Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. 1 ANLISIS COMPARATIVO DE CIMENTACIN CON ZAPATAS Y LOSA DE CIMENTACIN DEL BLOQUE B" DEL NUEVO HOSPITAL REGIONAL DE ICA TRABAJO APLICATIVO FINAL PROFESOR: Dr. Genner Villarreal Dr. Manuel Garca-Naranjo GRUPO N 4 INTEGRANTES : - ALFARO MAMANI RUBEN ANIBAL - ASCUE TORRES IVAN - CALDERON ROJASAUGUSTO CESAR - CAMPOS DEZA CARLOS JAVIER GERMAN MARZO 2011 Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. INDICE 0.RESUMEN EJECUTIVO LascondicionesgeotcnicasdelsuelodeIcaocasionaronunadicionalenla construccindelNuevoHospitalRegionaldeIcadebidoaqueeranecesario encofrartodaslaszapatasyvigasdecimentacin,lasolucinplanteadaporel contratista fue reemplazar las zapatas por losa de cimentacin, en este trabajo se desarrollaraeldiseodelalosadecimentacinycomoconclusinseharuna anlisis comparativo tcnico y econmico de los dos tipos de cimentacin. 1.TEMA AnlisisComparativodecimentacinconZapatasyLosadeCimentacindel bloque B del Nuevo Hospital Regional de Ica 2. OBJETIVO GENERAL DesarrollarelanlisisydiseodelalosadecimentacindelNuevoHospital RegionaldeIcayhacerunacomparacintcnicayEconmicadelas Cimentaciones con Zapatas y con Losa de Cimentacin. 3.OBJETIVOS ESPECFICOS Utilizar softwares para el anlisis de la estructura y de la cimentacin.Seguir la metodologa aprendida para hacer el diseo de la losa de cimentacin. 4. DESCRIPCIN DEL CONTENIDO 4.1Estado del Arte 4.2Metodologa Empleada 4.3Clculos, Anlisis y Resultados 4.4Conclusiones y Recomendaciones 5.BIBLIOGRAFIA Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. LOSAS DE CIMENTACION DEFINICION: LalosadeCimentacin,tambinconocidascomoPlateasdeCimentacin,son aquellas Cimentaciones Superficiales que se disponen en plataforma, la cual tiene porobjetotransmitirlascargasdeledificioalterrenodistribuyendolosesfuerzos uniformemente. TIPOS DE ZAPATAS DE CIMENTACION 1.- Zapata combinada rectangular. 2.- Zapata Combinada Trapezoidal. 3.- Zapata Conectadas. 4.- Losa de Cimentacin. EN QUE CASO UTILIZAR LOSA DE CIMENTACION: Las Losas de Cimentacin se utilizan en los siguientes casos: Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. -Cuandolaconstruccinposeeunasuperficiepequeaenrelacinalvolumen (edificios de gran altura, depsitos, silos).- Cuando la base de cimientos calculada resulta tal que la transmisin de carga a 45 representa una profundidad excesiva.-Cuandoelterrenotieneunaestratigrafairregularysonprevisibles asentamientos irregulares.- Cuando el terreno presenta baja capacidad portante.Espesores MnimosLalosadecimentacindebetenerunespesormnimode30cm.sobrebasede hormignpobre(solado).Aunquehabitualmentelaslosastienenunosespesores que van desde 50 a 120 cm, segn el tipo de edificio que soportan. Lalosadecimentacinactanatravsdeunasuperficiedeapoyocontinuaque iguala las presiones y forma un arriostra miento en todos los puntos de apoyo. TIPOS DE LOSA DE CIMENTACION:1.- Losas de Espesor Constante2.- Losas con Capitel3.- Losas Nervadas 1.- LOSAS DE CIMENTACIN DE ESPESOR CONSTANTE Laslosasdeespesorconstantesonlosasoplacasdehormignarmadocuya seccinesconstanteypareja,sobrelacualapoyandirectamentelospilares;se usan generalmente para las estructuras que poseen cargas y luces equilibradas. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Armadura Su armado se compone de tres partes fundamentales:Un armado superior y un armado inferior, compuesto por un enmallado metlico de barras de acero corrugado dispuesto simtricamente.Unarmadocomplementarioquefuncionacomorefuerzoenlaszonasdonde apoyan los pilares.Los caballetes y la espera de los pilares que soportan la armadura superior. LOSAS DE CIMENTACIN CON CAPITEL En los casos en que, por diseo, es conveniente aligerar la seccin constante de la losa que pueda resultar muy gruesa, se emplea la losa con capitel. Seutilizancuandoexistencargasimportantes,demodoqueentrelaplacayel pilar se construye un capitel (superior e inferior) que optimiza el trabajo de la losa, tanto a los esfuerzos de flexin como de corte. Su armado es similar a las de losas de espesor constante. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. LOSAS DE CIMENTACIN NERVADA Laslosasnervadasestnconstituidasporvigaslongitudinalesy transversales a modo de nervios, de gran rigidez, que enlazan los pies de los pilares. Se construyen para estructuras de cargas desequilibradas. Por lo general, el espesor mnimo de la losa es de 20 cm. Estaslosasnervadasdefinenlosarranquesdelospilaresenlos encuentros de las vigas bidireccionales.

Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Losa cajn Losanervada EVALUACION DEL COEFICIENTE DE BALASTO PARA SUELOS GRANULARES: PARA SUELOS ARCILLOSOS: K= Coeficiente de Balasto determinado en ensayos de suelo Ks=Coeficiente de Balastro afectado del factor de forma S=factordeformaparaunacimentacinsobreuntipo particular de suelob=Ancho de la Cimentacin RIGIDEZ DE LA LOSA Laplateadecimentacinpuedeserconsiderargidaparaefectosdeanlisis siempre y cuando el espaciamiento de las columnas sea menor de 1.75/. En este caso se har el anlisis utilizando el mtodo rgido convencional. 22) 2 () 1 (bbS+=xnnS5 . 15 . 0 +=K S Ks =enorayornImIm=Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Sielespaciamientodelascolumnasesmayorque1.75/elanlisissehar utilizando la teora de vigas sobre cimentacin elstica. =Caractersticas del SistemaKs=Coeficiente de Balastob =Ancho de la Franja de CimentacinEc =Modulo de Elasticidad del ConcretoI =Momento de Inercia de la Cimentacint =Altura de la Cimentacin Anlisis como losargidaDebido a que se conocen las dimensiones de la losa o estn condicionados al los limitesdelterreno,soloquedadeterminarelperalteefectivoautilizar(d),ypara esto se debe realizar lo siguiente: Obtencin de la carga o peso resultante (PR)Momentos de inercia (Ix, Iy)Ix= B.L^3 / 12Iy= L.B^3 / 12Excentricidades (ex, ey)Debido a que se una carga resultante, es necesario referenciarlo con respecto al centro geomtrico de la losa, por lo tanto se utilizara un nuevo eje de coordenadas.44 I Eb Kcs = 3121t b I =Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales.

Para poder saber el punto geomtrico de la resultante (PR) es necesario calcular momentos con respecto al eje inicial ahora el eje (X, Y) Momentos (Mx, My) Parapodercalcularlosmomentos,esnecesariofactorizarlacargaresultantey esto se obtiene de la siguiente manera: Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Obtencin de las presiones en cada unos de los puntos (qn) Para poder determinar la presin en cada uno de los puntos, se tendr que tomar elsignodelosmomentosinvolucradosyaque,dependiendodelpuntoquese vaya analizar, las fibras de este pudieran estar en tensin o compresin.

