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CAPÍTULO III
CRITERIOS DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
3.1 INTRODUCCIÓN
En este capítulo se hace referencia a las normas establecidas en el Reglamento de
Construcción del Distrito Federal del 2004 en cuanto a los criterios que se deben tomar en
cuenta para el dimensionamiento de elementos superficiales de cimentaciones de concreto
armado. Además de esto, se hará referencia a la teoríageneral correspondiente al diseño de
vigas de concreto, debido a que, en su secuencia de cálculo para estos temas, hay conceptos
que son comunes entre sí cómo lo son: capacidad de carga, espesor, factor de carga, fuerza
cortante, punzonamiento y momento flexionante.
3.2 CAPACIDAD DE CARGA
Antes de iniciar cualquier diseño de una cimentación, es necesario conocer la capacidad de
carga del suelo. Dichodato se reporta en el estudio de mecánica de suelos que se debe
realizar en el terreno donde se vaya a cimentar.
3.3 ESPESOR (H)
Al diseñar una zapata, lo primero que debe hacerse es estimar el espesor a utilizar en estos
elementos, el cual usualmente se propone.

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Figura 3.1 Determinación del espesor (h)

3.4 PRESIÓN NETA DE DISEÑO DEL TERRENO (rn)
Este concepto se refiere a la capacidadresistente del suelo para resistir cargas netas
provenientes de las columnas, después de haber tomado en cuenta el peso propio de la
zapata y del suelo sobre ésta.

3.4.1 PESO PROPIO DEL SUELO (PPS)
Las variables que intervienen en este concepto son las siguientes:
-

Factor de carga (Fc): El cual se determina con base en la combinación de cargas a la
que esté sujeta la zapata.

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-

Pesovolumétrico del suelo ( s): Este dato se obtiene del estudio de mecánica de suelos.

-

Profundidad de desplante de la zapata (Df): Este dato también se obtiene de la
mecánica de suelos, ya que aquí se determina a qué profundidad se encuentra un estrato
estable para la cimentación

-

Espesor total de la zapata (h): Dato que se supone al principio del diseño.

Pps

Fc s ( D f

h)

Figura 3.2 Peso propio delsuelo (Pps)

3.4.2 PESO PROPIO DE LA ZAPATA (PPZ)
Para el cálculo de este valor intervienen las siguientes variables:
-

Peso volumétrico del concreto reforzado ( c):

-

Peralte total de la zapata (h): Dato supuesto con anterioridad

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Ppz

Fc c h

Figura 3.3 Peso propio de la zapata (Ppz)
Con la presión de diseño del terreno (ft), la cual se obtiene de la mecánica de suelos,
se determina lareacción neta del terreno (rn), con la siguiente fórmula:

rn

ft

Pps

Ppz

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Figura 3.4 Reacción neta del terreno

3.5 FUERZA CORTANTE DE DISEÑO COMO VIGA ANCHA (VU)
Dentro del análisis de las zapatas, hay que determinar el cortante crítico (VCR) y el cortante
último (Vu) para determinar sí el espesor propuesto es aceptado o se hace un nuevo tanteo.
El cortante crítico que necesite el concretosimple (VCR) se calcula en función del
peralte efectivo, ancho de la zapata (que se toma igual a un metro), porcentaje de acero de
refuerzo por flexión (el cual casi siempre será el porcentaje mínimo (pmin), ya que,
usualmente, en el diseño final, el refuerzo por flexión corresponde al refuerzo mínimo). La
resistencia del concreto a usar es:

VCR

FR bd (0.2 20 p) f c*

Para el cortante último,es necesario determinar la distancia crítica (x), la cual será
igual a la longitud del volado menos el peralte efectivo medido desde el paño de columna.
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Una vez determinada esta nueva distancia sólo se multiplicará por la reacción actuante en el
suelo (ra) y se tendrá el cortante último (Vu).
Vu

ra a d

Figura 3.5 Cortante último

3.6 PUNZONAMIENTO
Este tipo de falla se genera por laperforación de la columna sobre la base de la zapata
generando una fuerza (Vu). Para poder obtener este valor, es necesario determinar lo
siguiente:

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3.6.1 DETERMINACIÓN DEL PERÍMETRO CRÍTICO (bo)
Esta es la sección que falla por punzonamiento. En la figura 3.5 se indica el perímetro
crítico el cual queda determinado por:
bo

2 c1

d c2

d

Figura 3.6 Perímetro crítico por punzonamiento

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