Diseño de Ciemntaciones Con Safe
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TRABAJO FINAL
ANLISIS Y DISEO DE
CIMENTACIONES Y LOSAS
Consultora y Capacitacin
CONTENIDO
1. Objetivo...............................................................................................................................1
2. Parte 1 anlisis y diseo de cimentacin....................................................................1
2.1 Importacin a SAFE..................................................................................................1
2.2 Seleccin de unidades de trabajo...........................................................................3
2.3 Definicin de materiales...........................................................................................3
2.4 Definicin de secciones............................................................................................6
2.5 Definicin de las varillas de acero de refuerzo......................................................7
2.6 Definicin del suelo de soporte................................................................................7
2.7 Modelamiento de la cimentacin.............................................................................8
2.8 Asignacin del suelo de soporte a la cimentacin................................................9
2.9 Dibujo de franjas de diseo......................................................................................9
2.10 Definicin de parmetros de diseo......................................................................11
2.11 Combinaciones de diseo......................................................................................12
2.12 Resultados Parte 1...............................................................................................14
2.12.1 Presin en el terreno.......................................................................................14
2.12.2 Asentamiento inmediato por cargas de servicio..........................................16
2.12.3 Punzonamiento................................................................................................17
2.12.4 Acero de refuerzo............................................................................................18
3. Parte 2 anlisis y diseo de losa aligerada..............................................................21
3.1. Importacin a SAFE................................................................................................21
3.2. Seleccin de unidades............................................................................................21
3.3. Definicin de varillas de acero de refuerzo..........................................................22
3.4. Definicin de parmetros de diseo......................................................................22
3.5. Dibujo de franjas de diseo....................................................................................23
3.6. Combinaciones de diseo......................................................................................23
3.7. Resultados................................................................................................................23
LISTA DE IMGENES
Imagen 1. Importacin a SAFE del archivo *.F2K................................................................1
Imagen 2. Mostrar cargas importadas....................................................................................2
Imagen 3. Valores de carga para el caso de carga Dead_ABOVE................................2
Imagen 4. Seleccin de unidades de trabajo........................................................................3
Imagen 5. Mdulo de elasticidad del concreto con SAFE 2016 Calculator.......................4
Imagen 6. Definicin del material concreto 210 kgf/cm......................................................4
Imagen 7. Definicin del material acero de refuerzo fy = 4200 kgf/cm.............................5
Imagen 8. Definicin de materiales.........................................................................................6
Imagen 9. Definicin de seccin de zapata de espesor 60 cm...........................................6
Imagen 10. Definicin de las varillas de acero de refuerzo.................................................7
Imagen 11. Definicin del suelo de soporte (Coeficiente de balasto o mdulo de
Winkler).......................................................................................................................................8
Imagen 12. Modelado de zapata aislada cuadrada..............................................................8
Imagen 13. Asignacin de suelo de soporte..........................................................................9
Imagen 14. Modelado de la franja de diseo de capa A....................................................10
Imagen 15. Dibujo de la franja de diseo de capa B..........................................................10
Imagen 16. Visualizacin de ancho de franjas de diseo..................................................11
Imagen 17. Definicin de parmetros de diseo de acuerdo a la N.T.P. E.060..............12
Imagen 18. Recubrimiento libre mnimo...............................................................................12
Imagen 19. Combinacin de carga Peso de Servicio....................................................13
Imagen 20. Combinacin de carga Combo 1..................................................................13
Imagen 21. Seleccin de combinaciones de carga para el diseo..................................14
Imagen 22. Configuracin de la ventana Reactions para visualizar los esfuerzos en
el suelo......................................................................................................................................15
Imagen 23. Presin en el suelo por cargas de servicio.....................................................15
Imagen 24. Configuracin de la ventana Deformed Shape para visualizar los
asentamientos por cargas de servicio..................................................................................16
Imagen 25. Asentamiento inmediato por cargas de servicio.............................................16
Imagen 26. Ratio Demanda/Capacidad por punzonamiento............................................17
Imagen 27. Verificacin por punzonamiento segn ACI 318-14.......................................17
a. Indicar la presin en el suelo en unidades de kgf/cm por cargas de servicio para la zapata
cuadrada de 3 m de lado y 0.60 m espesor.
b. Indicar el asentamiento inmediato producido por cargas de servicio.
c. Indicar el ratio D/C (Demanda/Capacidad) por punzonamiento con una combinacin de
carga de 1.4 Carga Muerta + 1.7 Carga Viva (Combo 1)
d. Indicar el acero total en nmero de varillas de 5/8 mediante un diseo con una
combinacin de carga Combo 1.
Una manera de comprobar que se realiz con xito la importacin es verificar las
cargas. Para lo cual, dar clic al botn Show Loads (mostrar cargas) que est ubicado
por defecto en la barra de herramientas horizontal de la interfaz de SAFE. Luego, en la
Show Loads seleccionar cualquier caso de carga y activar la opcin Show Loading
Values (mostrar valores de carga), despus dar clic a OK.
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Docente-Instructor: Ing. Paulo Peralta Carrasco
Imagen 2. Mostrar cargas importadas.
Luego dar clic a OK, podremos observar que los valores de las cargas de actualizaron
a los valores con las respectivas unidades seleccionadas.
