Diseño de Cimientos: Por qué necesitamos cimientos/zapatas?
En este tutorial, veremos brevemente el proceso de Fundación diseños para.
Si las estructuras modernas están compuestas de hormigón armado, viga en Acero, Madera, o cualquier otro material, todos requieren fundaciones para apoyarlos. como varios tipos de cargas como carga muerta, carga viva, carga de viento, carga sísmica y carga de nieve están actuando sobre la estructura, estas cargas finalmente se transfieren a la base, que ayuda a transmitirlos a la tierra debajo. Es importante fortalecer los cimientos para soportar estas cargas durante toda la vida útil de la estructura..
¿Qué son las bases de apoyo??
Dependiendo de la profundidad, sabemos que la base puede ser poco profunda o profunda.. A fundación de pie es un tipo de cimentación poco profunda que puede estar hecha de materiales como mampostería de ladrillo u hormigón, se construyen principalmente debajo de la pared o columna de la estructura.
Cómo funciona el mecanismo de transferencia de carga en estructuras?
En ingenieria civil, es importante saber cómo funciona el sistema de carga y la ruta de carga en la estructura. En cualquier estructura, la carga se aplica sobre la losa que se transfiere a través de vigas y, a su vez, las vigas transfieren estas cargas a la columna que finalmente se transfieren a los cimientos.. Desde aquí, las cargas "salen" de su sistema estructural y se transfieren a la tierra o al suelo debajo de él.. Los cimientos deben descansar sobre estratos duros., así, en la mayor parte del proyecto estructural, la excavación se realiza para encontrar el estrato duro que ayudará a que la base descanse fácilmente sobre él sin ningún problema de asentamiento.
Zapatas apoyan a los muertos (y otras cargas) para asegurar que la estructura es estática
Cómo se diseñan los cimientos?
En la antigüedad, el diseño de los elementos estructurales como vigas, columnas, las losas se realizaron manualmente utilizando diferentes conjuntos de métodos para encontrar la fuerza de corte, momento flector y otras diversas propiedades que actúan sobre estos elementos. Pero en la práctica actual, el diseño de elementos estructurales con cálculo manual requerirá más esfuerzo y tiempo y, aun así, será propenso a errores humanos en los cálculos..
El diseño de la cimentación de la zapata se basa en la combinación de varios procesos., entre ellos:
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INVESTIGACION DE SUELO
Antes de diseñar los cimientos para cualquier estructura, necesitamos un informe de investigación del suelo., con el que conocemos algunas características importantes sobre el suelo debajo, características como la capacidad de carga del suelo (SBC), diferentes capas de tipo de suelo que se encuentran debajo, Toda esta información ayuda al ingeniero a determinar el tipo de base adecuada para la estructura..
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Existen varios programas para realizar el análisis estructural de la estructura.. Es obligatorio hacer un análisis estructural para encontrar diversas reacciones., fuerzas de corte y fuerzas de momento flector que actúan sobre los elementos estructurales, en particular en los soportes. Supongamos un G + 2, estructura necesita ser construida, Se debe seguir un proceso de diseño estructural para diseñar cada miembro de la estructura. Cualquier software de FEA se puede utilizar para realizar modelos y análisis estructurales de la estructura.. Después de completar el análisis estructural, necesitamos dos tipos de datos.: (1) las reacciones de las columnas que se conectarán con los cimientos y (2) las posiciones o coordenadas de la columna.
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DISEÑO DE FUNDACIÓN
Después de hacer un análisis y obtener las reacciones de la columna final del software FEA, Necesitamos diseñar según los requisitos de nuestros estándares locales. Este arte del proceso puede calcularse a mano., o con la ayuda de Software de Diseño de Cimientos, (Nota: para una calculadora simplificada, prueba nuestro gratis calculadora de zapata de hormigón)
En el software de diseño de cimientos, Se insertan varios valores como entrada, como el tipo de base que desea diseñar como base aislada, grado de hormigón, grado de acero utilizado y selección del código estructural para diseñar según las pautas del país, para este caso puedes seleccionar ACI 318. Importar la posición de la columna y los datos de reacción exportados desde el software de análisis estructural.
Algunas de las verificaciones de diseño comunes realizadas en el diseño de una base de concreto:
Cheque de anulación se completa después de encontrar el factor de seguridad de vuelco que se encuentra dividiendo la suma de los momentos de resistencia por la suma del momento de vuelco. Generalmente este factor debe ser mayor o igual que 1.5.
Cheque deslizante se completa después de encontrar el factor de seguridad de deslizamiento que se encuentra por el coeficiente de fricción entre el concreto y el suelo multiplicado por el peso de la zapata dividida por las fuerzas laterales que actúan sobre la zapata. Generalmente este factor debe ser mayor o igual que 1.5.
Verificaciones estructurales tales como controles de corte de una / dos vías y controles de flexión en ambas direcciones, para garantizar que la estructura de hormigón sea lo suficientemente fuerte como para soportar las fuerzas que se le aplican. Estos cálculos de diseño estructural nuevamente dependen del código de diseño (por ejemplo, los Estados Unidos usan ACI 318).
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MEJORAMIENTO
Después de encontrar los dos factores de seguridad de volcar el deslizamiento y conocer el coeficiente de fricción del suelo y el concreto, estos valores deben insertarse en el software de diseño para obtener el diseño final de la base de apoyo. De aquí, Un ingeniero competente tratará de reducir la cantidad de material utilizado en la forma de reducir el hormigón y / o el acero., manteniendo los requisitos mínimos establecidos por el código de diseño.
Los ingenieros pueden experimentar con diferentes tamaños de cimientos., disposición de refuerzo y cantidad requerida para encontrar un resultado que haga que un diseño sea más económico, sin comprometer la resistencia o seguridad de la estructura. Es común observar el resultado rector y determinar por qué la estructura falla, luego ajuste alguna entrada (reforzamiento, dimensión de pie) para mejorar el diseño.
Resumen
El proceso de diseño de la cimentación de la zapata depende de varios procesos estructurales. Estos incluyen una investigación del suelo, Ejecución de análisis estructural de la estructura del modelo para obtener reacciones de columna, diseño de la base y finalmente optimizar el diseño. A pesar de que, esta es una explicación muy simplificada de los pasos involucrados, debería dar una buena indicación del proceso.
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Espero que este tutorial te haya ayudado a comprender más sobre el proceso de diseño de una base de cimentación.. Consulte nuestro Calculadora de pie de hormigón gratis, una versión simplificada de Software de diseño de la Fundación SkyCiv, o regístrese hoy para comenzar con el software SkyCiv!
