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SOFTWARE DE APLICACIÓN PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

NORA LIZETH CIFUENTES RUEDA

GEILER MALAGON TORRES

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

BOGOTA D.C

2018

SOFTWARE DE APLICACIÓN PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

NORA LIZETH CIFUENTES RUEDA

GEILER MALAGÓN TORRES

Monografía para optar por el grado de: Ingeniero Civil

Tutor: Rodolfo Felizzola Contreras

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

BOGOTA D.C

2018

TABLA DE CONTENIDO

RAE 9

INTRODUCCIÓN 10

CAPÍTULO I 11

1. JUSTIFICACIÓN 11

2. FORMULACIÓN DE LA PREGUNTA 12

3. OBJETIVOS 13

3.1 OBJETIVO GENERAL 13

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 13

CAPÍTULO II 14

1. MARCO TEÓRICO 14

1.1 Antecedentes 14

1.1.1 Elaboración de un software para el diseño de cimentaciones 14

1.1.2 Cálculo y diseño de muros de contención y estribos 14

1.1.3 Software de aplicación para el análisis y diseño de estructuras de contención 15

1.1.4 Programas computacionales para el cálculo y diseño de cimentaciones

superficiales 16

1.1.5 Software para el diseño estructural de tanques rectangulares 16

1.2 Marco conceptual 16

1.2.1 Ingeniería de Software 17

1.2.2 Programación orientada a objetos 18

1.2.3 Objetos 19

1.2.4 Visual Basic.NET 2015 19

1.2.5 Cimentación 19

1.2.6 Cimentaciones superficiales 19

1.2.7 Zapatas rígidas 20

1.2.8 Zapatas aisladas 21

1.2.9 Zapatas combinadas 22

1.2.10 Zapatas corridas 24

1.2.11 Diseño estructural para cimentaciones superficiales 25

1.2.12 Método de la resistencia última 27

1.2.13 Presiones permisibles del suelo 28

1.2.14 Presión efectiva del suelo 28

1.2.15 Chequeos por cortante 29

1.2.16 Cortante en una dirección (Cortante de viga) 29

1.2.17 Cortante en dos direcciones (penetración) 30

1.2.18 Evaluación de áreas 32

1.2.19 Momento flector de diseño (MU) 33

1.2.20 Cálculo de la cuantía de una viga sometida a un momento Mu 33

1.2.21 Longitud de desarrollo 34

1.2.22 Concreto estructural simple 35

1.2.23 Chequeos para concreto simple 35

1.2.24 Resistencia al aplastamiento 36

CAPITULO III 37

1. METODOLOGIA 37

2. PROCESO DE CREACIÓN DEL SOFTWARE 37

3. PRODUCTO FINAL 44

3.1 Menú 44

3.2 Formularios 46

3.2.1 Zapata aislada cuadrada con columna interior 46

3.2.2 Zapata aislada cuadrada con columna de borde 47

3.2.3 Zapata aislada cuadrada con columna de esquina 47

3.2.4 Zapata aislada rectangular con columna rectangular 48

3.2.5 Zapata aislada rectangular con columna circular 48

3.2.6 Zapata aislada rectangular con carga axial y momento flector 49

3.2.7 Zapata con doble momento 49

3.2.8 Zapata corrida con muro en concreto reforzado 50

3.2.9 Zapata corrida con muro de concreto simple 50

3.2.10 Zapata combinada con dos columnas rectangulares 51

3.2.11 Zapata combinada con forma de “T” 51

CAPÍTULO IV 52

4. RESULTADOS 52

4.1 Manual de usuario 52

4.2 Ejemplos 56

4.2.1 Ejemplo con zapata aislada 56

4.2.2 Ejemplo con zapata corrida 60

4.2.1 Ejemplo con zapata combinada 66

ANALISIS DE RESULTADOS 68

CONCLUSIONES 69

REFERENCIAS 70

ANEXOS 71

TABLA DE FIGURAS

Figura 1 Zapata rígida 20

Figura 2 Zapata de losa simple. 21

Figura 3 Zapata escalonada. 21

Figura 4 Zapata con declives. 22

Figura 5 Zapata escalonada. 22

Figura 5 Corte de zapata combinada. 23

Figura 6 Planta de zapata combinada. 23

Figura 7 Zapata combinada en “T” 24

Figura 8 Zapata combinada en hexagonal 24

Figura 9 Zapata de cimentación 25

Figura 10 Cortante en un sentido 30

Figura 11 Cortante en dos direcciones 31

Figura 14 Primer formulario 38

Figura 15 Corte típico de zapata combinada 39

Figura 16 Menú 44

Figura 17 Menú, opción inicio 45

Figura 18 Menú opción información 45

Figura 19 Menú opción ayuda 46

Figura 20 Zapata cuadrada con columna cuadrada 46

Figura 21 Zapata cuadrada con columna de borde 47

Figura 22 Zapata cuadrada con columna de esquina 47

Figura 23 Zapata rectangular con columna rectangular 48

Figura 24 Zapata rectangular con columna circular 48

Figura 25 Zapata con carga axial y momento flector 49

Figura 26 Zapata con carga axial y doble momentos 49

Figura 27 Zapata con muro en concreto reforzado 50

Figura 28 Zapata con muro de concreto simple 50

Figura 29 Zapata combinada con columnas rectangulares 51

Figura 30 Zapata combinada con forma de T 51

Figura 31 Inicio zapatas 52

Figura 32 Diseño de zapata aislada rectangular 53

Figura 33 Revisión de zapata aislada 53

Figura 34 Visualización de resultados 54

Figura 35 Reporte en PDF 54

Figura 36 Confirmación del reporte 55

Figura 37 Ejemplo de zapata aislada 58

Figura 38 Zapata para muro 62

Figura 39 Ejemplo de zapata con muro de concreto reforzado 65

Figura 40 Ejemplo de zapata combinada 67

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Presión máxima permisible del suelo 28

Tabla 2 Datos de ejemplo para zapata aislada 56

Tabla 3 Resultados del ejemplo para zapata aislada 57

Tabla 4 Comparación de resultados para ejemplo de zapata aislada 59

Tabla 5 Datos iniciales ejemplo de zapata corrida 60

Tabla 6 Resultados del ejemplo de zapata corrida 63

Tabla 7 Chequeo por cortante de zapata corrida 64

Tabla 8 Comparación de resultados para ejemplo de zapata corrida 64

Tabla 9 Comparación de resultados para ejemplo de zapata combinada 66

9

RAE

RESUMEN ANALÍTICO ESPECIALIZADO

Tipo de documento: Trabajo de grado: Monografía

Acceso al documento: Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Título del documento: Software de aplicación para el análisis y diseño estructural de

cimentaciones superficiales

Autores: Nora Lizeth Cifuentes Rueda

Geiler Malagón Torres

Director: Rodolfo Felizzola Contreras

Palabras clave: Diseño de Estructuras , Teoría y lógica de programación

El siguiente trabajo describe el diseño y codificación de un software de aplicación que se denoto

con el nombre de GENOS por las iniciales de los autores (GE de Geiler – NO de Nora) para el

análisis y diseño estructural de cimentaciones superficiales enfocado en zapatas de cimentación.

Este aplicativo sirve para revisar y/o diseñar a partir del método de la resistencia última once

(11) tipos de zapatas, donde se obtendrá datos como el acero de refuerzo y las dimensiones

requeridas que estén de acuerdo con el Reglamento Colombiano Sismo Resistente NSR-10.

Este proyecto es aplicable en las áreas de diseño de estructuras tanto a nivel académico como

profesional y beneficia a los profesionales de área de ingeniería civil.

10

INTRODUCCIÓN

El presente proyecto, identifica la necesidad de realizar la codificación de un software aplicativo

para el análisis y diseño estructural de cimentaciones superficiales con la función de calcular

variables (acero de refuerzo y dimensiones de zapatas) establecidas por el Reglamento Colombiano

Sismo Resistente NSR-10 obteniendo diseños confiables; debido a que en la actualidad los

aplicativos que existen en su mayoría son de uso comercial, es decir, ejecutados usualmente en el

ámbito laboral que requieren de conocimientos profundos y especializados en diseño de

estructuras.

En el documento se plantean establecer los parámetros de diseño para el cálculo de diferentes

zapatas, además de evaluar los diseños a partir de la comparación de ejercicios tomados de la

bibliografía referenciada en este trabajo.

11

CAPÍTULO I

1. JUSTIFICACIÓN

El proyecto nace a partir de la necesidad de tener una herramienta de fácil comprensión en relación

al diseño y revisión estructural de zapatas de cimentación.

Así, al realizar esta aplicación se pretende estimular el uso de las nuevas tecnologías y herramientas

como alternativa que faciliten el cálculo y análisis de cimentaciones superficiales, donde

posteriormente un estudiante y/o profesional del área de ingeniería civil analice la obtención de

resultados del diseño de dicha cimentación.

Por tal motivo, el presente documento expone las pautas y el objeto para el desarrollo de una

aplicación en Windows Forms realizada con el lenguaje de programación Visual Basic.NET 2015

que logre el cálculo estructural de cimentaciones superficiales para diferentes tipos de edificaciones

según las cargas. Este aplicativo no se realiza con un fin comercial, sino como un aporte y

enriquecimiento académico para los profesionales del área de ingeniería civil.

12

2. FORMULACIÓN DE LA PREGUNTA

El cálculo estructural de zapatas requiere en varias ocasiones procedimientos de iteración

matemática extensos, en otras palabras, se obtienen cálculos con procesos muy largos y variados

que hacen que el cálculo sea más difícil para llegar a conseguir un diseño óptimo. Hoy en día, los

calculistas experimentados en el área, dominan softwares informáticos como ETABS, SAP 2000

entre otros que eliminan operaciones inoficiosas para así dedicar más tiempo al análisis, pero

dichos programas exigen conocimientos profundos y previos en el aplicativo. Por tal razón para

quienes están iniciando o aprendiendo los conceptos y teorías de esta rama del conocimiento, les

resulta complejo poder implementar estos softwares.

Teniendo en cuenta lo anterior, surge la iniciativa de cuestionar ¿Cómo generar un aporte a la

ingeniería civil mediante la aplicación de un software que facilite el cálculo y diseño de

cimentaciones superficiales a través del método de la resistencia última?

13

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar una aplicación con la herramienta de programación Visual Basic.NET que permita

calcular y revisar el acero de refuerzo y las dimensiones de cimentaciones superficiales por el

método de resistencia última.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

3.2.1 Lograr para cada tipo de zapata una imagen, para que el usuario cuente con una guía de los

datos que se están solicitando, como la altura de desplante, distancia efectiva, recubrimiento, entre

otras.

3.2.2 Crear la opción para revisar diseños y cálculos existentes.

3.2.3 Obtener un reporte de los cálculos realizados.

14

CAPÍTULO II

1. MARCO TEÓRICO

1.1 Antecedentes

El resumen de la literatura consultada sobre investigaciones semejantes que involucran en su

contenido aspectos concernientes a la presente propuesta de proyecto de grado es:

1.1.1 Elaboración de un software para el diseño de cimentaciones

Como se leyó en Viloria (2012) se realizó un diseño de zapatas aisladas, combinadas y corridas,

con ayuda de un software creado en Visual Basic. Estos diseños se calibraron con apoyo de

múltiples referentes teóricos en el área de la ingeniería, con el fin de que los resultados fueran

confiables. El software realizado es una herramienta que permite el diseño estructural de algunas

cimentaciones superficiales de concreto reforzado según el reglamento colombiano de

construcción sismo resistente NSR-10, más usadas en el territorio colombiano.

También la aplicación resulta útil para el aprendizaje de cualquier estudiante de ingeniería civil

sobre diseño de cimentaciones superficiales ya que ayuda a comprender conceptos fundamentales

tales como: tipos de cimentaciones superficiales, diferencias entre zapata corrida y aislada,

momento resistente y factores de seguridad, entre otros.

