DISEÑO DE DADOS COMBINADOS CIMENTACIONES

DISEÑO DE DADO COMBINADO

Columnas B5 – B6.

Por limitaciones de espacios en la zona de la edificación, se realizó un diseño de dados combinadas para las columnas B5 y B6, debido a que, dichas columnas tienen cargas relativamente altas y su diseño como dado aislado ocupa dimensiones poco manejables en la práctica.

Para esto se tuvo una carga que baja por la columna B5 de , y en la columna B6 una carga las dimensiones de ambas columnas son de  , el esfuerzo admisible para el suelo de , un  y , la anterior información se puede apreciar en la siguiente figura.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Figura. Dado combinado para las columnas B5 y B6.

[pic 7]

Fuente: Autores, 2021

Se procedió a dimensionar el dado haciendo coincidir el centro de gravedad de las cargas de las columnas con el centro de gravedad del cimiento. Se obtuvo el centro de gravedad de las cargas de las columnas de la siguiente manera:

Inicialmente se obtuvo la resultante de cargas:

[pic 8]

[pic 9]

Posteriormente se calculó la distancia a la resultante desde la carga P1 por medio de la siguiente ecuación:

[pic 10]

Donde:

P1 = Carga que baja por la columna B5.

x1 = Distancia que genera momento con la carga P1.

P2 = carga que baja por la columna B6.

x2 = Distancia que genera momento con la carga P2.

R = Carga resultante entre la carga P1 y P2.

Entonces se tuvo que:

[pic 11]

[pic 12]

Con el centro de gravedad, se obtuvo la longitud L del cimiento por medio de la siguiente ecuación:

[pic 13]

Donde:

L’ = Distancia desde la carga P1 al extremo del cimiento.

 = Distancia de la carga P1 al centro de gravedad del cimiento.[pic 14]

 Por lo tanto:

[pic 15]

[pic 16]

Los resultados anteriormente calculados se muestran en la siguiente ilustración:

Figura. Dimensiones para la cimentación combinada propuesta.

[pic 17]

Fuente: Autores, 2021

Luego, se procedió a calcular el número de pilotes necesarios para la cimentación, esto se calculó por medio de la siguiente fórmula:

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

Ya calculados el número de pilotes, se pudo saber el ancho b y la distribución de los pilotes en la cimentación, siguiéndose de los parámetros señalados en la NSR 10, el cual nos dice que la distancia mínima entre ejes de los pilotes es 3 veces su diámetro. todo esto se muestra en la siguiente ilustración:

Figura. Distribución de pilotes.

[pic 21]

Fuente: Autores, 2021

El ancho b se calculó sumando el espaciamiento mínimo entre pilotes y el espaciamiento entre los pilotes y el costado de la cimentación, el cual se definió que sería la longitud del diámetro del pilote.

[pic 22]

[pic 23]

Posteriormente, conociendo el número de pilotes y la resultante de cargas, se calculó el Qneto por medio de la siguiente ecuación:

[pic 24]

[pic 25]

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El cual cumple porque es menor al admisible que es de 64 ton.

DISEÑO LONGITUDINAL

Con los resultados obtenidos anteriormente se procedió a analizar el comportamiento de la cimentación como viga con cargas puntuales.

A continuación, se trazaron los diagramas de fuerza cortante y momento flector obtenidos

Figura  36. Comportamiento de la cimentación como viga con carga puntual.

[pic 27]

Fuente: Autores, 2021

Tabla 55. Diagrama de fuerza cortante y momento flector para la cimentación propuesta.

[pic 28]

Fuente: Autores, 2021

Las reacciones en el diagrama de fuerza cortante se obtuvieron de la siguiente forma:

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

El cálculo de los momentos se presenta a continuación:

[pic 33]

[pic 34]

[pic 35]

Ya teniendo los cortantes y momentos de la estructura, se calculó el espesor d utilizando el criterio de momento promedio y utilizando una cuantía mínima actuando como viga   [pic 36]

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[pic 38]

Ahora bien, se obtuvo la altura efectiva b mediante la siguiente ecuación:

[pic 39]

Siendo entonces  y [pic 40][pic 41]

[pic 42]

Resolviendo para d, se tiene:

[pic 43]

CRITERIO POR CORTANTE

Se identifica el cortante máximo y se trabaja con el cortante actuante a una distancia “d” del apoyo. V (d) se puede aproximar como un 85% del cortante máximo Vmax:

[pic 44]

[pic 45]

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Se chequeó la condición: , por tanto, se tuvo que: [pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

Luego para determinar el espesor d, empleamos la siguiente ecuación:

[pic 50]

Igualando  , y despejando d se tiene:[pic 51]

[pic 52]

Ya calculados la altura efectiva d por momento y cortante, se eligió una altura efectiva de 1.2 m, debido a que, esta cumple con ambos criterios y nos proporcionará una mejor trabajabilidad en su construcción. El recubrimiento es de 20 cm, por lo tanto, H = 1.4 m.

d diseño = 1.2 m

Recubrimiento = 20 cm

H = 1.4 m

Posteriormente, se procedió a calcular el área de acero requerida para la cimentación en las zonas de máximos y mínimos momentos actuantes. Para esto, se debió tener en cuenta que el área requerida debe ser mayor o igual al área de acero mínima (). [pic 53]

Por lo tanto, se mayoraron los momentos actuantes en la cimentación por 1.5, los resultados se muestran a continuación:

[pic 54]

[pic 55]

[pic 56]

A continuación, se calculó la cuantía utilizando el d diseño y los momentos mayorados, comparando estos con la cuantía mínima para que cumpla con el criterio .[pic 57]

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