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VIGAS DE CIMENTACION

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by

Jhimy Navarro

on 2 June 2015

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Transcript of VIGAS DE CIMENTACION

INTEGRANTES
NAVARRO BUSTAMANTE JHIMY
PEÑA CHAQUILA DANNER HOWELL
QUISPE DELGADO NOLBERTO
TORRES GARCIA DARWIN
VEGA MARLO ALEX

VIGAS DE CIMENTACIÓN
Son estructuras donde se apoyan tres o mas columnas.
¿Cuando usar este tipo de cimentacion?
Cuando el area de cimetacion esta entre el (50-70)% del area a cimentar.
En suelos con baja capacidad portante.
CONSIDERACIONES
1. INTERACCIÓN SUELO‐ESTRUCTURA
La complejidad del problema surge en primer lugar del conjunto suelo‐estructura y más en concreto de su interacción.
Actualmente existen tres niveles de precisión en el cálculo general de este tipo de cimentaciones:

a) Se supone el cimiento rígido(indeformable)
b) cimiento flexible, sin deformacion del suelo que rodea a la cimentacion.
c) cimiento flexible con deformacion del suelo que rodea a la cimentacion.
c. El terreno que rodea el cimiento experimenta, deformaciones bajo la acción de este, como en realidad ocurre.
El terreno que rodea al cimiento experimenta, como realmente ocurre, deformaciones bajo la acción de éste.


b)
c)
a)
2.- Deformabilidad relativa entre el suelo, cimiento y de la estructura
Caso 2.1.
Que corresponde a un cimiento muy rígido y a una estructura muy flexible, la distribución de presiones varía realmente según el tipo de suelo, pero con razonable aproximación puede considerarse un reparto de acuerdo con el módulo de balasto.
 
caso 2.2.
Tanto el cimiento como la estructura son rígidos y la distribución de presiones puede suponerse linealmente variable.
 
caso 2.3.
Estamos ante una estructura flexible y un cimiento flexible.

caso 2.4.
El cimiento es flexible y la estructura rígida.
Evaluación de la rigidez de la estructura
El problema esencial es determinar cuando la estructura es rígida y cuando flexible en comparación con el terreno, y por tanto, cuando los puntos de enlace de la estructura con el cimiento se consideran que no pueden o si pueden sufrir asentamientos diferenciales entre sí.



Donde:
Ec: modulo de elasticida del cimiento
Ic: momento de inercia del cimiento
E: modulo de elasticidad de vigas y muros de la estructura.
Iv: momento de inercia de vigas de estructura
a,h: dimensiones de elementos verticales como muros.
Et: Modulo de elasticidad del suelo.
b: ancho del cimiento.
EFECTO DE CARGAS EXCÉNTRICAS SOBRE VIGAS DE CIMENTACION

Como se explicó anteriormente las cimentaciones de columnas exteriores pueden estar sujetas a cargas excéntricas. Si la excentricidad es grande, puede resultar esfuerzos de tracción sobre un lado de la cimentación, por lo que se recomienda dimensionar de manera que la carga este dentro del tercio central para poder de esta forma evitar esfuerzos de tracción en el suelo que teóricamente puede ocurrir antes de la redistribución de esfuerzos.

DISEÑO DE VIGAS DE CIMENTACION POR EL METODO RIGIDO

En el método rígido la viga de cimentación es asumida infinitamente rígida y por tanto indeformable, de manera que bajo la acción de las cargas descienden sin deformar al terreno, donde la presión de suelo es distribuida linealmente esta distribución puede ser en línea recta o en una superficie plana.

Es aconsejable diseñar vigas de fundación de modo que el centroide de presiones del suelo sea coincidente con la línea de acción de la resultante de las cargas de las columnas (centro de gravedad de la fundación e=0). Esto produce una presión de contacto uniforme sobre la totalidad del área y evita la tendencia a la inclinación de la fundación. Para el diseño de vigas de fundación por el método convencional rígido se debe seguir los siguientes pasos:

Distribucion de acero
B. Refuerzo transversal
5.-VIGAS FLOTANTES O METODO FLEXIBLE APROXIMADO
En este método el suelo se supone equivalente a un numero infinito de resortes elásticos, como se muestra en la figura
5.1. CASOS EN LOS QUE SE USA ESTE METODO:
1) Cuando se tiene un cimiento muy rígido y la estructura muy flexible
2) Cuando se tiene un cimiento flexible y una estructura flexible.
¿Qué debemos tener en cuenta al usar este metodo y en que se basa?
La rigidez de los elementos horizontales de la estructura, permita a las columnas acompañar a los asentamientos del cimiento bajo cada columna.
kc: coeficiente de balasto
A diferencia del metodo rigido
1) El valor de la carga sobre la viga, varía al deformarse ésta.

2) Las columnas descienden con el cimiento, la viga no puede ser concebida en absoluto como un elemento con carga igual a la reacción del suelo y apoyada en las columnas, sino apoyada en el terreno y cargada por las columnas.