1.1.2 Cálculo y diseño de muros de contención y estribos

Por su parte Moreno (2014) argumenta, que su trabajo se desarrolla a partir de un sistema de

Microsoft VBA (Visual Basic for Applications) de Microsoft Excel, para el cálculo y diseño de

15

Muros de Contención y Estribos de Puentes basados en Normas vigentes en Ecuador, de una

manera más rápida y óptima, obteniendo resultados que se acoplen a nuestras necesidades.

Moreno (2014) aprovecha la poderosa herramienta de Excel y combina con la integración de

Visual Basic para lograr crear funciones y procedimientos mencionados como

… El análisis estático de cargas por medio de Métodos de Rankine y Coulomb, y el análisis

pseudo-estático de las cargas por medio de los Métodos Sismo-Resistente, Mononobe-

Okabe y Seed, siendo el método de Rankine el más exigente en el análisis estático y el

Método de Seed en el análisis pseudo estático. El usuario contará con un sistema de diseño

que optimiza el tiempo de cálculo y diseño, fácil de utilizar y actualizar (p. 19).

1.1.3 Software de aplicación para el análisis y diseño de estructuras de contención

Para esta investigación, Flórez y España (2015) desarrollan un software llamado Trasdos que sirve

como una aplicación informática para el diseño de muros de contención utilizando el lenguaje de

programación Visual Basic.

Los autores concluyen, que el software Trasdos es capaz de procesar datos de entrada llegando así

a obtener diseños óptimos, es decir que no se encuentren sobre reforzados o sub reforzados,

obteniendo resultados rápidos y precisos con sus respectivas, tablas y diagramas.

A raíz de esto, la aplicación resulta útil para el aprendizaje de cualquier estudiante de ingeniería

civil sobre diseño de muros de contención, ya que ayuda a comprender conceptos fundamentales

como empuje, momento de volcamiento, momento resistente y factores de seguridad.

16

1.1.4 Programas computacionales para el cálculo y diseño de cimentaciones superficiales

Por su parte Olmedo (2013) desarrollada un programa para optimizar el cálculo de cimentaciones

superficiales a través de la utilización de herramientas de computación tales como son: ETABS y

SAFE, teniendo a la vez una comprobación de los cálculos manuales que se realizan normalmente

en el ámbito estudiantil.

1.1.5 Software para el diseño estructural de tanques rectangulares

Dentro de la universidad, actualmente existen múltiples investigaciones que enriquecen la

propiedad intelectual del país y/o la universidad. Por su parte Villamarín (2018) para lo cual se

centra en cuatro aspectos fundamentales para la realización de su software como se observa a

continuación

…Generalidades del diseño, Cargas de diseño, Análisis estructural, y Diseño aplicado, cada

uno mostrando el procedimiento de desarrollo seguido de dos ejercicios de aplicación y

sintetizados en un programa, el cual simplifica el proceso de cálculo tanto de avalúo de

cargas, así como el análisis y diseño de tanques, y para el cual se desarrollaron los

correspondientes algoritmos y cuya organización, programación y manejo se explica en la

sección de anexos (p. 16).

1.2 Marco conceptual

Teniendo en cuenta estos antecedentes, a continuación para darle continuidad y referentes al lector

se puntualiza en conceptos que se trabajan a lo largo del documento, esto con el fin de dar claridad

y fluidez desde diferentes posturas al marco teórico consultado.

17

1.2.1 Ingeniería de Software

La ingeniería de software es una disciplina que, con ayuda de la tecnología, matemáticas, ciencias

de computación entre otras herramientas y técnicas se desarrolla un programa informático. Por lo

tanto Schaull (2011) lo define como

…La "Ingeniería" es: “Aplicación de principios científicos y matemáticos con fines

prácticos”, y es lo que la mayoría de los programadores tratan de hacer. Los ingenieros de

software aplicamos algoritmos desarrollados científicamente y definidos matemáticamente,

métodos de diseño funcional, métodos de aseguramiento de calidad y otras prácticas para

desarrollar productos software y servicios (p. 7).

Esta disciplina con base a la programación suma importancia al momento de crear una aplicación.

Dicho ejecutor y/o programador es el ingeniero de software encargado de gestionar el proyecto de

tal manera que se logre ejecutar en el plazo contractual y con el presupuesto previsto.

Por lo tanto, la ingeniería de software como lo dice Schaull (2018) incluye el análisis previo, el

diseño, el desarrollo del software, las pruebas de confirmación de funcionamiento y la

implementación del sistema. Para el desarrollo del software se debe conocer el ciclo de vida del

mismo, esta está formado por cuatro etapas:

✓ Concepción

✓ Elaboración

✓ Construcción

✓ Transición

18

Finalmente, al completar las anteriores etapas, se realiza el mantenimiento del software donde se

logra detectar y solucionar errores de tal forma que se actualiza para hacer frente a los nuevos

requisitos y así cumplir con una mayor cantidad de labores.

1.2.2 Programación orientada a objetos

También llamado lenguaje de quinta generación dicho por Roldán (2017) es un tipo de

programación que se fundamenta principalmente en objetos, que nos permite relacionarlos con

cosas de la vida real y de esta manera poder organizar la información de una forma ordenada y

sencilla mediante una serie de procedimientos como lo son las abstracciones y los

encapsulamientos.

Básicamente lo que se pretende con esta metodología es crear un código fuente reutilizable que

de algún modo automatice las tareas o labores en una compañía, empresa o universidad mediante

la implementación de métodos y atributos que se heredan entre clases. Para Roldán (2017) la

programación orientada a objetos es

Una de las formas más populares de programar y viene teniendo gran acogida en el desarrollo de

proyectos de software desde los últimos años. Esta acogida se debe a sus grandes capacidades y

ventajas frente a las antiguas formas de programar (p. 2).

Es esencial distinguir algunos términos fundamentales de esta metodología por lo que a

continuación más que una definición se da una conceptualización de estos:

19

1.2.3 Objetos

Son la entidad principal o materia prima de la programación orientada a objetos, estos poseen

ciertas propiedades o atributos, también se le suele definir como el conjunto de datos y métodos

donde los datos son las características o atributos y los métodos son los comportamientos que

pueden realizar.

En una agrupación de código, un objeto puede estar compuesto por otros objetos lo que permite

crear estructuras un tanto complejas. Algunos ejemplos de estos son el Button, el Formulario, el

TextBox, el Comanbutto entre otros; algunas propiedades o características comunes de estos

pueden ser su forma, tipo, tamaño de letra, colores de fondo y contexto.

1.2.4 Visual Basic.NET 2015

Es un conjunto de herramientas que posee un entorno de desarrollo integrado orientado al

desarrollo de programas informáticos, donde se pueden crear diversas aplicaciones de escritorio o

para dispositivos móviles ya sea de uso personal, académico o en el ámbito de los negocios.

1.2.5 Cimentación

Se suele denominar cimentación o fundación a la parte inferior de una estructura. Su función

principal es transmitir adecuadamente las cargas del edificio al suelo de tal modo que esté no sufra

asentamientos excesivos o falla cortante que pueda comprometer su integridad.

1.2.6 Cimentaciones superficiales

McCorman y Brown (2011) definen las cimentaciones superficiales como aquellas que poseen la

capacidad de soportar las cargas del edificio relativamente cerca de la superficie del terreno,

20

también en términos generales se puede decir que son las que en su relación o razón de profundidad

de empotramiento versus ancho es menor de cuatro, de lo contrario se denomina cimentación

profunda. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal.

1.2.7 Zapatas rígidas

Las zapatas rígidas de acuerdo al texto de Graux (1975) es aquella zapata indeformable respecto al

macizo (base de la zapata). Esta le impone una deformacióin constante en toda la superficie de

carga. Así, que partiendo de la geometría de la cimentación son aquellas donde el volado es menor

o igual al espesor de la zapata en las dos direcciones. Pero tomando en cuenta las presiones del

suelo bajo la zapata se tiene la siguiente expresión para definir si es rígida o flexible:

Figura 1 Zapata rígida

Fuente: Elaboración de los autores.

Rígido

𝑣𝑜𝑙 ≤ 𝑎 ∗ ℎ

Flexible

𝑣𝑜𝑙 > 𝑎 ∗ ℎ

Donde

𝑎 =1

2.2(

𝐸ℎ

𝐸)

1/3

Eh- Módulo de elasticidad del material que forma la zapata.

E- Módulo de elasticidad del terreno de cimentación.

21

1.2.8 Zapatas aisladas

Es el tipo de cimentación superficial más utilizado y se trata de según McCorman y Brown (2011)

una base rígida circular o cuadrada hecha en concreto u hormigón que casi siempre se usa para

soportar la carga de un solo pilar (columna) o cuando los centros geométricos de las columnas no

están próximos entre sí de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el

suelo soporte sin problemas la carga que le transmite.

El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de

aislada. A Veces resulta económico realizar zapatas aisladas escalonadas o con declives o con una

combinación de los anteriores. A continuación se muestra una imagen de los diferentes tipos:

1.2.7.1. Zapata de losa simple

Figura 2 Zapata de losa simple.


1.2.7.2. Zapata escalonada

Figura 3 Zapata escalonada.


22

1.2.7.3. Zapata con declives

Figura 4 Zapata con declives.


1.2.7.4. Zapata escalonada con declives

Figura 5 Zapata escalonada.

Fuente: Elaboración del autor

1.2.9 Zapatas combinadas

McCorman y Brown (2011) definen en su libro que una zapata combinada es un elemento que

sirve de cimentación para dos o más columnas. En principio las zapatas aisladas sacan provecho

de que varias columnas se obtengan diferentes momentos flectores; si estos se combinan en un

único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a

un menor momento resultante.

23

Principalmente se emplean ya que existe la necesidad de respetar los límites del lote o linderos y

lo que se busca es que la resultante de fuerzas de las dos columnas coincida en una misma línea

vertical con el centro de masas de la zapata.

Figura 6 Corte de zapata combinada.

Fuente: Elaboración de los autores

Dependiendo de la optimización de costos y de la factibilidad estructural existen tres tipos de zapata

combinada según su geometría en planta.

1.2.8.1. Zapata combinada rectangular

Figura 7 Planta de zapata combinada.


24

1.2.8.2. Zapata combinada en forma de T

Figura 8 Zapata combinada en “T”


1.2.8.3. Zapata combina en forma Hexagonal

Figura 9 Zapata combinada en hexagonal


1.2.10 Zapatas corridas

McCorman y Brown (2011) definen las zapatas corridas como aquellas que se emplean para

cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como una viga flotante

que recibe cargas lineales o puntuales separadas. Son cimentaciones de gran longitud en

comparación con su sección transversal.

25

Las zapatas corridas dicen McCorman y Brown (2011) están indicadas como cimentación de un

elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los

asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento (rigidizar o

estabilizar una estructura), puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y

heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas

zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida. Las zapatas corridas

se aplican usualmente a muros (zapata que soporta muro).

1.2.11 Diseño estructural para cimentaciones superficiales

A continuación, se expone la teoría necesaria para el desarrollo del proyecto, partiendo que se

realizó con ayuda de programación en Visual Basic. NET procesos de iteración para obtener la

distancia efectiva (d) y partir de allí realizar el cálculo y diseño estructural de las diferentes zapatas

de cimentación. En la siguiente figura se muestra una cimentación superficial típica y/o zapata de

cimentación.

Figura 10 Zapata de cimentación


Donde:

26

H- Profundidad de desplante en metros d – Distancia efectiva

r – Recubrimiento del acero de refuerzo h – Alto de zapata

El diseño estructural son los cálculos y análisis realizados para la obtención de la cuantía y

dimensiones requeridos por la norma para la construcción de estructuras sismo resistentes, es decir,

el área de acero y las dimensiones de la cimentación necesarias para que la estructura no colapse

ante la presencia de fuerzas externas como las que genera un sismo. En general todo diseño

estructural se toma en base a la Norma Sismo Resistente (NSR-10).

