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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
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH
SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO HUARAZ - ANCASH
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
EN HONOR AL XXXV ANIVERSARIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
UNASAM
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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
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.
En la pestaa Define dar clic en
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.
En la pestaa Define dar clic en
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
Primero hay que abrir el candado haciendo clic encima de l.
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.
Primero hay que abrir el candado haciendo clic encima de l.
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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