Se basa en la hipotesis, de que la presion de contacto(p(x)) es directamemte proporcional al asentamiento(s).
p(x)=Kc*s
El coeficiente de balasto
Es la relación Kb=Esfuerzo/Asentamiento
Se obtiene a partir de la prueba de placa de carga
La profundidad a la que se debe realizar es la profundidad de cimentación(df)
Generalmente la placa puede ser cirular de diametro de 750mm o cuadrada de 300mmx300mm
Se aplica carga a cada una hora por lo menos, hasta la falla o por lo menos hasta que la placa se haya asentado 25mm.
La carga, de aproximadamente 1/4 a 1/5 de la carga ultima estimada, se aplica paulatinamente por medio de un gato.
La forma de la cimentacion influye en la obtencion del coeficiente de balasto?
Si, depende de la longitud, ancho y profundidad de cimentacion, por lo cual hay que afectar por factores de forma, los cuales varian de acuerdo al tipo de suelo, segun terzaghi(1955) quien realizo un estudio extenso estudio, cuyas formulas son las siguientes:
cimentacion sobre suelo arenoso:
cimentacion cuadrada
cimentacion rectangular
cimentacion sobre suelo arcilloso:
UNIDAD ELÁSTICA (alfa):
Es una característica importante entre el conjunto suelo-cimiento. Es decir es una función de la relación de rigideces del cimiento al suelo.
ANÁLISIS DE VIGAS FLOTANTES
Dado que el problema es íntegramente elástico, la estructura se supone en régimen lineal y puede, por lo tanto, aplicarse el método de superposición.
RECOMENDACIONES DADAS POR EL ING. JOSE CALAVERA RUIZ, PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE ESTE TIPO DE CIMENTACION.
No debe olvidarse el carácter exclusivamente aproximado del método.
Aun siendo una viga flexible, interesa que su flexibilidad no sea excesiva, pues entonces pierde su capacidad de distribución de cargas.
Es siempre importante disponer voladizos (figura 5.7), ya que de otra forma los esfuerzos y asientos de las columnas exteriores resultan muy elevados, como se aprecia en el caso a). el caso b) correspondiente a la disposición de voladizos regulariza mucho la distribución de presiones.
CALCULO MEDIANTE ABACOS, RECOMENDADOS POR ING. JOSE CALAVERA, EN SU LIBRO "CALCULO DE ESTRUCTURAS DE CIMENTACION"
En los ábacos se emplea el valor:
Donde l es la longitud de la viga y como puede apreciarse en los casos 7,8 y 9 para valores de λ inferiores a 1.75 (l<1.75 ) el reparto del cimiento es muy bueno y este puede considerarse como rígido, no siendo necesario en ese caso el estudio como viga flotante de aquellas vigas tales que la medianería de dos luces consecutivas sea inferior a 1.75 y cada dos luces consecutivas no difieran en más del 20% de la mayor.
El diseño de la viga de fundación se sigue el mismo procedimiento que el método rígido cuyos pasos son:
DISEÑO
• Dimensionamiento en planta
• Dimensionamiento en elevación
• Verificación a corte por flexión
• Cálculo de refuerzo de acero por flexión
• Verificación a la adherencia

ESTRUCTURA RIGIDA CON CIMIENTO FLEXIBLE
Este caso presenta una diferencia principal con la anterior, pues si bien el cimiento sigue siendo flexible, la gran rigidez de la superestructura hace que los puntos de enlace de las columnas con la cimentación no puedan asentarse mas que manteniéndose todos sus puntos de apoyo con el cimiento alineados.

No existe una solución del problema a nivel teórico. Pero si un método simplificado dado por el ing. José calavera Ruiz, en su libro “cálculo de estructuras de cimentación”, tal como se muestra en las siguientes figuras.
En a) la presión se concentra bajo las columnas. La distribución real de presiones se sustituye por la suma de una presión lineal b) y otra correspondiente a una viga flotante a).
Calculo con ordenador de vigas de cimentación flexibles
El modelo estructural para el análisis de esfuerzos consiste en discretizar la fundación en pequeños elementos unidimensionales, tal como se aprecia en la figura.
Entonces para cada nudo se debe encontrar las constantes de los elementos elásticos, estas se obtienen multiplicando el área de influencia de un punto de la fundación por el coeficiente de balasto anteriormente calculado:

Ki=Ks*Ai

Donde:
ki = Constante del resorte.
ks = Coeficiente de balasto.
A = Área de influencia. Ai = b * x .

Una vez calculadas las constantes de los elementos elásticos se introduce los datos al programa “SAP2000” u otro programa estructural, del cual se obtienen los esfuerzos de corte y momentos
Finalmente para el análisis de viga de fundación por el método flexible es importante tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:
Siempre tiene que haber un resorte en los extremos de la viga.
Un resorte en los puntos donde descansa cada carga.
También un resorte en cada nodo de la viga.

ANÁLISIS
VIGAS DE CIMENTACIÓN
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