Partiendo de la definición de zapatas y tipos de cimentaciones superficiales se pretende dar

comienzo al concepto de diseño estructural referido a cimentaciones superficiales.

En primer lugar, se debe tener en cuenta la presión del suelo, que es la ejercida en la superficie de

contacto entre la zapata y el suelo, se infiere que la carga está uniformemente distribuida siempre

que ésta se encuentre arriba y aplicada sobre el centro de gravedad de la zapata.

Para esto se debe calcular las presiones permisibles del suelo para así entrar a diseñar la

cimentación de una estructura particular, dichas presiones son dadas por un ingeniero especialista

en geotecnia.

Después de tener dicho valor se prosigue al diseño por método de la resistencia o método

alternativo lo que para McCorman y Brown (2011) toma “la presión permisible del suelo se

incrementa a un valor último multiplicándose por una relación igual a la usada para incrementar la

magnitud de las cargas de servicio” (p. 326).

27

Al finalizar el diseño estructural se pretende obtener datos de acero de refuerzo, fuerza cortante,

momentos, resistencia por flexión, resistencia por cortante para la acción de vigas o en una

dirección, de punzonamiento o en dos direcciones entre otros datos importantes para analizar y

concluir.

1.2.12 Método de la resistencia última

En su libro Segura (2011) realiza una breve descripción del método de la resistencia. Este método

se diferencia por contemplar el comportamiento de los materiales inelásticos en el instante de la

falla. En este instante se debe tener en cuenta que “los elementos de concreto reforzado sujetos y

diseñados a flexión por cualquier método apropiado, deben fallar cuando el acero a tracción alcanza

su límite elástico” (p. 59).

Para comprender un poco más el método Segura (2011) introduce los conceptos de estados limites

que acontinuación se describen brevemente:

1.2.12.1 Estados límites: Son los límites donde las estructuras alcanzan el límite de su uso

programado.

1.2.12.2 Límite de falla: En una estructura de concreto el límite de falla es cuando se presenta

colapso parcial o total.

1.2.12.3 Límite de servicio: En una estructura de concreto el límite de falla es la interrupción

del uso de la estructura sin que se presente la falla total, es decir, que exista presencia

de fisuras en la estructura.

1.2.12.4 Límites especiales: Cuando la estructura presenta daños por factores no contemplados

en el diseño, como sismos anormales, explosiones entre otras.

28

1.2.13 Presiones permisibles del suelo

Las presiones permisibles del suelo son utilizadas para diseñar la cimentación de una estructura en

particular y se obtienen con ensayos de laboratorios en situ. En general, la mayoría de los códigos

de construcción proporcionan ciertas presiones aproximadas permisibles de apoyo que se presentan

en la Tabla 1.

Tabla 1 Presión máxima permisible del suelo

Fuente: McCormac y Brown (2011)

1.2.14 Presión efectiva del suelo

Nilson (2001) define la presión efectiva del suelo (qe) la presión real que se opone a la deformación

y posterior falla de un suelo.

29

1.2.15 Chequeos por cortante

De acuerdo con el capítulo C.11 del NSR-10, el chequeo por cortante se realiza con el fin de

conocer que el esfuerzo de corte mayorado, Vu, en la sección crítica para el corte debe ser menor

o igual que la resistencia al corte Vn.

Vn ≥ Vu

Siendo

𝑉𝑢- Fuerza cortante mayorada

𝑉𝑐- Resistencia nominal al corte proporcionado por el concreto

𝑉𝑛- Resistencia nominal al corte, donde Vn = Vc + Vs

𝑉𝑠- Resistencia nominal al corte proporcionado por el acero de refuerzo

1.2.16 Cortante en una dirección (Cortante de viga)

Al considerarse el esfuerzo cortante se debe tener en cuenta la fuerza cortante total (Vu1) que actúa

a lo largo de la sección 1-1 (Ver Figura 2).

De acuerdo a la NSR-10 C.11.2.1.1; para elementos sometidos únicamente a cortante y flexión:

C.11-3 𝑑 =6𝑉𝑐

𝜙𝜆√𝑓′𝑐𝑏𝑤

Donde;

bw - Ancho total de la zapata

30

Figura 11 Cortante en un sentido

Fuente: McCorman y Brown (2011) - Diseño de concreto reforzado.

1.2.17 Cortante en dos direcciones (penetración)

Para el cortante en dos direcciones consiste en toda la presión neta hacia arriba (qu) sobre el área

sombreada (Ver Figura 4). A continuación, se muestran las expresiones para el cálculo del cortante

en dos sentidos dadas por la NSR 10 en el C.11.11.2.1:

C.11-31 𝑑 =6𝑉𝑐

𝜙 (1 +2𝛽𝑐

) 𝜆√𝑓′𝑐𝑏𝑜

C.11-32 𝑑 =

12𝑉𝑐

𝜙 (𝛼𝑠𝑑𝑏𝑜

+ 2) 𝜆√𝑓′𝑐𝑏𝑜

31

C.11-33

𝑑 =3𝑉𝑐

𝜙𝜆√𝑓′𝑐𝑏𝑤

Donde:

𝑉𝑐- Resistencia nominal al cortante en dos sentidos del concreto

𝑏𝑜- Perímetro alrededor del área penetrada

𝛼𝑠- Constante que varía de acuerdo con el tipo de columna (interior, de borde, esquinera)

Figura 12 Cortante en dos direcciones

Fuente: McCorman y Brown (2011) -Diseño de concreto reforzado.

32

1.2.18 Evaluación de áreas

En las siguientes expresiones son las áreas calculadas y evaluadas dentro del código del programa

para conocer el área mínima necesaria.

1.2.18.1 Área por presión del suelo

𝐴 =𝑃

𝑞𝑒

1.2.18.2 Área de 1 m2

𝐴 = 1 𝑚2

1.2.18.3 Área por corte de la zapata a 45°

Zapata cuadrada

𝐴 = (𝑑 ∗ (2 + 𝑏))2

Zapata rectangular

𝐴 =(2𝑑 + 𝑎) ∗ (2𝑑 + 𝑏)

3

1.2.18.4 Área por punzonamiento

𝐴 =𝑃𝑢2

(∅0.85𝑓′𝑐)2𝑎𝑏

Donde:

P – Carga de servicio

qe – Presión efectiva del suelo

a y b – Dimensiones de la columna

d – Distancia efectiva

33

1.2.19 Momento flector de diseño (MU)

El momento flexionante en una zapata es requerido para encontrar la cuantía de acero requerida.

En el caso de una zapata cuadrada de concreto reforzado con una columna cuadrada es el mismo

respecto a ambos ejes debido a la simetría. Para McCorman y Brown (2011) las columnas que no

son cuadradas, el mayor momento será en la dirección de la dimensión más corta de la columna,

sin embargo también se puede calcular en ambas direcciones obteniendo cuantías diferentes y

comparando con la norma estos valores.

Hay que tener en cuenta que el peralte efectivo de la zapata no puede ser el mismo en las dos

direcciones, porque las varillas en una dirección se apoyan en las varillas de la otra dirección.

McCorman y Brown (2011) consideran que el acero en cualquier dirección debe ser suficiente para

resistir el momento en cualquier dirección, por lo tanto “Debe entenderse claramente que el exceso

de acero en una dirección no compensa la escasez en la otra dirección en un ángulo de 90°” (p.

355).

1.2.20 Cálculo de la cuantía de una viga sometida a un momento Mu

Con la siguiente expresión se cálcula las cuantías en vigas o elementos rectangulares:

𝜌 =0.85𝑓′𝑐

𝑓𝑦(1 − √1 −

2𝑅𝑛

0.85𝑓′𝑐

)

Siendo

𝑅𝑛 =𝑀𝑢

∅𝑏𝑑2

34

La anterior ecuación es cuadrática y tiene dos soluciones, de las cuales casi siempre una es

coherente y la otra no se toma en cuenta en los cálculos, es por esto que se presenta el concepto de

sección balanceada: Sección de concreto reforzado controlado a tensión donde el acero y el

concreto fallan simultáneamente dando una mayor seguridad ante un colapso ya que la falla no

ocurre de manera instantánea (Frágil) si no que permite tener un periodo de tiempo corto donde es

posible realizar una evacuación de la estructura para salvar vidas.

De acuerdo a la norma NSR-10 título C (2010) “La condición de deformación balanceada existe

en una sección transversal cuando el refuerzo a tracción alcanza la deformación unitaria

correspondiente a fy al mismo tiempo que el concreto en compresión alcanza su deformación

unitaria última supuesta de 0.003” (p. 139).

1.2.21 Longitud de desarrollo

Es la longitud de refuerzo embebida dentro del concreto requerido para desarrollar la resistencia

de diseño en las secciones críticas (esfuerzos máximos y puntos de corte o de doblados de barras)

y para calcular dicha longitud se debe aplicar lo requerido en el capítulo C.12 del NSR-10.

La longitud de desarrollo se calcula con la ecuación siguiente y depende de algunos otros factores

que se muestran a continuación:

C.12-1 ld = (fy

1.1√f ′c

t

c

s

(cb + Ktr

db)

) db

Los factores a usar en la anterior expresión para la longitud de desarrollo se encuentran descritos

en el C.12.2.4 de la NRS-10.

35

1.2.22 Concreto estructural simple

Como se menciona en la norma NSR10 (2010) El concreto estructural simple se define como el

concreto que está totalmente sin refuerzo o que contiene menos que las cantidades requeridas de

refuerzo mínimo.

Las limitaciones dadas por la norma están descritas en el C.22.2 donde se aclara que el concreto

estructural simple sólo se puede usar para:

1.2.19.1. Miembros continuamente soportados por el suelo o por otros miembros estructurales que

son capaces de proporcionar soporte continuo.

1.2.19.2. Miembros estructurales con acción de arco donde se tiene sólo compresión en todos los

casos de carga.

1.2.19.3. Muros y pedestales.

1.2.23 Chequeos para concreto simple

De acuerdo con el NSR-10 (2010) sobre el concreto simple, se tienen las siguientes fórmulas de

evaluación para el diseño de concreto estructural simple:

C.22.5.1- El diseño de secciones transversales sometidas a flexión debe basarse en:

Resistencia por flexión

C.22-2

𝑀𝑛 =5

12√𝑓′𝑐𝑆

𝑀𝑛

≥ 𝑀𝑢

C.22.5.4- El diseño de secciones transversales rectangulares sometidas a cortante debe basarse en:

36

Resistencia por cortante para la acción de

viga o en una dirección.

C.22-9

𝑉𝑛 =1

9√𝑓′𝑐𝑏ℎ

𝑉𝑛 ≥ 𝑉𝑢

Resistencia por cortante para la acción de

punzonamiento o en una dos direcciones.

C.22-10

𝑉𝑛 =1

9(1 +

2

𝛽𝑐)√𝑓′𝑐𝑏𝑜ℎ

𝑉𝑛 ≤2

9√𝑓′𝑐𝑏𝑜ℎ

1.2.24 Resistencia al aplastamiento

De acuerdo con el NSR-10 CAPÍTULO C.10 – FLEXIÓN Y CARGAS AXIALES. Se tienen la

siguiente fórmula de evaluación para la resistencia por al aplastamiento:

C.10.14.1 – La resistencia de diseño al aplastamiento del concreto no debe exceder:

(0.85f’cA1)

37

CAPITULO III

1. METODOLOGIA

Inicialmente el proyecto consistió en establecer los parámetros de diseño para varios tipos de

zapatas de cimentación en base a los requerimientos establecidos por la NSR-10 que restringen los

datos de ingreso para así lograr un diseño más óptimo.

