Diseño de Fundaciones Superficiales mediante Zapatas Combinadas Excéntricas Integradas con la Super-estructura en midas Gen

Transcripción

1 Diseño de Fundaciones Superficiales mediante Zapatas Combinadas Excéntricas Integradas con la Super-estructura en midas Gen Ingeniero Camilo Palacio Gutiérrez

2 Orden del día Introducción MIDAS Tema de la Sesión: Diseño de fundaciones superficiales integradas con la super-estructura Conclusiones Próximas Sesiones Web Preguntas y Respuestas

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6 BIENVENIDOS Ingeniero Camilo Palacio Gutiérrez

7 Diseño de Fundaciones Superficiales mediante Zapatas Combinadas Introducción La super-estructura consta de porticos en concreto reforzado. Se modelará la sub-estructura mediante zapatas combinadas para mostrar la integración de todo el sistema en conjunto. Material de fundaciones Concreto f c= 21MPa Secciones de fundaciones Zapatas: B=3m L= 10.5m H= 1m B=4m L= 9.5m H= 1.2m Pedestales: B=0.6m H=1m Vigas: B=0.7m H=1m

8 Diseño de Fundaciones Superficiales mediante Zapatas Combinadas Pasos de Modelado de Fundaciones Superficiales Definición de materiales, secciones y espesores. Modelado de geometría de zapatas, pedestales y vigas de fundación. Definición y asignación de cargas verticales. Aplicación de apoyos en base de zapatas (Resortes del suelo). Ejecución de análisis. Revisión de resultados (Esfuerzos, deformaciones, presiones de suelo). Diseño de zapatas, pedestales y vigas (flexión, cortante, punzonamiento).

9 Creación de Nuevo Proyecto

10

11 Definición de Unidades

12 Defina las unidades de kn y m en la barra de estado en la parte inferior de la pantalla

13 Definición de Propiedades

14 Definición de Propiedades Properties > Material Properties 1. Clic en Add 2. Seleccione Concrete en el tipo de diseño. 3. Seleccione ASTM(RC) en el estándar de concreto. 4. Seleccione Grade C3000 de la Base de Datos. 5. ClicOK. 1 5

15 Definición de Propiedades 2 3 Properties > Section > Add 1. Clic en Add para definir secciones 2. Clic en la pestaña DB/User. 3. Teclee P100x60 en Name y Section Type como Solid Rectangle para definir pedestales. 4. Seleccione User e inserte las dimensiones H= 1m, B= 0.6m. 5. Clic en Apply. 6. Repita los pasos 3 al 5 para crear vigas VF70x Clic OK. 8. Clic Close

16 Definición de Propiedades 2 3 Properties> Thickness> Add 1. Clicen Add para definir espesores 2. Clic en la pestaña Value. 3. Inserte 1.0m en In-plane & Out-of-plane. 4. Clic Apply. 5. Inserte 1.2m en In-plane & Out-of-plane. 6. Clic OK 7. Clic Close

17 Generación de la Geometría

18 Crear Nudos Node/Element> Create Nodes 1. Inserte coordenadas de primer punto (-9.1, 8.5, 0) m 2. Clic Apply. 3. Repetir pasos 1 y 2 para crear los demás nudos que co nforman el contorno de las zapatas y los pedestales: (-5.1, 8.5, 0) m (-9.1, -1, 0) m (-5.1, -1, 0) m (-7.1, 8.2, 0) m (-7.1, 0.8, 0) m (0, 8.5, 0) m (3, 8.5, 0) m (0, -2, 0) m (3, -2, 0) m (2.5, 8.2, 0) m (2.5, 8-0.5, 0) m 4. Clic Close

19 Extruir Pedestales Node/Element > Extrude Elements 1. Seleccionar los nudos (-7.1, 8.2, 0) (-7.1, 0.8, 0) (2.5, 8.2, 0) (2.5,-0.5, 0) m 2. Seleccione Node -> Line Element en el Extrude Type 3. Seleccionar Element Type - Beam 4. Material Grade C Seleccionar sección de pedestal P100x60 6. Seleccionar generación de tipo traslación 7. Digite las coordenadas (0,0,2) m para extruir pedestales en la dirección Z positiva 8. Clic Apply 6 7 8

20 Generación Zapatas Node/Element > Mesh > Auto-Mesh 1. Method > Nodes 2. Seleccionar vértices de la zapata 1 3. Seleccionar Include Interior Nodes 4. Mesh Size > Length 0.1m 5. Element Type > Plate 6. Material Grade C3000 y Thickness 1.2m 7. Clic Apply 8. Repetir los pasos 2 al 7 para la zapata 2 (En paso 6 seleccionar espesor 1.0m)

21 Crear Vigas 1 Node/Element> Create Elements 1. Seleccionar General Beam en Element Type 2. Seleccionar Material Grade C Seleccionar Section VF70x Dibujar las vigas que conectan ambas zapatas 5. Clic Close

22 Asignación de Cargas

23 Definición Casos de Carga Load > Static Load Cases 1. Inserte SW en Name. 2. Seleccione Dead Load (D) en Type. 3. ClicAdd. 4. Inserte SLS en Name. 5. Seleccione Dead Load (D) en Type. 6. Clic Add. 7. Inserte ULS en Name. 8. Select Dead Load (D) en Type. 9. ClicAdd y Close. 9

24 Aplicación Cargas Puntuales 2 Load > Structure Loads > Nodal Loads 1. Seleccionar nudo superior de pedestal 2. Seleccionar SLS en Load Case Name 3. Insertar valor de carga puntual en dirección Z negativa 4. Clic Apply 5. Seleccionar ULS en Load Case Name 6. Insertar valor de carga puntual en dirección Z negativa 7. Clic Apply 8. Repetir pasos 1 al 7 para aplicar las demás cargas Cargas a aplicar (SLS,ULS) en kn: 1 (-2634,-3416); 2 (-5025,-6525); 3 (-1642,-2117); 4 (-2725,-3545) 3 4

