Documentación SkyCiv

Su guía para el software SkyCiv - tutoriales, guías prácticas y artículos técnicos

Fundación SkyCiv

  1. Inicio
  2. Fundación SkyCiv
  3. Zapatas Aisladas
  4. Documentación técnica
  5. Ejemplo de diseño de zapata aislada de acuerdo con ACI 318-14

Ejemplo de diseño de zapata aislada de acuerdo con ACI 318-14

Un ejemplo de recorrido a través de los cálculos necesarios para diseñar una zapata aislada (ACI 318-14)

La base es un sistema de construcción esencial que transfiere las fuerzas de la columna y la pared al suelo de soporte.. Dependiendo de las propiedades del suelo y las cargas de construcción., el ingeniero puede optar por soportar la estructura en un sistema de cimientos poco profundos o profundos³.

SkyCiv Foundation incluye el diseño de zapatas aisladas que se ajustan al American Concrete Institute¹.

¿Quieres probar el software de diseño de la fundación SkyCiv?? Nuestra herramienta permite a los usuarios realizar cálculos de diseño de la base sin ninguna descarga o instalación!

Ejemplo de diseño de una zapata aislada

Requisitos de dimensión

Para determinar las dimensiones de una zapata aislada, servicio o cargas no factorizadas, como muerto (re), En Vivo (L), Viento (W), Sísmico (E), etc. se aplicará utilizando combinaciones de carga, según lo definido por ACI 318-14. Cualquier combinación de carga que gobierne se considerará la carga de diseño, y se compara con la presión de suelo permitida como se muestra en la ecuación 1, como se recomienda en Sección de 13.2.6 de ACI 318-14.

\(\texto{q}_ _{\texto{a}} = frac{\texto{PAGS}_ _{\texto{norte}}}{\texto{A}} \flecha correcta \) Ecuación 1

dónde:
qa = presión de suelo permitida
PAGSnorte = carga de diseño no factorizada
A = área de cimentación

De la ecuación 1, qa son intercambio con A.

\(\texto{A} = frac{\texto{PAGS}_ _{\texto{norte}}}{\texto{q}_ _{\texto{a}}} \flecha correcta \) Ecuación 1a

En este punto, Las dimensiones de la zapata se pueden volver a calcular a partir de la dimensión del área requerida, A.

Cizalla unidireccional

El cizalla unidireccional estado límite, también conocido como cizalla flexural, se encuentra a distancia “re” de la cara de una columna, en el plano crítico de corte (Consulte la figura 1),

Diseño de zapata aislada, ACI 318-14

Figura 1. Corte crítico en plano de corte unidireccional

El De una sola mano corte Demanda o V tu se calcula asumiendo que la base está en voladizo lejos de la columna donde está el área (rojo) indicado en la Figura 2, de acuerdo con ACI 318-14, Sección de 8.5.3.1.1.

El Capacidad de corte unidireccional o ϕVc se define como la resistencia al corte máxima y se calcula utilizando la ecuación 2 por ACI 318-14, Sección de 22.5.5.1.

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = phi _{\texto{corte}} \veces 2 \sqrt{\texto{F'}_ _{\texto{c}}} \tiempos texto{b}_ _{\texto{w}} \tiempos texto{re} \flecha correcta \) Ecuación 2 (ACI 318-14 Eq. 22.5.5.1 Imperial)

o

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = phi _{\texto{corte}} \veces 0.17 \sqrt{\texto{F'}_ _{\texto{c}}} \tiempos texto{b}_ _{\texto{w}} \tiempos texto{re} \flecha correcta \) Ecuación 2 (ACI 318-14 Eq. 22.5.5.1 Métrico)

dónde:
ϕcorte = factor de diseño de corte
F’c = resistencia especificada del concreto, psi o MPa
bw = ancho de la zapata, en o mm
d = distancia de la fibra de compresión extrema al centroide del refuerzo de tensión longitudinal, en o mm

La demanda de corte y la capacidad de corte deben cumplir con la siguiente ecuación para cumplir con los requisitos de diseño de ACI 318-14:

\(\texto{V }_ _{\texto{tu}} \leq phi text{V }_ _{\texto{c}} \flecha correcta \) Ecuación 3 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

Fundación SkyCiv, en cumplimiento de la ecuación 3, calcula la relación de unidad de corte unidireccional (Ecuación 4) tomando demanda de corte sobre la capacidad de corte.

\( \texto{Ratio de unidad} = frac{\texto{Demanda de corte}}{\texto{Capacidad de corte}} \flecha correcta \) Ecuación 4

Cizalla bidireccional

El Cizalla bidireccional estado límite, también conocido como cizalla de perforación, extiende su sección crítica a una distancia “d / 2” desde la cara de la columna y alrededor del perímetro de la columna. El plano crítico de corte se encuentra en esa sección de la zapata (Consulte la figura 2).

Diseño de zapata aislada, ACI 318-14

Figura 2. Plano crítico de corte de corte bidireccional

El Dos caminosescuchar demanda o V tu ocurre en el plano crítico de corte, ubicado a una distancia de “d / 2” donde el (rojo) área sombreada, indicado en la Figura 2, de acuerdo con ACI 318-14, Sección de 22.6.4.