Para esto, se recopiló información teórica lo cual brindó herramientas (ecuaciones), por medio de

una investigación en diversas fuentes de recopilación de la información que permitió desarrollar e

implementar una programación que al ejecutarlo, diseñará y revisará los parámetros esenciales del

diseño estructural de zapatas, donde se describe las dimensiones, el área de refuerzo necesario, los

esfuerzos cortantes, el momento flector entre otros.

2. PROCESO DE CREACIÓN DEL SOFTWARE

El primer paso para la creación de la aplicación fue la implementación de un formulario básico y

de poca presentación donde se insertaron algunos elementos como lo son los TextBox (caja de

texto), los RichTextBox, Buttons (botones), Labels (etiquetas) y un PictureBox (imágen), con el

objetivo de trabajar el código interno y diseñar una zapata aislada con columna cuadrada que

sirviera como referente para crear los demás tipos.

Se elaboró un código fuente donde al usuario se le permitía colocar la totalidad de datos de entrada

y el programa le indicaba si estas medidas cumplían con los requerimientos mínimos de cortantes,

momentos y longitudes de desarrollo según la NSR 10.

38

Figura 13 Primer formulario


Posteriormente se realizó un formulario más elaborado en donde mediante la implementación de

dos Checkbox (Seleccionar) el usuario puede elegir entre las siguientes dos opciones:

1. Diseño: que permite colocar algunos datos y medidas mínimos y esperar que el programa calcule

los datos restantes.

2. Revisión: que se debe insertar la totalidad de los datos y el programa chequea o revisa si este

cumple con los parámetros establecidos en la NSR 10 anteriormente explicados.

Para la primera opción, el procedimiento se realiza mediante la implementación de los ciclos de

programación ‘Do While’ (Haga esto, mientras se cumpla cierta condición); donde el programa

cuando dicha condición no cumple con los chequeos requeridos de cortante y longitudes de

desarrollo aumentará los parámetros de la zapata como lo es el área [A] (se aumentará cada 10 cm)

y su peralte [d] (se aumentará cada 5 cm).

39

Después de tener la primera zapata diseñada y su código fuente funcionando correctamente lo que

se hizo fue recopilar y modificar dicha información para crear los diseños de las zapatas restantes,

teniendo en cuenta que éstas varían en sus condiciones de diseño y distintos datos de entrada. Las

zapatas creadas posteriormente fueron las de zapata cuadrada, con columna cuadrada medianera,

zapata cuadrada con columna cuadrada esquinera, zapata rectangular con columna rectangular,

zapata rectangular con columna circular y paralelamente la zapata corrida (zapata que soporta muro

de concreto reforzado, y muro de concreto simple).

Luego con un previo conocimiento en la teoría de diseño se elaboró los formularios de zapatas

combinadas, siendo la rectangular la primera luego la trapezoidal y de ultimo la de en forma de té.

Para la zapata combinada con losa simple se elaboraron las ecuaciones generales de cortante y

momento con el propósito de ser introducidas en el código fuente como funciones por casos y a

trozos y poder hallar los valores pertinentes.

Figura 14 Corte típico de zapata combinada


40

A continuación, se explica el proceso de obtención de estas expresiones:

De la figura anterior tenemos que:

𝑃1 = ∑ 1.2𝐷1 + 1.6𝐿1

𝑃2 = ∑ 1.2𝐷2 + 1.6𝐿2

Distribución de esfuerzos en la columna 1 y columna 2 en kN/m

𝑑1 =𝑃1

𝑎1 𝑑2 =

𝑃2

𝑎2

𝐏𝐚𝐫𝐚 𝟎 ≤ 𝐗 < 𝐚𝟏

Del diagrama de cuerpo libre hacemos sumatoria de fuerzas y momentos con respecto al punto O

siendo V y M la cortante y el momento interno respectivamente.

Diagrama de cuerpo libre para

𝟎 ≤ 𝐗 < 𝐚𝟏

Sumatoria de cortantes con respecto al punto 0

∑ 𝑉0 = (𝑠 − 𝑑1)𝑥 − 𝑉 = 0

41

Despejando V de la ecuación tenemos que

𝑉 = (𝑠 − 𝑑1)𝑥 0 ≤ 𝑥 < 𝑎1

Sumatoria de momentos con respecto al punto 0

∑ 𝑀0 = 𝑑1𝑥𝑥

2− 𝑠𝑥

𝑥

2+ 𝑀 = 0

Despejando M de la ecuación tenemos que

𝑀 =𝑠 − 𝑑1

2𝑥2 0 ≤ 𝑥 < 𝑎1

𝐏𝐚𝐫𝐚 𝒂𝟏 ≤ 𝒙 < 𝒂𝟏 + 𝑳𝒊


∑ 𝑉0 = −𝑑1𝑎1 + 𝑠𝑥 − 𝑉 = 0


𝑉 = −𝑑1𝑎1 + 𝑠𝑥 𝑎1 ≤ 𝑥 < 𝑎1 + 𝐿𝑖


42

∑ 𝑀0 = (𝑑1𝑎1) (𝑥 −𝑎1

2) − 𝑠𝑥

𝑥

2+ 𝑀 = 0


𝑀 =𝑠𝑥2

2− (𝑑1𝑎1)(𝑥 −

𝑎1

2) 𝑎1 ≤ 𝑥 < 𝑎1 + 𝐿𝑖

𝐏𝐚𝐫𝐚 𝒂𝟏 + 𝑳𝒊 ≤ 𝑿 < 𝒂𝟏 + 𝑳𝒊 + 𝒂𝟐


∑ 𝑉0 = −𝑑1𝑎1 − 𝑑2(𝑥 − 𝑎1 − 𝐿𝑖) + 𝑠𝑥 − 𝑉 = 0


𝑉 = (𝑠 − 𝑑2)𝑥 + (𝑑2𝑎1 + 𝑑2𝐿𝑖 − 𝑑1𝑎1) 𝑎1 + 𝐿𝑖 ≤ 𝑥 < 𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2


∑ 𝑀0 = (𝑑1𝑎1) (𝑥 −𝑎1

2) + 𝑑2(𝑥 − (𝑥 − 𝑎1 −

𝐿𝑖

2)) − 𝑠𝑥

𝑥

2+ 𝑀 = 0


𝑀 =𝑠𝑥2

2− (𝑑1𝑎1) (𝑥 −

𝑎1

2) −

𝑑2

2(x + 𝑎1 + Li) 𝑎1 + Li ≤ 𝑥 < 𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2

𝐏𝐚𝐫𝐚 𝒂𝟏 + 𝑳𝒊 + 𝒂𝟐 ≤ 𝑿 < 𝑳𝒂𝒅𝒐 (𝒂𝟏 + 𝑳𝒊 + 𝒂𝟐 + 𝑽𝒐𝒍)

43


∑ 𝑉0 = −𝑑1𝑎1 − 𝑑2𝑎2 + 𝑠𝑥 − 𝑉 = 0


𝑉 = −𝑑1𝑎1 − 𝑑2𝑎2 + 𝑠𝑥

𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2 ≤ 𝑥 ≤ 𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2 + 𝑣𝑜𝑙


∑ 𝑀0 = (𝑑1𝑎1) (𝑥 −𝑎1

2) + 𝑑2𝑎2(𝑎1 +

𝑎2

2+ 𝐿𝑖) − 𝑠𝑥

𝑥

2+ 𝑀 = 0


𝑀 = 𝑠𝑥2

2− 𝑑2𝑎2 (𝑎1 +

𝑎2

2+ 𝐿𝑖) − (𝑑1𝑎1) (𝑥 −

𝑎1

2)

𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2 ≤ 𝑥 ≤ 𝑎1 + 𝐿𝑖 + 𝑎2 + 𝑣𝑜𝑙

Seguido a esto se modificó los colores de fondo, se le adiciono elementos de presentación como

logos e imágenes para mejorar su aspecto y visualización.

44

3. PRODUCTO FINAL

Finalmente se obtuvo los formularios para el diseño y revisión de diez (10) zapatas de los cuales el

usuario tendrá acceso mediante el menú inicial.

3.1 Menú

En el menú el usuario (estudiante y/o profesional de la ingeniería civil) puede navegar y seleccionar

el tipo de zapata a diseñar y buscar información relacionada al diseño estructural de zapatas.

Figura 15 Menú


En la opción inicio el usuario podrá encontrar las zapatas de acuerdo a su tipo: aislada, corrida y

combinada. A continuación se muestra una figura donde se observa el menú de entrada a los

diferentes tipos de zapatas.

45

Figura 16 Menú, opción inicio


En información se podrán consular los conceptos básicos, formulas y bibliografía usada en el

presente proyecto.

Figura 17 Menú opción información


En ayuda, se encuentra el “Acerca de” donde se describen las consideraciones tomadas de las

restricciones generales que la norma establece para el cálculo y diseño estructural.

46

Figura 18 Menú opción ayuda


3.2 Formularios

A continuación se observan los formularios para cada zapata.

3.2.1 Zapata aislada cuadrada con columna interior

Figura 19 Zapata cuadrada con columna cuadrada


47

3.2.2 Zapata aislada cuadrada con columna de borde

Figura 20 Zapata cuadrada con columna de borde


3.2.3 Zapata aislada cuadrada con columna de esquina

Figura 21 Zapata cuadrada con columna de esquina


48

3.2.4 Zapata aislada rectangular con columna rectangular

Figura 22 Zapata rectangular con columna rectangular


3.2.5 Zapata aislada rectangular con columna circular

Figura 23 Zapata rectangular con columna circular


49

3.2.6 Zapata aislada rectangular con carga axial y momento flector

Figura 24 Zapata con carga axial y momento flector


3.2.7 Zapata con doble momento

Figura 25 Zapata con carga axial y doble momentos


50

3.2.8 Zapata corrida con muro en concreto reforzado

Figura 26 Zapata con muro en concreto reforzado


3.2.9 Zapata corrida con muro de concreto simple

Figura 27 Zapata con muro de concreto simple


51

3.2.10 Zapata combinada con dos columnas rectangulares

Figura 28 Zapata combinada con columnas rectangulares


3.2.11 Zapata combinada con forma de “T”

Figura 29 Zapata combinada con forma de T


52

CAPÍTULO IV

4. RESULTADOS

4.1 Manual de usuario

1. Ingresar al inicio del menú para elegir la zapata de su elección

Figura 30 Inicio zapatas


2. Al ingresar a la zapata de elección se prosigue a escoger entre diseño o revisión.

2.1 Si se decide escoger el diseño, el programa automáticamente bloqueara el ingreso de

datos como la distancia efectiva d y las dimensiones de la zapata.

53

Figura 31 Diseño de zapata aislada rectangular


2.2 Al escoger revisión automáticamente el programa solicitara ingresar los datos del

número de la varilla, en sentido de la base (1) y en sentido del lado (2) de la zapata, el

espaciamiento para ambos casos y las dimensiones de la zapata.

Figura 32 Revisión de zapata aislada


54

3. Al llenar todos los datos solicitados para ambos casos se oprime el botón “CALCULAR”,

inmediatamente los resultados se plasmaran en la parte izquierda del dibujo de la zapata y

en la tabla de chequeos como se muestra a continuación:

Figura 33 Visualización de resultados


4. Finalmente el usuario puede guardar el reporte en archivo PDF.

Figura 34 Reporte en PDF


55

Al finalizar saldrá un mensaje de confirmación cuando el reporte haya sido guardado.