25 Asignación de Peso Propio 1 Load > Static Loads > Self Weight 1. Seleccione Load Case Name SW 2. Self Weight Factor -1 en dirección Z 3. ClicAdd 4. ClicClose 2 Esta opción tiene en cuenta el caso de carga SW para considerar el peso propio de todos los elementos estructurales tales zapata s, pedestales y vigas. 3 4

26 Condiciones de Apoyo

27 Condiciones de Apoyo 1 Boundary > Spring Supports > Surface Spring 1. Clic en la herramienta Select by Plane en la barra de selección 2.Seleccione XY Plane e inserte 0 m para Z Position 3.Clic Apply y luego Close 4.Defina el módulo de reacción del suelo (Kx: 670 kn/m 3, Ky: 670 kn/m 3, Kz: 6700 kn/m 3 ) para aplicar resortes en las zapatas 5. Clic Apply y luego Close

28 Ejecución del Análisis

29 Ejecución del Análisis Analysis > Perform Analysis 1.Clic en Perform Analysis

30 Combinaciones de Carga

31 Combinaciones de Carga Results > Load Combination 1.Clicen pestaña Concrete Design 2.En la columna de Name digitar ULS para crear combinación de diseño 3.En la columna Active seleccionar Strength 4.En la columna Type seleccionar Add 5.Definir caso de carga SW con un factor de 1.4 y ULS con un factor de Crear combinación de servicio Serviceability llamada SLS aplicando factor de carga de 1.0 para casos de carga SW y SLS

32 Resultados

33 Presiones de Suelo 1 Results > Reactions > Soil Pressure 1.Seleccione la combinación de carga a revisar (CBC: SLS) 2.Seleccione Contour y Legend en la opción Display y clic en Apply para visualizar presiones de suelo gráficamente. 2

34 Deformaciones en Zapatas 1 Results > Deformations > Displacement Contour 1.Seleccione la combinación de carga a revisar (CBC:SLS) 2.Seleccione componente vertical DZ 3.Seleccione Deform > Real Deform y clic en OK 4.Seleccione Contour y Legend 5.Clic en Apply

35 Fuerzas en Zapatas 1 Results > Forces > Plate Forces/Moments 1.Seleccione la combinación de carga ULS (1.4SW+1.0ULS) 2.Seleccione Average Nodal 3.Seleccione la componente Myy (Momento Flector Y) 4.Seleccione Contour y Legend en la opción Display 5.Clic Apply

36 Diseño de Zapatas Combinadas Excéntricas

37 Criterios de Diseño Design > Meshed Design > Design Criteria for Rebars 1.Selección de código de diseño: ACI Quite la selección Basic Rebar for Slab/Mat 3.Seleccione Rebar en Slab Design para seleccionar las barras a usar en el diseño. Seleccione #5 a #10 y clic OK 4.Seleccione Spacing en Slab Design para seleccionar el espaciamiento a usar en el diseño (100, 150, 200, 250, 300) mm 5.Inserte recubrimiento superior e inferior de cara a eje de refuerzo tal como se muestra en la imagen 6.Clic OK 5 3 6

38 Diseño a Flexión de Zapatas Design > Meshed Design > Slab Flexural Design 1.Seleccione Average Nodal 2.Seleccione Both para diseñar ambas caras de refuerzo 3.Seleccione Dir. 2 para diseñar refuerzo en dirección Y 4.Seleccione Contour y Legend en la opción Display 5.Seleccione Rebar para mostrar la cantidad de barras de refuerzo requerida (también se pueden obtener resultados de diseño mediante el área de refuerzo a flexión requerido o la cuantía requerida) 6.Clic Apply 5 6

39 Diseño a Cortante de Zapatas 1 Design > Meshed Design > Slab Shear Checking 1.La opción Punching Shear Check permite obtener resultados de punzonamiento y diseño del refuerzo requerido de las zapatas 2.Seleccione One-Way Shear Check para realizar el chequeo de cortante en las zapatas combinadas excéntricas 3.Cree un diagrama de corte haciendo clic en dos puntos de la losa y clic Add 4.Seleccione Both para chequear ambos bordes 5.Clic Apply para obtener gráficamente los resultados 6.Clic Design Result para obtener cálculos internos con el diseño a cortante y punzonamiento de las zapatas basados en el código ACI

40 GRACIAS! latinamerica.midasuser.com

41 Por qué midas Gen? Actualmente, los ingenieros estructurales tienen dificultades a la hora de modelar estructuras con sistemas de fundaciones superficiales, ya que las herramientas más usadas no permiten integrar en un solo modelo, los resultados de análisis y diseño de la estructura completa con las fundaciones. Obtención de resultados de diseño muy precisos de las zapatas mediante elementos finitos, ya que permite manipular la modelación de elementos finitos. Por consiguiente, se pueden obtener resultados más exactos, con el proceso automático avanzado de mallado lo que implica un menor gasto de tiempo. Con midas Gen, el ingeniero tiene la posibilidad de modelar de forma eficaz la sub-estructura y superestructura de un proyecto en una sola plataforma o archivo, brindándole el beneficio de obtener resultados de análsis y diseño de todos los elementos estructurales del proyecto como vigas, columnas, zapatas, etc. Nuestro software les garantiza que los resultados obtenidos en el proceso de modelado y análisis de elementos finitos son más precisos y confiables, gracias a que posee una herramienta única como es el 'automallado'.

42 PREGUNTAS Y RESPUESTAS