Dividir la losa Uncriterioaproximadodeanlisisconsisteendividirlalosaenfranjas,loque consisteencolocarlneasparalelasalosejes(X,Y)entrelasmitadesdelas distancias que hay entre las columnas o muros como se ve en la figura. El ancho de cada bloque ser identificado como B1, B2,, Bn. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Determinacin de la presin promedio (qav) Este clculo se har para todos los bloques que se han generado tanto en el eje X como en el eje Y a partir de la divisin de la losa. Ya que se eligi un bloque, la presin promedio qav se obtiene de la siguiente manera: Determinacin de la presin total en el bloque (qT) Existen dos criterios para la obtencin de la presin total: Carga promedio x ancho de la seccin x ancho de la losa qT =qav x B1 x B La suma de todas las cargas involucradas en la seccin qT =P1 + P2 ++ Pn Factor de compensacin (F) Si existiera una diferencia entre estos dos casos, ser necesario calcular un factor de compensacin (F) qav .B1.BP1+P2 ++ Pn 2) ... 2 1 ( 1 Pn P P B B qavF+ + + + -=Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. 22dxz dI E M = Diagrama de cortante y momentos Obtencin del peralte efectivo (d) Considerando la losa como una viga ancha se tiene: Revisin por punzonamientoCalculo del acero METODO FLEXIBLE APROXIMADO Enelmtodoflexibleaproximadodediseo,elsuelosesuponeaun nmero infinito de resortes elsticos, denominada a veces como el mtodo Winkler. La constante elstica de esos resortes supuestos se denomina el coeficiente k de reaccin del subsuelo. Paraentenderlosconceptosfundamentalesdeldiseodecimentacin flexibles, se considera una viga B1 y longitud Infinita, la viga est sometida a una sola carga concentrada Q. B B qavFificado qav =1) (modDiplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. donde: M=momento en cualquier seccin E=Mdulo de elasticidad del material de la cimentacin I =Momento de inercia de la seccin transversal de la viga METODO FLEXIBLE APROXIMADO Principios del Mtodo Flexible Aproximado 3121h B I ==dxdM=dxdVqdxM d=22qdxz dI E = 44Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Reaccin del suelo q=-z . k'

donde z=deflexin k'=k.B1 k=coeficiente de la reaccin del subsuelo ) ' ' cos ' ( x sen A x A e zx| |o+ = 44 I EB K = | La dimensin de es longitud^-1 Laplateadecimentacinpuedeserconsiderargidaparaefectosdeanlisis siempre y cuando el espaciamiento de las columnas sea menor de 1.75/. En este caso se har el anlisis utilizando el mtodo rgido convencional. Sielespaciamientodelascolumnasesmayorque1.75/elanlisissehar utilizando la teora de vigas sobre cimentacin elstica. EVALUACION DEL COEFICIENTE k ( MODULO DE BALASTO )Si una cimentacin de ancho B est sometida a una carga por rea unitaria de q, esta sufrir . El coeficiente k, del suelo se define como: Definicin del coeficiente k de la reaccin del subsueloA= qkDiplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Cimentaciones sobre suelos Arenosos Donde:k03yk=coeficientedereaccindelsubsuelodelascimentacionesquemiden 0.30 x 0.30 y B (m) x B (m), respectivamente (Kn/m3) Cimentaciones sobre arcillas ParacimentacionesrectangularescondimensionesBxL(parasueloyq similares) k= coeficiente del modulo del subsuelo de la cimentacin rectangular (LxB). K(BxB)=coeficientedelmodulodelsubsuelodeunacimentacincuadradacon dimensiones B x B. La ecuacin indica que el valor de k para una cimentacin muy larga con ancho B es aproximadamente 0.67.k (BxB). El modulo de elasticidad de los suelos granulares crece con la profundidad. Como elasentamientodeunacimentacindependedelmodulodeelasticidad,elvalor de k crece conforme aumenta la profundidad de la cimentacin. La siguiente tabla muestra algunos valores tpicos del valor para el coeficientede reaccin k1 del subsuelo para suelos arenosos y arcillosos. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Arena (seca o hmeda) K1 (MN/m3)Suelta 8 - 25Media 25 - 125Densa 125 - 375Arena (saturada) K1 (MN/m3)Suelta 10 - 15Media 35 - 40Densa 130 - 150Arcilla K1 (MN/m3)Rgida 12 - 25Muy rgida 25 - 50Dura >50 Scott (1981)propuso queparasuelosarenosos elvalordek03se obtengadela relacin por penetracin estndar a cualquier profundidad dada, o k03(MN/m3)=18Ncor donde Ncor = resistencia a la penetracin estndar corregida. Para vigas largas, Vesic (1961) propuso una ecuacin para estimar la reaccin del subsuelo: DondeEs= modulo de elasticidad del sueloB= ancho de la cimentacin.Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. E= modulo de elasticidad del material de la cimentacin.I= momento de inercia de la seccin transversal de la cimentacin. Relacin de posicin del suelo Para la mayora de los fines prcticos, la ecuacin anterior se aproxima por Ahora que hemos analizado el coeficiente de reaccin del subsuelo, procederemos con el anlisis del mtodo flexibles aproximado de diseo de losas de cimentacin. Estemtodo,talcomoespropuestoporelcomit336(1988)delACI,ser descritopasoapaso.Elprocedimientodediseosebasaprincipalmenteenla teoradeplacas.Suusopermitequelosefectos(esdecir,momento,fuerza cortante y deflexin) de una carga concentrada de columna sean evaluados. Si las zonasdeinfluenciadedosomascolumnassecruzan,seusalasuperposicin para obtener el momento, fuerza cortante y deflexin en cualquier punto. 1.Suponga un espesor h, para la losa de acuerdo al mtodo rgido convencional(h es el espesor total de la 2.Determinamos la rigidez por flexin R de la losa: E= modulo de elasticidad del material de la cimentacin. Relacin de posicin del material de la cimentacin. 3.Determine el radio de la rigidez efectiva: k= coeficiente de la reaccin del subsueloLa zona de influencia de cualquier carga de columna ser del orden de 3 a 4L. = s=Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. 4. Determinamos el momento (en coordenadas polares en un punto) causado por una carga de columna. r = distancia radial desde la carga de la columna Q = carga de la columna A1, A2 = funciones de r / L r = distancia radial desde la carga de la columna Q = carga de la columna A1, A2 = funciones de r / L Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. 5. Para un ancho unitario de losa, se determina la fuerza cortante V, causada por una carga de columna: La variacin de A3 con r/L se mostro en el grafico anterior 6. Si el borde de la losa se localiza en la zona de la influencia de una columna, se determinaenmomentoylafuerzaalolargodelacua.Momentoyfuerza cortanteopuestaensignoalosdeterminadossonaplicadosalosbordespara satisfacer las condiciones conocidas. 7.La Deflexin en cualquier punto es dado por: La variacin de A4 se da en la figura anterior mostrada. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. CLCULOS, ANLISIS Y RESULTADOS ObjetivoAnlisisyeldiseoestructuraldelalosadecimentacindelBloqueB-2del nuevoHospitalRegionaldeIca,respetandoloindicadoenlasnormastcnicas vigentes. Ubicacin Prolongacin Ayabaca s/n en la provincia y departamento de Ica. ProcedimientoAnivelgeneral,sehaverificadoelcomportamientodinmicodelaestructura frente acargas ssmicas mediante un anlisis esttico y espectral indicado en la NormaE030,conesepropsitosegenerunmodelomatemticopor computadora. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Criterio del Diseo Estructural Sepresentanlasdistorsionesmximasposiblesquemuestraelsistema estructural para las diversas solicitaciones ssmicas que han sido comparados con losvaloresmximospermisibles,losmismosquerevelanelprobablenivelde dao al que estara expuesto la edificacin en la eventualidad de un sismo severo. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Cargas Muertas:Peso propio elementos de concreto armado =2400 Kg/m3 Peso propio de muros portantes =1800Kg/m3 Peso propiode losa aligerada en dos sentidos (h=25)=386Kg/m2 Peso propio piso terminado =100Kg/m2 -Peso estimado de equipos (inc. Plataforma)=500 Kg/m2 Cargas Vivas:Sobrecarga para sala de operaciones,laboratorios y zonas de servicio= 300Kg/m2 Sobrecarga para cuartos= 200Kg/m2 Sobrecarga para corredores y escaleras=400kg/m2 -Sobrecarga de azotea= 100Kg/m2 Cargas de Sismo:Segn norma Peruana de Estructuras V= (ZUCS.P) /R Sa = (ZUCS.g) /R Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. PARAMETROS: Z=0.4 (Zona3 Ica) U=1.50 (categora A: Edificacin Esencial) S=1.4 (Tp = 0.9suelos flexibles) R=6.0(muros estructurales)g=9.81 (aceleracin de la gravedad m/s2) C=2.5 x (Tp / T ) ; C 2.5

Tipo de cimentacinZapatas aisladas conectadas con vigas de cimentacin.Estrato de apoyo de la cimentacinArcillas arenosas de baja plasticidad, de consistencia muy firme, arenas limosas limos arenosos de compacidad firme a muy firme.Profundidad de cimentacinDf = 1.80 mt , como mnimo con respecto a la menor cota del terreno naturalCapacidad portante admisible Qad = 1.20 kg/cm2 para zapatasFactor de seguridad por corte 3Agresividad del suelo No existeCemento a usar Tipo IDiplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. VERIFICACION DE LOS DRIFT EJE X-X STORYDISP-XDISP-Y DRIFT-X DRIFT-Y STORY30.0081350.0251090.0009680.003419 STORY20.0052810.0148890.0011070.003269 STORY10.0019840.0051020.0006610.001701

EJE Y-Y STORYDISP-XDISP-Y DRIFT-X DRIFT-Y STORY30.0050960.0428710.0006190.005860 STORY20.0032870.0253520.0007000.005585 STORY10.0012110.0086220.0004040.002874 Calculo de la Capacidad Portante admisible La capacidad de carga se ha determinado en base a la frmula de Terzaghi y Peck (1967), con los parmetros de Vesic (1971).Segn Terzaghi y Peck :qul = Sc*C*Nc + 1/2*St*d1*B*Nt + Sq*d2*Df*Nq ..... (1)qad = qul/F.S. Donde : qul: = capacidad ltima de carga en kg/cm2. qad := capacidad portante admisible en kg/cm2. F.S.:= factor de seguridad = 3 d := peso especfico total. B:= ancho de la zapata o cimiento corrido en mt Df.:= profundidad de la cimentacin.Nc,Nt,Nq: = parmetros que son funcin de fSc,St,Sq: = factores de forma. C : =cohesin en (kg/cm2) Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. PLATEA DE CIMENTACION :C = 0.07 (kg/cm2)f= 20FS = 3Df= 0.50 mNc= 6.38 Sc = 1.36B =15.0 mNt=5.37 St = 0.60d1= 1.65 gr/cm3 Nq=14.81Sq = 1.43d2= 1.65 gr/cm3De (1) se tiene :qul= 6.82kg/cm2qad = 2.27 kg/cm2qadm =2.00 kg/cm2. Tipo de cimentacin Plateas de cimentacin.Estrato de apoyo de la cimentacinArcillas de baja plasticidad, de consistencia firme a muy firme, arcillas limosas arenosas de compacidad firme a muy firme.Profundidad de cimentacinDf = 0.50 mt , como mnimo con respecto a la menor cota del terreno natural, previo mejoramiento del suelo por debajo del nivel de cimentacin.Capacidad portante admisible Qad = 2.0 kg/cm2Coeficiente de Balasto K = 5 kg/cm2/cmAgresividad del suelo No existeCemento a usar Tipo I Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales.

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Diplomado en Ingeniera EstructuralNuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales. HOSPITAL REGIONAL DE ICA -SECTOR BItem Unidad Metrado P.U ParcialMOVIMIENTO DE TIERRASEXCAV.ZANJAS Y ZAPATA RT