Figura 35 Confirmación del reporte


56

4.2 Ejemplos

4.2.1 Ejemplo con zapata aislada

Inicialmente se muestra un ejercicio realizado en GENOS (nombre dado al software) para una

zapata rectangular con columna rectangular comparado con el ejemplo 12.5 del libro de Diseño de

Concreto reforzado Jack McCorman Ed. 8°. En este ejemplo se encuentra en unidades de sistema

ingles no obstante el lector podría apreciar su equivalencia con el realizado en GENOS con el

sistema internacional. A continuación se describe el enunciado:

“Diseñar una zapata rectangular para una columna cuadrada interior de 18 plg de lado con una

carga muerta de 185 klb y una carga viva de 150 klb. Haga la longitud del lado largo igual a dos

veces la longitud del lado corto, fy = 60 000 lb/plg2, fc = 4 000 lb/plg2, peso normal y qa = 4 000

lb/pie2. Suponga que la base de la zapata está a 5 pies 0 plg debajo de la rasante.”(p.365)

Tabla 2 Datos de ejemplo para zapata aislada


Datos Cantidad Equivalencia en S.I.

Dimensiones de la columna 18 plg x 18 plg 45.72 cm x 45.7 2cm

Carga muerta 185 klb 823 kN

Carga viva 150 klb 667 kN

Relación lado largo vs lado

corto 2 2

fy 60.000 lb/plg2 420 MPa

f′c 4.000 lb/plg2 28 MPa

Presión admisible del suelo qa 5.000 lb/pie2 191.3 kN/m2

Profundidad de desplante 5 pie 1.52 m

57

Abrimos desde el menú la opción <inicio> <zapata aislada> y seleccionamos la opción zapata con

columna rectangular, luego chequeamos la opción que dice diseño para poder introducir los datos

de entrada.

Llenamos los espacios en blanco en nuestro formulario de aquellas casillas que se encuentren

habilitadas, aunque vale la pena aclarar que tenemos que asumir algunos datos que no nos da el

libro para poder calcular, como lo son:

Diámetro y tipo de gancho de la columna que está trasmitiendo la carga a la zapata y peso específico

del suelo (db = No 5 Gancho a noventa grados), Peso unitario del suelo = 100 lb/pie3 = 15.69

kN/m3

Para solucionar el ejercicio en el libro el autor comienza asumiendo una zapata de 24 plg con un

peralte de 19.5 plg y 4.5 plg de recubrimiento. Se presenta los resultados arrojados por la

aplicación:

Tabla 3 Resultados del ejemplo para zapata aislada


RESULTADO LIBRO EQUIVALENCIA EN S.I

qe = 4000 − (24

12) (150) − (

36

12) (100) = 3400 lb/pie2 162.60 kN/m2

185 + 150

3,4= 98.5 𝑝𝑖𝑒2 9,15 m2

qu =(1.2)(185) + (1.6)(150)

398= 4.71 𝐾𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒2 225.25 kN/m2

Vu1 = (7)(4,625)(4,71) = 152,49 Klb 678.27 kN

58

𝑀𝑢 = 6.25 ∗ 7.0 ∗ 4.71 ∗6.25

2= 643.9 𝑝𝑖𝑒𝐾𝑙𝑏 878.97 kN m

Acero dirección larga

𝜌 = 0.00467 0.00467

As = 0.00467*84*19.5 =7.65 plg2 0.004935 m2

Acero dirección corta

𝜌 = 0.0033 0.00033

As = 0.0033*168*19.5 =10.81 plg2 0.00697 m2

Si damos clic en el botón calcular nuestra aplicación nos arroja los siguientes resultados

Figura 36 Ejemplo de zapata aislada


En el siguiente cuadro se presenta un comparativo con los resultados obtenidos y algunas

observaciones al respecto.

59

Tabla 4 Comparación de resultados para ejemplo de zapata aislada


DATOS COMPARACION DE RESULTADOS %

diferencia Ejemplo Software

d (m) 0.50 0.55 0.100

Wz (kN/m2) 14.36 15.94 0.110

hr (m) 0.91 0.86 0.055

Wr (kN/m2) 14.28 13.69 0.041

qe (kN/m2) 162.60 161.66 0.006

Lado corto (m) 2.13 2.15 0.009

Lado largo (m) 4.27 4.3 0.007

qu (kN/m2) 225.25 222.26 0.013

Mu2 (kNm) 872.97 880.76 0.009

Cortante en dos direcciones

Vu= (kN) 1848.5 1828.07 0.011

Cortante en la dirección

larga Vu1= (kN) 678.28 654.77 0.035

𝝆 0.00467 0.00520 0.113

Nota: Existen algunas diferencias ya que el programa dimensiona la base, el lado y el peralte de la

zapata como múltiplos de cinco centímetros, además existen pequeñas diferencias en cuanto a las

ecuaciones ya que según el ejemplo del libro se encuentran con la norma ACI mientras que nuestro

software trabaja en sistema internacional.

60

4.2.2 Ejemplo con zapata corrida

El presente ejemplo es de una zapata que soporta muro de concreto reforzado tomando del ejemplo

16.1 Diseño de una zapata para muro; del libro de Diseño de estructuras de concreto-Arthur H.

Nilson; donde se presentan los siguientes datos iniciales:

Tabla 5 Datos iniciales ejemplo de zapata corrida


Datos Sistema Inglés Sistema Internacional

Ancho del muro 16 pulg. (4/3 pies) 0.41 m

Carga muerta (D) 14 Klb/pie 204.31 kN/m

Carga viva (L) 10 Klb/pie 145.94 kN/m

Presión admisible del suelo (qa) 4.5 Klb/pie2 215.5 kN/m2

El fondo de la zapata estará a debajo

de la rasante final (H) 4 pies 1.2 m

Peso unitario del suelo () 100 lb/pie3 15.71 kN/m3

Resistencia a la compresión del

concreto (f’c) 3000 lb/pulg2 20.68 MPa

Límite de fluencia del acero (Fy) Acero grado 40 280 Mpa

Recubrimiento (r) 3.5 pulg. 0.089 m

NOTA 1: En el libro manejan sistema inglés, para nuestro caso se realizó la correcta conversión

en cada caso para comparar los resultados. Por otro lado se aclara que en el ejemplo del libro se

asume una distancia inicial para el ancho del cimiento (h=d+r) de 12 pulgadas (0.30 m), en el caso

del presente software se obtiene la distancia de desplante (d) a partir de los requerimientos dados

por la NSR-10 explicados anteriormente (chequeos por cortante) y se realiza el proceso de iteración

para obtener el diseño más óptimo. Por tal motivo, los resultados varían partiendo de la distancia

efectiva obtenida mediante el proceso de iteración.

61

A continuación se muestran los conceptos iniciales para obtener la expresión que nos ayudará a

calcular la presión de contacto admisible que está disponible o es efectiva para sostener la carga

del muro (qe):

𝑞𝑒 = 𝑞𝑎 − 𝑊𝑧 − 𝑊𝑟

Donde:

Wz = Peso de la zapata (kN/m2)

Wr = Peso del relleno (kN/m2)

𝑊𝑧 = 𝑊𝑜 ∗ ℎ

Wo = Peso del concreto (24 kN/m3)

h = d+r (distancia efectiva + recubrimiento)

𝑊𝑟 = ℎ𝑟 ∗

hr = Altura del relleno

ℎ𝑟 = 𝐻 − 𝑑 − 𝑟

= Peso unitario del suelo (kN/m3)

Ya calculado el valor de la presión efectiva del suelo (qe) se calcula la presión de contacto

producida por las cargas mayoradas para el diseño a la resistencia de la zapata (qu):

𝑞𝑢 =(1.6𝐷 − 1.7𝐿)

𝑏

62

Donde b es el ancho requerido para la zapata calculado con la siguiente expresión:

𝑏 =𝐷 + 𝐿

𝑞𝑒

Se continúa con el cálculo del momento requerido para diseño y suponiendo inicialmente una

distancia efectiva (d)= 9 pulg (0.23 m) se tiene el cortante:

𝐿𝑉 =𝑏 − 𝑎

2

𝑀𝑢 =1

8𝑞𝑢(𝑏 − 𝑎)2 = 𝑞𝑢 ∗

𝐿𝑣2

2

𝑉𝑢 = 𝑞𝑢 (𝑏 − 𝑎

2− 𝑑)

Donde “lv” es la longitud del voladizo (brazo del momento), “b” es el ancho de la zapata y “a” el

ancho del muro como se muestra en la siguiente figura:

Figura 37 Zapata para muro

Fuente: Nilson (2001) Diseño de estructuras de concreto reforzado.

En la siguiente tabla se observan los resultados del ejemplo:

63

Tabla 6 Resultados del ejemplo de zapata corrida


Sistema Inglés Sistema Internacional

𝑊𝑧 = 150𝑙𝑏

𝑝𝑖𝑒3∗ 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗

1𝑝𝑖𝑒

12 𝑝𝑢𝑙𝑔

= 150𝑙𝑏

𝑝𝑖𝑒2

𝑊𝑧 = 23.56𝑘𝑁

𝑚3∗ 0.31 𝑚 = 7.18 𝑘𝑁/𝑚2

ℎ𝑟 = 4 𝑝𝑖𝑒𝑠 − 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗1𝑝𝑖𝑒

12 𝑝𝑢𝑙𝑔= 3 𝑝𝑖𝑒𝑠

ℎ𝑟 = 1.2 𝑚 − 0.31 𝑚 = 0.89 𝑚

𝑊𝑟 = 3 𝑝𝑖𝑒𝑠 ∗ 100 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒3

= 300 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒2

𝑊𝑟 = 0.89 𝑚 ∗ 15.71 𝑘𝑁/𝑚3

= 13.98 𝑘𝑁/𝑚2

𝑞𝑎 = 4.5 𝐾𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒2 𝑞𝑎 = 215.46 𝑘𝑁/𝑚2

𝑞𝑒 = 4500 − (150 + 300)= 4050 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒2

𝑞𝑒 = 215.46 − (7.18 + 14.36)= 193.92 𝑘𝑁/𝑚2

𝑏 =10 + 14

4.050= 5.92 𝑝𝑖𝑒𝑠 ≅ 6 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑏 =

204.31 + 145.94

193.92= 1.81 𝑚 ≅ 2 𝑚

𝑞𝑢 =(1.4 ∗ 14 + 1.7 ∗ 10) ∗ 1000

6

= 6100 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒2

𝑞𝑢 =(1.4 ∗ 204.31 + 1.7 ∗ 145.94)

2

= 267.07 𝑘𝑁/𝑚2

𝑀𝑢 =1

8∗ 6100 (6 ∗ − (

4

3))

2

= 16,605.56 𝑙𝑏𝑝𝑖𝑒

𝑀𝑢 =1

8∗ 267.07(2 − 0.41)2

= 84.40 𝑘𝑁𝑚

𝑉𝑢 = 6100 (6 − (4/3)

2− (3/4))

= 9658.33 𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒

𝑉𝑢 = 267.07 (2 − 0.41

2− 0.23)

= 151.14 𝑘𝑁/𝑚

64

Se realiza el correspondiente chequeo por cortante en una dirección:

Tabla 7 Chequeo por cortante de zapata corrida


Sistema Inglés Sistema Internacional

∅𝑉𝑐 = ∅2√𝑓′𝑐𝑏𝑑

∅𝑉𝑐 = 0.85 ∗ 2√3000 ∗ 12𝑑 = 1117.35𝑑

𝑑 =9658.33

1117.35= 8.6 𝑝𝑢𝑔

𝑉𝑐 =𝜙𝜆√𝑓′𝑐𝑏𝑤𝑑

6

𝑉𝑐 =0.75√20.68 ∗ 𝑑

6∗ 1000 = 568.44𝑑

𝑑 =151.14

568.44= 0.26 𝑚

Seguido a esto, el libro toma un recubrimiento de 3.5 pulgadas (0.089 m) escogiendo al final una

distancia efectiva d=8.5 pulg (0.22 m) para una altura de h=12 pulgadas, donde los datos arrojados

son los siguientes:

Tabla 8 Comparación de resultados para ejemplo de zapata corrida


DATOS COMPARACION DE RESULTADOS %

diferencia Ejemplo Software

d (m) 0.22 0.22 0.000

Wz (kN/m2) 7.18 7.19 0.001

hr (m) 0.89 0.89 0.000

Wr (kN/m2) 13.98 14.06 0.006

qe (kN/m2) 193.92 194.25 0.002

b (m) 2 2 0.000

qu (kN/m2) 267.07 267.07 0.000

Mu (kNm) 84.40 84.40 0.000

65

Vu=568.44d (kN/m) 125.06 122.78 0.018

As (m2) 0.0015 m2/m

equivalentes a #6 c/ 19,1 cm

0.002 m2

5 # 7 @ 35 cm 0.333

Longitud de

desarrollo (m) 0.56 0.49 0.125

NOTA 2: El libro usa una combinación para mayorar cargas de 1.4 D + 1.7 L, el software está

programado con la combinación expuesta en la NSR-10 de 1.2 D + 1.6 L, pero para realizar el

ejercicio de comparación de ambos resultados, se programó con las cargas mayoradas propuestas

en el ejemplo.