Para regresar nuevamente la vista en planta y sin que se muestre los valores de las
cargas dar clic al comando Set Plan View (ajustar vista en planta) y al botn Show
Undeformed Shape (mostrar forma no deformada) , ambos ubicados por defecto en
la barra de herramientas horizontal de la interfaz de SAFE.
b) Acero de refuerzo
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Se recomienda modificar el material de acero de refuerzo que viene por defecto en
SAFE con el nombre de CSA-GR30. 18Gr400 y dar clic al comando Show/Modify
Material.
Finalmente debe quedar definido el material de acero de refuerzo de la siguiente
manera:
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2.4 Definicin de secciones.
Para el presente modelo slo se utilizar una zapata de peralte de 0.60 m, segn lo
indicado.
Ir al men Define/Slab Properties. En la ventana Slab Properties, se puede modificar la
seccin que viene por defecto en SAFE con el nombre de SLAB1, dando clic al
comando Show/Modify Property.
La seccin de la zapata de 60 cm debe quedar definida de la siguiente manera:
Finalmente dar en la ventana Slab Properties Data dar clic a OK para terminar de
definir la seccin.
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Imagen 10. Definicin de las varillas de acero de refuerzo.
Imagen 11. Definicin del suelo de soporte (Coeficiente de balasto o mdulo de Winkler)
Y luego dar clic a la interseccin de los ejes C y 3, que es la zapata que se va analizar y
disear.
Finalmente dar clic al comando Select Object (seleccionar objeto) , ubicado por
defecto en la barra de herramientas vertical de la interfaz de SAFE, para terminar el
dibujo y cerrar la ventana de dibujo al mismo tiempo.
Es recomendable acotar la cimentacin luego de ser modelada. Para lo cual ir al men
Draw/Draw Dimensiones Lines o con el botn , ubicado por defecto en la barra de
herramientas vertical de la interfaz de SAFE.
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Imagen 13. Asignacin de suelo de soporte.
Hasta el momento la cimentacin ya puede ser guardada y analizada. Sin embargo, por
cuestiones prcticas de la presente se procede a los pasos respectivos para su diseo
estructural.
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b) Franja de diseo de capa B.
Previamente seleccionar la capa B en la ventana Draw Design Strips (Dibujar
franjas de diseo). La franja de diseo de capa B, tambin tendr un ancho
constante de 300 cm (150 cm al inicio a la izquierda, 150 cm al inicio a la derecha,
150 cm al final a la izquierda y 150 cm al final a la derecha) y se dibujar paralelo al
eje Y de modo que atraviese por la mitad de la zapata, tal y como se muestra:
Una vez terminado el dibujo de las franjas de diseo dar clic al comando Select Object
(seleccionar objeto) .
Para visualizar el ancho de las franjas dibujadas o que se van dibujando es necesario ir
al men View/Set Display Option o mediante el comando por defecto de SAFE [Ctrl +
W]. En la ventana Set Display Options, en la categora Design Strip Object activar la
casilla Show Width, y dar clic a OK. Esta visualizacin slo est disponible cuando
existe al menos una franja de diseo dibujada.
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Imagen 16. Visualizacin de ancho de franjas de diseo.
Tambin se debe definir el recubrimiento libre mnimo de las losas de las zapatas, que
segn la N.T.P. E.060 Concreto Armado es de 7 cm.
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Imagen 18. Recubrimiento libre mnimo.
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Imagen 19. Combinacin de carga Peso de Servicio
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Para poder verificar el punzonamiento con la combinacin de carga de 1.4 Carga
Muerta + 1.7 Carga Viva se debe ir al men Design/Design Combos y en Design Load
Combinations deben ir las combinaciones con las que se va a realizar el diseo, en
este caso solamente se utilizar el Combo 1 (1.4 CM + 1.7 CV).
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Imagen 22. Configuracin de la ventana Reactions para visualizar los esfuerzos en el suelo.
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2.12.2 Asentamiento inmediato por cargas de servicio.
Para verificar los asentamientos ir al men Display/Show Deformed Shape o dar
clic al botn , ubicado por defecto en la barra de herramientas horizontal de la
interfaz de SAFE.
Imagen 24. Configuracin de la ventana Deformed Shape para visualizar los asentamientos
por cargas de servicio.
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2.12.3 Punzonamiento.
Para la verificacin por punzonamiento o cortante bidireccional, ir al men
Display/Show Punching Shear Design o dar clic al botn .
Se puede verificar que la zapata analizada cumple por punzonamiento con un ratio
de Demanda/Capacidad de 0.7359.
Imagen 28. Configuracin de ventana Slab Design para visualizar el acero de refuerzo de
capa A.
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Imagen 29. Nmero de varillas de refuerzo inferior de capa A.
Imagen 30. Configuracin de ventana Slab Design para visualizar el acero de refuerzo de
capa B.
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Luego dar clic a OK y se puede verificar que es necesario 21 varillas de 5/8"
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3. Parte 2 anlisis y diseo de losa aligerada
a. Indicar el acero de refuerzo inferior (en varillas de ) y superior (en varillas de 5/8) para la
losa aligerada segn las combinaciones de diseo desde ETABS (Combo 1, Combo 2,
Combo 3, Combo 4 y Combo 5) que ya estn definidas segn NTP. 060.
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Se recomienda guardar el modelo con un nombre adecuado.
Se dibuja las franjas de diseo con un ancho de 40 cm, tal y como se indic, por ser
ste el espaciamiento entre viguetas.
3.7. Resultados.
Guardar el modelo, dar clic al botn Run Analysis & Design para analizar el modelo
y luego dar clic al botn Show Slab Design para que SAFE muestre el diseo de la
losa.
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Imagen 38. Acero de refuerzo superior e inferior por vigueta de la losa.
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