El Capacidad de corte o ϕVc se rige por el valor más pequeño calculado usando la ecuación 5, 6, y 7 por ACI 318-14, Sección de 22.6.5.2

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = phi _{\texto{corte}} \veces 4 \veces lambda veces sqrt{\texto{F'}_ _{\texto{c}}} \flecha correcta \) Ecuación 5 (ACI Eq. 22.6.5.2(a) – Imperial)

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = left ( 2 + \frac{4}{\beta } \verdad ) \veces lambda veces sqrt{F'_{c}} \flecha correcta \) Ecuación 6 (ACI Eq. 22.6.5.2(b) – Imperial)

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = left ( 2 + \frac{\alfa _{s} \veces d }{b{los}} \verdad ) \veces lambda veces sqrt{F'_{c}} \flecha correcta \) Ecuación 7 (ACI Eq. 22.6.5.2(c) – Imperial)

o

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = phi _{\texto{corte}} \veces 0.33 \veces lambda veces sqrt{\texto{F'}_ _{\texto{c}}} \flecha correcta \) Ecuación 5 (ACI Eq. 22.6.5.2(a) Métrico)

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = 0.17 \veces left ( 1 + \frac{2}{\beta } \verdad ) \veces lambda veces sqrt{F'_{c}} \flecha correcta \) Ecuación 6 (ACI Eq. 22.6.5.2(b) Métrico)

\(\phi text{V }_ _{\texto{c}} = 0.0083 \veces left ( 2 + \frac{\alfa _{s} \veces d }{b{los}} \verdad ) \veces lambda veces sqrt{F'_{c}} \flecha correcta \) Ecuación 7 (ACI Eq. 22.6.5.2(c) Métrico)

Nota: β es la relación del lado largo al lado corto de la columna, carga concentrada, o área de reacción y αs es dado por 22.6.5.3

dónde:
λ = factor de modificación para reflejar las propiedades mecánicas reducidas del concreto liviano en relación con el concreto de peso normal de la misma resistencia a la compresión
F’c = resistencia específica del hormigón a la compresión, psi o MPa
d = distancia de la fibra de compresión extrema al centroide del refuerzo de tensión longitudinal, en o mm

La demanda de corte y la capacidad de corte deben cumplir con la siguiente ecuación para cumplir con los requisitos de diseño de ACI 318-14:

\(\texto{V }_ _{\texto{tu}} \leq phi text{V }_ _{\texto{c}} \flecha correcta \) Ecuación 8 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

Fundación SkyCiv, en cumplimiento de la ecuación 8, calcula la relación de unidad de corte bidireccional (Ecuación 9) tomando demanda de corte sobre la capacidad de corte.

\( \texto{Ratio de unidad} = frac{\texto{Demanda de corte}}{\texto{Capacidad de corte}} \flecha correcta \) Ecuación 9

Pruebas de diseño de flexión

Flexural aislado, Diseño de zapata aislada, ACI 318-14

Figura 3. Sección de flexión crítica

El Flexural el estado límite se produce en la sección de flexión crítica, ubicado en la cara de la columna en la parte superior de la zapata (Consulte la figura 3).

El Demanda de flexión, o Mtu se encuentra en la sección de flexión crítica (área de escotilla azul) indicado en la Figura 3, y se calcula usando la ecuación 10.

\( \texto{M}_ _{tu} = text{q}_ _{tu} \veces left ( \frac{l_{x}}{2} – \frac{C_{x}}{2} \verdad ) \veces l_{z} \veces left ( \frac{\frac{l_{x}}{2} – \frac{C_{x}}{2} }{2} \verdad ) \flecha correcta \) Ecuación 10

dónde:
qtu = presión factorizada del suelo, ksf o kpa
lx = dimensión de pie a lo largo del eje x, en o mm
lz = dimensión de pie a lo largo del eje z, en o mm
cx = dimensión de la columna a lo largo del eje x, en o mm

El Capacidad de flexión, o ϕMnorte se calcula usando la ecuación 11.

\( \phi text{M}_ _{norte} = phi_{\texto{flexura}} \veces A_{s} \veces f_{y} \veces left( re – \frac{a}{2} \verdad) \flecha correcta \) Ecuación 11


dónde:
ϕ = factor de diseño de flexión
lx = dimensión de pie paralela al eje x, en o mm
lz = dimensión de pie paralela al eje z, en o mm
d = distancia de la fibra de compresión extrema al centroide del refuerzo de tensión longitudinal, en o mm
As = área de refuerzo, in2 o mm2
a = profundidad del bloque de tensión rectangular equivalente, en o mm
fy = resistencia de refuerzo, ksi o MPa

La demanda de momento y la capacidad de momento deben cumplir con la siguiente ecuación para cumplir con los requisitos de diseño de ACI 318-14:

\(\texto{M}_ _{\texto{tu}} \leq phi text{M}_ _{\texto{norte}} \flecha correcta \) Ecuación 12 (ACI Eq. 7.5.1.1(b))

Fundación SkyCiv, en cumplimiento de la ecuación 12, calcula la relación de unidad de flexión (Ecuación 13) tomando demanda de flexión sobre capacidad de flexión.

\( \texto{Ratio de unidad} = frac{\texto{Demanda de flexión}}{\texto{Capacidad de flexión}} \flecha correcta \) Ecuación 13

Albert Pamonag Ingeniero Estructural, Desarrollo de Producto


Albert Pamonag
Ingeniero estructural, Desarrollo de Producto
= ancho de la zapata. Ingeniero civil

Referencias

  1. Requisitos del Código de Construcción para Concreto Estructural (ACI 318-14) Comentario sobre los requisitos del código de construcción para hormigón estructural (ACI 318R-14). Instituto Americano del Concreto, 2014.
  2. McCormac, Jack C., y Russell H. marrón. Diseño de hormigón armado ACI 318-11 Edición de código. Wiley, 2014.
  3. Taylor, Andrés, et al. El manual de diseño de hormigón armado: un compañero a ACI-318-14. Instituto Americano del Concreto, 2015.
¿Te resultó útil este artículo?
Si No

¿Cómo podemos ayudarle?

Ve arriba