A continuación se observa el formulario para el cálculo del diseño estructural de una zapata con

muro de concreto reforzado ejecutado con los datos del ejemplo.

Figura 38 Ejemplo de zapata con muro de concreto reforzado


66

4.2.1 Ejemplo con zapata combinada

Tomando como base el problema 8.6 del libro de Estructuras en concreto I – Jorge Ignacio

Segura que presenta el siguiente enunciado:

Diseñar una cimentación combinada para una columna exterior o de lindero de 0.35 x 0.25m, que

carga P1=400 kN y una columna interior adyacente de 0.65x0.25m, que carga P2 = 850kN, si los

ejes de las columnas están separados Le= 5.00 m y el terreno tiene una carga de trabajo de 0.1 MPa

(100 kN/m2), empleando concreto de f’c=21.1 MPa y refuerzo para fy=420 MPa en todos los

diámetros.

NOTA 1: El libro no toma en cuenta el refuerzo de las columnas, el peso unitario del suelo y el

fondo de la zapata (h), por tal motivo para la ejecución del programa se tomara varilla N°5 con

gancho de 90°, un peso unitario del suelo de 16 kN/m3 y una altura h de 1.5 m.

En la siguiente tabla se observan los resultados del libro en comparación con los arrojados por el

software:

Tabla 9 Comparación de resultados para ejemplo de zapata combinada


DATOS RESULTADOS

% diferencia Ejemplo Software

d (m) 0.56 0.50 0.107

X (m) Centro de gravedad 3.40 3.40 0.000

L (m) Lado de la zapata 7.05 7.05 0.000

B (m) Base de la zapata 2.05 2.48 0.210

Área de cimentación (m2) 14.6 17.5 0.199

qu (kN/m2)

Presión de apoyo 86.49 85.73 0.009

Carga bajo el cimiento

(kN/m2) 177.30 212.77 0.200

67

Xo (m)

Punto de anulación de corte 2.13 2.26 0.061

M columna a1 1.39 13.34 8.597

M columna a2 328.50 319.57 0.027

M máx (kNm) 401.01 481.44 0.201

V máx (kN/m) 580.88 583.83 0.005

As (m2)

Columna a1

0.00165 m2

13 #4 c/ 15.5 cm

0.0068 m2

24 # 6 c/ 30 cm 3.121

As (m2)

Columna a2

0.00396 m2

20 #5 c/ 10 cm

0.0024 m2

6 # 7 c/ 45 cm 0.394

A continuación se observa el formulario para el cálculo del diseño estructural de una zapata

combinada con dos columnas rectangulares ejecutado con los datos del ejemplo.

Figura 39 Ejemplo de zapata combinada


68

ANALISIS DE RESULTADOS

1. Se observa que en el ejemplo de zapata corrida se observó una diferencia del 1.8% en el

chequeo por cortante en una dirección, variación que es posible por la conversión de unidades

expuestas por ambas normas, la primera de la ACI-318 en sistema inglés y la segunda

(ejecutada por el programa) del NSR-10 en sistema internacional. Los demás datos obtenidos

mostraron diferencias alrededor el 1% a lo que se concluye que el software cumple con el

objeto del presente proyecto.

2. Para el ejercicio de zapata combinada, a pesar que en el ejercicio del libro no realiza una

mayoración de cargas, se observa una diferencia en la presión de apoyo (qu) de menos del 1%.

Se puede deducir que la presión de apoyo al variar, afectó la carga bajo el cimiento quien

también presenta una diferencia con respecto a la obtenida por el software. Igualmente sucede

con el área de cimentación, teniendo en cuenta que el ejercicio del libro la calcula sumando a

la carga el 17% del peso propio, mientras que el programa calcula el peso propio de acuerdo a

las dimensiones obtenidas y según el peso unitario del suelo. En los demás resultados que

relacionan las dimensiones de la zapata se observa pequeñas diferencias con respecto a las

obtenidas en el software.

3. Finalmente se aclara que a diferencia del ejercicio del libro de Jorge I Segura, las cargas

expuestas en el software no con puntuales, dicho de otro modo, el programa ejecuta las cargas

como distribuidas, lo que hace que exista variación en los resultados de los cortantes y

momentos.

69

CONCLUSIONES

1. En cada formulario se obtiene una imagen del tipo de zapata con la notación de los algunos

datos de entrada y salida, así se obtuvo una guía visual de la zapata diseñada.

2. El software ejecuta correctamente los cálculos para diseños ya existentes, es decir, se cumple

con la finalidad para la opción de revisión y chequeos.

3. Se consigue para cada diseño un reporte de los cálculos realizados.

4. Los resultados arrojados en esta aplicación están validados y comparados con algunos ejemplos

resueltos en los libros de McCorman, Arthur Nilson y Jorge Segura presentando diferencias

mínimas en los resultados de lo que podemos concluir que existe un alto nivel de confiabilidad

en este software.

5. En general se puede concluir que a pesar de encontrar diferencias en los datos de entrada para

la ejecución del programa como el peso unitario del suelo, la altura del fondo de la zapata, el

acero de refuerzo con el que se encuentran las columnas, entre otros datos, no afectan en

consideración los resultados, ya comparados con los ejercicios propuestos por los libros, en

otras palabras, el programa cumple con el objeto del presente proyecto.

70

REFERENCIAS

American Concrete Institute. (2005). Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural

(ACI 318S-05) y Comentario (ACI 318SR-05). Usa. Comité ACI318.

Flórez, J. y España, J. (2015). Software de Aplicación para el análisis y diseño de

estructuras de contención. (Tesis de pregrado). Universidad de Nariño. San Juan de Pasto.

McCormac, J. y Brown, H. (2011). Diseño de concreto reforzado. México D.F. Alfaomega

grupo editorial S.A.

Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. (2010). Reglamento colombiano

sismo resistente NSR-10. Bogotá, Colombia. Dirección del sistema habitacional de la República

de Colombia.

Nilson, A. (2001). Diseño de estructuras en concreto. Bogotá, Colombia. Quebecor World

Bogotá S.A.

Olmedo, J. (2013). Implementación de programas computacionales para el cálculo y

diseño de cimentaciones superficiales aplicación al cálculo de edificios. (Tesis de pregrado).

Universidad Central del Ecuador. Quito, Ecuador.

Rochel, R. (2007). Hormigón reforzado. Bogotá, Colombia. Universidad EAFIT.

Schaull, S. (2011). El desarrollo del software como ingeniería de software. Ing USBMed.

2 (2), 6- 9.

Segura, J. (2011). Estructuras de concreto I. Bogotá, Colombia: Universidad Nacional de

Colombia.

Villamarín, A. (2018). Software para diseño estructural de tanques rectangulares

enterrados de concreto usando como base la NSR-10, la norma ACI-350 06 y las tablas de diseño

de muros de la PCA. (Tesis de pregrado). Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá,

Colombia.

Viloria, Y. (2012). Elaboración de un software para el diseño de cimentaciones

superficiales basado en la NSR10. (Tesis de pregrado). Universidad Francisco de Paula Santander

Ocaña. Ocaña, Colombia.

71

ANEXOS

Reporte ejemplo zapata aislada

CÁLCULOS DE DISEÑO PARA UNA ZAPATA RECTANGULAR

A partir de una distancia mínima efectiva (NSR-10 C.15.7.1) d = 0,15 m. Se realiza el proceso de

iteración dando una distancia (d) = 0.55 m. Y se obtienen los siguientes resultados

1) Altura del relleno y cimiento

Altura del relleno (H-h) = 0.86 m

Altura del cimiento (h)= 0.66 m

2) Presiones del suelo

Se tiene que el peso de la zapata es =15.94 kN/m2

y la carga del suelo sobre la zapata= 13.69 kN/m2

En consecuencia, la proporción de la presión de contacto admisible que está disponible o es

efectiva para sostener la carga es:

(qe) = 161.67 kN/m2

- El área requerida del cimiento es = 9.22 m2

Presión admisible (qa) = 191.3 kN/m2

La presión de contacto producida por las cargas mayoradas para el diseño a la resistencia de la

zapata es:

qu = 222.26 kN/m2

3) Transmisión de los esfuerzos de la columna a la zapata

a) Resistencia al aplastamiento en la base de la columna = 3273.45 kN

b) Resistencia al aplastamiento en la zapata = 6409.32 kN

72

4) Cortante en una dirección (vu1)

Cortante en x = 281.94 kN

Cortante en y = 654.67 kN

5) Cortante en dos direcciones (vu2)

vu2 = 1828.07 kN

6) Área de la zapata

La base de la zapata (B) = 2.15 m

El lado de la zapata (L) = 4.3 m

El área de la zapata = 9.24 m2

7) Momento, longitud y carga sometida a la zapata

Momento sometido en x de la zapata (Mu)= 880.79 kNm

Longitud disponible = 1.92 m

Momento sometido en y de la zapata (Mu)= 341.2 kNm


Carga por metro cuadrado (q)= 222.26 kN/m2

8) Cuantías mínimas

ACI 10.5.1 (N°1) = 0.0031

ACI 10.5.1 (N°2) = 0.0033

NSR-10 C.7.12.2.1 = 0.0018 (Retracción y temperatura)

9) Área de refuerzo para la zapata

Área en la base

Usar varillas 11 # 10 @ 20 cm

Área suministrada = 0.0089 m2

73

Área en el lado



10) El volumen de la zapata

Volumen= 6.14 m3

11) Longitud de desarrollo

Longitud de desarrollo disponible en la base (ld) = 0.65 m

Longitud de desarrollo disponible en el lado (ld) = 0.22 m

74

Reporte ejemplo zapata corrida

CÁLCULOS DE DISEÑO PARA UNA ZAPATA QUE SOPORTA MURO CONCRETO

REFORZADO


iteración dando una distancia (d) = 0.22 m. Y se obtienen los siguientes resultados:

1) Altura del relleno y del cimiento

Altura del cimiento (h) = 0.31 m


El peso del relleno será= 14.06 kN/m2

El peso de la zapata será= 7.19 kN/m2



y la carga del suelo sobre la zapata= 14.06 kN/m2


efectiva para sostener la carga del muro es:

(qe) = 194.25 kN/m2

- El ancho requerido del cimiento es por tanto b = 1.8 m2/m

Se supondrá una zapata de = 2 m de ancho.

