitación al que esta sometido la armadura de espera:

Elija esta opción cuando la carga es predominantemente a compresión.

Seleccione el Tamaño de barras para la optimización;

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Seleccione las barras a ser usadas en la optimización.

11) Introduciendo valores de configuración Estos valore se requieren definir normalmente una sola vez o muy eventualmente.

Presione el botón que se encuentra en la parte superior de la pantalla. La siguiente ventana será presentada al usuario:

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Ventana de Configuración. Deje con lo valores por defecto y haga clic en aceptar. En esta ventana se presentan valores de configuración general de hormigón, refuerzo, suelo y diseño.

12) Dimensionando la zapata

Para obtener las dimensiones sugeridas de la base pulse el botón .

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En la ventana de datos y en la de detallamiento se pueden apreciar las dimensiones de la base.

Nota.- De existir muchas condiciones o combinaciones de carga, es probable de que el programa tome unos pocos segundos en arrojar las dimensiones de la base.

13) Optimizando el refuerzo

Presione . No olvide que el refuerzo esta de acuerdo a las barras seleccionadas para la optimización (ver paso 10).

14) Verificando el diseño Una vez obtenidas las dimensiones de la base y su respectivo refuerzo, se debe verificar si tales dimensiones y refuerzo cumplen con los requerimientos resistentes y de código. Para ello pulse el

botón

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Observe a primera vista el semáforo situado en la parte superior derecha de la pantalla .

Nota.- Recuerde que un semáforo amarillo indica que existen advertencias de diseño, mientras que una luz roja nos indica que existen errores de diseño.

15) FEM de la base

Haga clic en para ver el siguiente diagrama:

Diagrama FEM de los esfuerzos de contacto. También es posible ver un diagrama FEM de los asentamientos.

16) Detallamiento de la zapata Una vez analizada y diseñada la zapata, vaya a la pantalla de detallamiento.

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Esta pantalla presenta una planilla electrónica con el refuerzo resultante del diseño, el mismo que podrá editar, cambiar o borrar en cualquier momento de acuerdo a su requerimiento y verificar su

influencia rápidamente presionando el botón verificar diseño .

La planilla cuenta con dos pestañas: Longitudinales (refuerzo paralelo al largo de la zapata) y Transversales (refuerzo paralelo al ancho de la zapata). Siempre que modifique los datos de la planilla el semáforo queda inhabilitado, para que no olvide realizar la verificación de diseño.

Nota.- En caso de querer volver a los resultados de refuerzo obtenidos del diseño automático,

presione el botón .

Nota.- Si el tipo de columna es pedestal, el programa puede sugerir su refuerzo también.

Nota.- Para guardar el dibujo en formato DXF presione el botón .

17) Viendo el reporte Todo el conjunto de datos y resultados son incluidos en el reporte:

Presione el botón para ver el reporte.

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El reporte consta de 3 secciones: Datos generales, resultados y notas aclaratorias.

Datos generales. Relativos a la geometría de la base, los materiales usados, las características del terreno de fundación, las armaduras provistas, etc.

Resultados. Relativos a las interacción suelo-fundación y a la resistencia de la zapata como elemento de hormigón armado.

Para imprimir el reporte presione

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Ejemplo 9: Zapatas de hormigón armado

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Nota.- Si desea editar el reporte puede fácilmente exportar el mismo a Microsoft Word o Microsoft Excel.