- Área necesaria= 1.8 m2

Presión admisible (qa) = 215.5 kN/m2


zapata es:

(qu) = 267.07 kN/m2

75

3) Chequeo por cortante en una dirección (vu1)

vu1 = 122.78 kN

4) Área de la zapata



5) Momento, longitud y carga sometida a la zapata

Momento sometido a la zapata (Mu)= 84.4 kNm


Carga por metro cuadrado (q)= 208.65 kN/m2


ACI 10.5.1 (N°1) = 0.0041

ACI 10.5.1 (N°2) = 0.005






Volumen= 0.78 m3

9) Longitud de desarrollo

Longitud de desarrollo disponible (ld) = 0.49 m

76

Reporte ejemplo zapata combinada

CÁLCULOS DE DISEÑO PARA UNA ZAPATA COMBINADA


iteración dando una distancia (d) = 0.5 m. Y se obtienen los siguientes resultados:

1) Altura del relleno y cimiento


Altura del cimiento (h)= 0.57 m




efectiva para sostener la carga del muro es:

(qe) = 71.44 kN/m2

- El área requerida del cimiento es = 17.5 m2

Presión admisible (qa) = 100 kN/m2


zapata es:

(qu) = 85.73 kN/m2

3) Chequeo por cortante en un sentido a una distancia d de la columna derecha

Cortante (vu1) = 276.6 kN

Cortante (vc1) = 3206.37 kN

77

4) Chequeo por cortante en dos direcciones (vu2)

Columna a1 (izquierda)

vu2 = 452.67 kN

vc2 = 775.15 kN

Columna a2 (derecha)

vu2 = 946.06 kN

vc2 = 1090.95 kN

5) Dimensiones de la zapata


El lado de la zapata (L) = 2.48 m


Centro de gravedad = 3.4 m

Carga bajo el cimiento = 212.77 kN/m2

6) Momentos en las columnas

Momento en columna a (Ma)= 13.34 kNm

Momento en columna b (Mb)= 319.57 kNm

7) Cortante y momento máximo

El cortante máximo = 583.83 kN

El momento máximo = -481.44 kNm


ACI 10.5.1 (N°1) = 0.0027

ACI 10.5.1 (N°2) = 0.0033


78


Área en sección a1



Área en sección a2




Volumen = 9.97 m3

79

CÓDIGO FUENTE

Código del Module

Module Funciones 'FUNCION Aproximar a multiplos de 5 cm por encima Function Aprox5cm(z As Double) As Double Return ((Math.Floor(z * 100 / 5)) * 5 + 5) / 100 End Function 'FUNCION VALOR ABSOLUTO Function Valorabs(Num1 As Double) As Double Dim y As Double If Num1 >= 0 Then y = Num1 Else y = -Num1 End If Return y End Function 'FUNCION DE CORTANTE PARA ZAPATA COMBINADA CON LOSA SIMPLE Function Cortante(a1 As Double, a2 As Double, Li As Double, Vol As Double, d1 As Double, d2 As Double, S As Double, X As Double) As Double Dim f(X) As Double If X > 0 And X <= a1 Then f(X) = (S - d1) * X End If If X > a1 And X <= a1 + Li Then f(X) = (d1 * a1) + (S * X) End If If X > a1 + Li And X <= a1 + Li + a2 Then f(X) = (d1 * a1) + (S * X) End If If X > a1 + Li + a2 And X <= a1 + Li + a2 + Vol Then f(X) = (S * X) - (d1 * a1) - (d2 * a2) End If If X > a1 + Li + a2 + Vol And X <= 0 Then f(X) = 0 End If Return f(X) End Function ' FUNCION DE MOMENTO PARA ZAPATA COMBINADA ZAPATA CON LOSA SIMPLE Function Momento(a1 As Double, a2 As Double, Li As Double, Vol As Double, d1 As Double, d2 As Double, S As Double, X As Double) As Double Dim f(X) As Double If X > 0 And X <= a1 Then f(X) = (S - d1) * ((X ^ 2) / 2)

80

End If If X > a1 And X <= a1 + Li Then f(X) = (S / 2) * (X ^ 2) - (d1 * a1) * (X - (a1 / 2)) End If If X > a1 + Li And X <= a1 + Li + a2 Then f(X) = ((S * (X ^ 2)) / 2) - (d1 * a1) * (X - a1 / 2) End If If X > a1 + Li + a2 And X <= a1 + Li + a2 + Vol Then f(X) = ((S * (X ^ 2)) / 2) - (d1 * a1) * (X - (a1 / 2)) - (d2 * a2) * (X - a1 - Li - (a2 / 2)) End If If X > a1 + Li + a2 + Vol And X <= 0 Then f(X) = 0 End If Return f(X) End Function ' FUNCION QUE ME ESCOJE EL VALOR MAXIMO POSITIVO DE TRES VALORES Function Max3(f As Double, g As Double, h As Double) As Double Dim max As Double If f >= g And f >= h Then max = f End If If g >= f And g >= h Then max = g End If If h >= f And h >= g Then max = h End If Return max End Function End Module

81

Código de zapata corrida

Imports iTextSharp Imports iTextSharp.text Imports iTextSharp.text.pdf Imports System.IO 'sistema de archivos Public Class Frmz_muro Dim D_zm, L_zm As Double ' Carga muerta, Carga viva Dim Fc_zm, Fy_zm As Double 'Propiedades de los materiales Dim recu As Double 'Recubrimiento Dim hp, hrelleno As Double 'Profundidad de desplante, altura de relleno Dim bzm As Double 'Ancho zapata se inicia diseño con 30 cm Dim qamz As Double ' Presion Admisible/permisible del suelo qa Dim Wespzm, Wzapatazm, Wrelleno, Wcozm As Double ' Peso especifico del suelo, zapata , relleno, concreto Dim cortante As Double 'Cortante en un sentido (Vu1) Dim Pzm As Double ' Carga sin factorizar Dim AZzm, Az1zm, Az2zm, Az3zm, Az4zm As Double ' Area de la zapata Dim qezm As Double ' Presion Permisible Dim Pfactmz As Double ' Carga factorizada Dim dezm, demmzm, incrzm As Double ' distancia efectiva d Dim qumz As Double ' presion de apoyo por resistencia qu Dim Areacortemz, Vc1zm As Double 'área de corte Dim Longvoladzzm As Double Dim qzm, DETERMINANTEzm As Double Dim AAzm, BBzm, CCzm As Double Dim Muzm As Double Dim cuantmin1zm, cuantmin2zm, cuantmin3zm, cuantminzm, As1zm, As2zm, Asszm, et1zm, et2zm, c1zm, c2zm, cuant1zm, cuant2zm As Double ' Cuantias minimas, cuantia minima entre todas y áreas de acero, deformaciones del acero con sus constantes c1 y c2 Private Sub lnklimpiarzmuro_LinkClicked(sender As Object, e As LinkLabelLinkClickedEventArgs) Handles lnklimpiarzmuro.LinkClicked txtanchomuro.Clear() txtdis_m.Clear() txtD_m.Clear() txtfc_m.Clear() txthp_m.Clear() txtL_m.Clear() txtRec_m.Clear() txthp_m.Clear() txtqa_m.Clear() txtpesuelo_a.Clear() txtfy_m.Clear() chbdiseñomz.CheckState = CheckState.Unchecked Chbrevisionmz.CheckState = CheckState.Unchecked Chbpesopropiomz.CheckState = CheckState.Unchecked End Sub Dim Ctzm, Cezm, Cszm, landaldzm, Cbzm, Ktrzm, dbzm, factor1zm As Double 'Factores para calcular la longitud de desarrollo Dim diflongzm As Double 'Dieferencia de longitud voladizo con el material Dim Landazm As Double ' Igual a 0.85

82

Dim izm As Integer ' Contador para ciclo Dim Volumenzm As Double Dim FIzm, ldzm As Double 'FI Dim LADOzm As Double ' Lado zapata Dim BETAzm As Double ' Depende del material Dim numerozm, szm, Ascomerczm, rlzm, difcomzm, difminzm, numoptimozm, soptimozm, Cantvarillaszm As Double Dim varillazm, espaciozm As Double

Private Sub Chbrevisionmz_CheckedChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles Chbrevisionmz.CheckedChanged If Chbrevisionmz.Checked Then chbdiseñomz.Enabled = False chbdiseñomz.CheckState = CheckState.Unchecked txtdis_m.Enabled = True varillazm = InputBox("Ingresar número de varilla comercial", "Zapata con muro de concreto reforzado") espaciozm = InputBox("Ingrese en espacio (cm)", " Zapata con muro de concreto reforzado") Else chbdiseñomz.Enabled = True Chbrevisionmz.CheckState = CheckState.Unchecked txtdis_m.Enabled = False End If End Sub Private Sub Frmz_muro_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load txtfc_m.Text = 21 txtfy_m.Text = 420 ' dgvchequeosmz.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.Fill 'Fija el dgv al tamaño que aparezca en el diseño del formulario dgvchequeosmz.ColumnHeadersDefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter ' dataGridView1.DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter 'Centra todos los datos del dgv dgvchequeosmz.Columns(4).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter 'Centra las columnas especificadas dgvchequeosmz.Columns(5).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter dgvchequeosmz.Columns(6).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter End Sub Private Sub Btnexpdf_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Btnexpdf.Click SFDmz.DefaultExt = "pdf" If SFDmz.ShowDialog = System.Windows.Forms.DialogResult.OK Then Try Dim DOCUMENTOMZ As New Document Dim ESCRITORMZ As PdfWriter = PdfWriter.GetInstance(DOCUMENTOMZ, New FileStream(SFDmz.FileName, FileMode.Create)) DOCUMENTOMZ.Open() DOCUMENTOMZ.Add(New Paragraph(Rtbprocedimientomz.Text)) DOCUMENTOMZ.Close()

83

MsgBox("CREADO ARCHIVO PDF", "Zapata para muro") Catch ex As Exception MsgBox(ex.Message) End Try End If End Sub

Private Sub btncalcular_a_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btncalcular_m.Click If chbdiseñomz.Checked Or Chbrevisionmz.Checked Then Try If chbdiseñomz.Checked Then If izm = 0 Then dezm = 0.15 'd min 15 cm C.15.7.1 NSR 10 Else dezm = (0.15) + ((izm - 1) * 0.02) 'peralte propuesto en m aumentando 2 centimetros en cada intento End If Else dezm = txtdis_m.Text End If 'PARAMETROS DE VARIACION PARA CUMPLIR incrzm = 1 'variable para aumentar lado de la zapata multiplos de Cinco '/////CARGAS L_zm = txtL_m.Text 'kN/m2 D_zm = txtD_m.Text 'kN/m2 '/////PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: concreto, acero y suelo Fc_zm = txtfc_m.Text Fy_zm = txtfy_m.Text qamz = txtqa_m.Text 'Presión admisible en el suelo kN/m2 Wespzm = txtpesuelo_a.Text ' Peso especifico del suelo kN/m3 Wcozm = 24 ' Peso específico KN/m3 ' CALCULO DE BETA If Fc_zm <= 28 Then BETAzm = 0.85 'Para f'c= 28 MPa, Beta disminuye en forma lineal 0,005 por cada 7 MPa por encima de 28 MPa y no puede ser menor a 0,65 Else BETAzm = 0.85 - 0.007142857 * (Fc_zm - 28) If BETAzm < 0.65 Then BETAzm = 0.65 End If End If '/////VALORES GEOMETRICOS INCIALES hp = txthp_m.Text 'Profundidad de desplante en metros bzm = txtanchomuro.Text 'Ancho del muro de 30 cm usado para el diseño If txtRec_m.Text < 0.05 Then

84

MsgBox("De acuerdo a C.7.7.1 NSR-10, el recubrimiento mínimo es de 50 mm", "Zapata con muro de concreto reforzado") Else recu = txtRec_m.Text 'recubrimiento en metros (entre 5 y 15 cm) End If '/////CALCULOS Pzm = D_zm + L_zm 'Carga sin factorizar KN Pfactmz = 1.2 * D_zm + 1.6 * L_zm 'Carga Factorizada 1.2*D+1.6*L KN Do Do Do FIzm = 0.75 demmzm = dezm * 1000 Wzapatazm = (Wcozm * (dezm + recu)) ' Siendo el peso del concreto Wco en kN/m3,de y recubrimiento en m, el peso de la zapata estará en kN/m2 hrelleno = hp - (dezm + recu) Wrelleno = hrelleno * Wespzm '///////////////OPCION DE INCLUIR EL PESO PROPIO///////////////// If Chbpesopropiomz.Checked Then Wzapatazm = Wzapatazm Else Wzapatazm = 0 End If '////////////////PRESION EFECTIVA DEL SUELO////////////////////////////// qezm = qamz - Wzapatazm - Wrelleno 'Presion permisible kN/m2 If qezm <= 0 Then MsgBox("Verificar las caracteristicas del suelo", MsgBoxStyle.Information, "Aparece como si el suelo no es capaz de soportar el peso mismo del suelo mas el peso de la zapata") End If '///////////////////AREA MINIMA SUELO////////////////////////// Az1zm = (Pzm / qezm) ' área requerido de la zapata m2/m, If AZzm < Az1zm Then AZzm = Az1zm Else AZzm = AZzm End If '///////////////////AREA MINIMA DE 1 M2////////////////////////// Az2zm = 1 'Area minima de 1 M2 If AZzm < Az2zm Then AZzm = Az2zm Else AZzm = AZzm End If '///////////////////AREA MINIMA DE 45 GRADOS////////////////////////// Az3zm = (dezm * (2 + bzm)) ^ 2 If AZzm < Az3zm Then AZzm = Az3zm

85

Else AZzm = AZzm End If '///////////////////AREA MINIMA POR PUNZONAMIENTO/////////////////////// Az4zm = (((Pfactmz * 1000) ^ 2) / (((FIzm * 0.85 * (Fc_zm * 1000000)) ^ 2) * bzm * bzm)) '// si Pfact esta en kN se pasa fc a kN/m2, quedaría m2 If AZzm < Az4zm Then AZzm = Az4zm Else AZzm = AZzm End If '/////////////CALCULO DE LADO CON MULTIPLOS DE CINCO CM Y RECALCULO DE AREA////////// If chbdiseñomz.Checked Then LADOzm = (Math.Floor((AZzm * 400) ^ 0.5) + incrzm) / (20) 'Lado de la zapata en Metros multiplos de 5 cm'REVISAR SI HAY ERROR AZzm = LADOzm ^ 2 incrzm = 1 Else LADOzm = txtbasezapamuro.Text 'Lado de la zapata en Metros multiplos de 5 cm'REVISAR SI HAY ERROR AZzm = LADOzm ^ 2 incrzm = 1 End If '////// PRESION DE APOYO POR RESISTENCIA (qu) qumz = (Pfactmz) / (Math.Round((Pzm / qezm), 0)) 'KN/M2 'OPERACION chequeo de cortante en un sentido REVISAR Areacortemz = ((LADOzm - bzm) / 2) - dezm 'Área de corte cortante = Areacortemz * qumz 'kN 'Primer cálculo Landazm = 1 ' C.8.6.1 NSR-10 Para concreto de peso normal Vc1zm = (FIzm * demmzm * (Fc_zm ^ 0.5)) / 6 'kN Chequeo en un sentido dezm = dezm + 0.05 Loop While ((LADOzm - bzm) / 2) > dezm And (Vc1zm < cortante) And chbdiseñomz.Checked dezm = dezm - 0.05 incrzm = incrzm + 2 'PARA INCREMENTAR EL LADO DE LA ZAPATA Loop While (Vc1zm < cortante) And chbdiseñomz.Checked 'LONGITUD DE VOLADIZO BRAZO DE MOMENTO Longvoladzzm = (LADOzm - bzm) / 2 qzm = Pfactmz / AZzm ' CARGA POR METRO CUADRADO Muzm = (qumz / 8) * (((Math.Round((Pzm / qezm), 0)) - bzm) ^ 2) 'Momento al que estará sometida la zapata '//////////VARIABLES ECUACION CUADRATICA////////////// CCzm = (Muzm * 1000000) / (FIzm * (LADOzm * 1000) * ((dezm * 1000) ^ 2)) 'd en mm AAzm = ((Fy_zm ^ 2) / (Fc_zm * 1.7)) 'N/M2 BBzm = -Fy_zm 'N/M2

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'////////SOLUCION DE LA ECUACION CUADRATICA //////////////7 DETERMINANTEzm = (BBzm ^ 2) - (4 * AAzm * CCzm) cuant1zm = (-BBzm + ((DETERMINANTEzm) ^ 0.5)) / (2 * AAzm) cuant2zm = (-BBzm - ((DETERMINANTEzm) ^ 0.5)) / (2 * AAzm) '//////////////CUANTIA MINIMA y CUANTIA MINIMA POR RETRACCION//////////////// cuantmin1zm = ((Fc_zm ^ 0.5) / (4 * Fy_zm)) ' Formula 1 cuantmin2zm = 1.4 / Fy_zm 'Formula 2 'Chequeo por retracción y temperatura cuando el fy es mayor de 420 MPa If Fy_zm > 420 Then cuantmin3zm = 0.756 / Fy_zm Else cuantmin3zm = 0.0018 'Chequeo por retracción y temperatura End If If cuantmin1zm < cuantmin2zm Then cuantminzm = cuantmin1zm Else cuantminzm = cuantmin2zm End If If cuantminzm > cuantmin3zm Then cuantminzm = cuantmin3zm Else cuantminzm = cuantminzm End If If chbdiseñomz.Checked Then As1zm = LADOzm * dezm * cuant1zm 'En m2 As2zm = LADOzm * dezm * cuant2zm 'En m2 '///////CEQUEO CUAL As me sirve y es coherente por control a Tension ///////falta revisar lo de zona de transicion c1zm = (As1zm * Fy_zm) / ((0.85 * Fc_zm * LADOzm) * BETAzm) et1zm = ((dezm - c1zm) / c1zm) * 0.003 c2zm = (As2zm * Fy_zm) / ((0.85 * Fc_zm * LADOzm) * BETAzm) 'OJO EN OTRAS ZAPATAS EN ESTE CASO ES LADO et2zm = ((dezm - c2zm) / c2zm) * 0.003 If cuant1zm > cuantminzm Or cuant2zm > cuantminzm Then 'Que alguna de las dos sea mayor al minimo entonces pasa si no entoces coja el minimo If et1zm > 0.005 And cuant1zm > cuantminzm Then 'Revisando si la opcion 1 cumple por cedencia y si no entonces (Mckorman 3.6) Asszm = As1zm Else If cuant2zm > cuantmin1zm Then Asszm = As2zm Else Asszm = cuantminzm * LADOzm * dezm End If End If

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Else Asszm = cuantminzm * LADOzm * dezm End If End If '//////////////COLOCAR VARILLAS COMERCIAL ///////////////////// If chbdiseñomz.Checked Then rlzm = 0.09 'Recubrimiento lateral difminzm = 2000 Dim Matriz(numerozm, szm) As Double For szm = 5 To 40 Step 5 ' Con esto vario mi espaciamiento For numerozm = 4 To 8 ' con esto vario el numero de la varilla mínimo en cimentaciones es de 4 Ascomerczm = (3.14159265358979 * ((numerozm / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADOzm - 2 * rlzm) / (szm / 100)) + 1) difcomzm = Ascomerczm - Asszm If difcomzm < difminzm And difcomzm > 0 Then difminzm = difcomzm numoptimozm = numerozm soptimozm = szm Else End If Next For numerozm = 10 To 12 Step 2 Ascomerczm = (3.14159265358979 * ((numerozm / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADOzm - 2 * rlzm) / (szm / 100)) + 1) difcomzm = Ascomerczm - Asszm If difcomzm < difminzm And difcomzm > 0 Then difminzm = difcomzm numoptimozm = numerozm soptimozm = szm Else End If Next Next Else numoptimozm = varillazm soptimozm = espaciozm End If Cantvarillaszm = (((LADOzm - 2 * rlzm) / (soptimozm / 100)) + 1) Ascomerczm = (3.14159265358979 * ((numoptimozm / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADOzm - 2 * rlzm) / (soptimozm / 100)) + 1) '/////////////CALCULO LONG DESARROLLO ///////////////////////// Ctzm = 1 'Factor posicion del refuerzo Cezm = 1 'Factor recubrimiento epoxico Cszm = 1 'Factor tamaño del refuerzo landaldzm = 1 'Factor modificacion del concreto a peso ligero dbzm = (numoptimozm / 8) * 0.0254 If rlzm < soptimozm Then Cbzm = rlzm Else Cbzm = soptimozm End If

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Ktrzm = 0 'Asumiendo Ktr igual a cero factor1zm = ((Cbzm + Ktrzm) / dbzm) If factor1zm > 2.5 Then factor1zm = 2.5 Else factor1zm = ((Cbzm + Ktrzm) / dbzm) End If ldzm = (9 / 10) * (Fy_zm * Ctzm * Cezm * Cszm) * dbzm / (landaldzm * (Fc_zm ^ 0.5) * factor1zm) 'unidades=metros por que multiplico por db ldzm = (Asszm / Ascomerczm) * ldzm 'CHEQUEO LONGITUD DESARROLLO diflongzm = Longvoladzzm - ldzm incrzm = incrzm + 2 ' SI NO CUMPLE AUMENTE EN 20 CM EL LADO DE LA ZAPATA Loop While diflongzm < 0 And chbdiseñomz.Checked '//////////////////////////////DATOS A DATAGRID////////////////////////// If Vc1zm > cortante Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(0, "Cortante en un sentido (vu1)", Math.Round(cortante, 2), "Vc", Math.Round(Vc1zm, 2), "Máx", "SI", "kN") dgvchequeosmz.Item(5, 0).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(0, "Cortante en un sentido (vu1)", Math.Round(cortante, 2), "Vc", Math.Round(Vc1zm, 2), "Máx", "NO", "kN") dgvchequeosmz.Item(5, 0).Style.BackColor = Color.Red End If If AZzm >= Az1zm Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(1, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por presión del suelo", Math.Round(Az1zm, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 1).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(1, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por presión del suelo", Math.Round(Az1zm, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 1).Style.BackColor = Color.Red End If If AZzm >= Az2zm Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(2, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área mínima de 1 m2", Math.Round(Az2zm, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 2).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(2, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área mínima de 1 m2", Math.Round(Az2zm, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 2).Style.BackColor = Color.Red End If If AZzm >= Az3zm Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(3, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por el corte a 45°", Math.Round(Az3zm, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 3).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(3, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por el corte a 45°", Math.Round(Az3zm, 2), "Mín", "NO", "m2")

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dgvchequeosmz.Item(5, 3).Style.BackColor = Color.Blue End If If AZzm >= Az4zm Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(4, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por punzonamiento", Math.Round(Az4zm, 4), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 4).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(4, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área por punzonamiento", Math.Round(Az4zm, 4), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 4).Style.BackColor = Color.Red End If If Areacortemz <= AZzm Then dgvchequeosmz.Rows.Insert(5, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área de corte", Math.Round(Areacortemz, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 5).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeosmz.Rows.Insert(5, "Área de zapata", Math.Round(AZzm, 2), "Área de corte", Math.Round(Areacortemz, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeosmz.Item(5, 5).Style.BackColor = Color.Red End If

'/////////// VISUALIZACIÓN DE LOS RESULTADOS If Chbrevisionmz.Checked Then Rtbprocedimientomz.ForeColor = Color.Red 'Color del inicio de las palabras de memoria de calculo Rtbprocedimientomz.SelectedText = " CÁLCULOS DE REVISIÓN PARA UNA ZAPATA QUE SOPORTA MURO CONCRETO REFORZADO" 'TITULO DEL PROCEDIMIENTO Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black ' Me cambia el color de la letra a negra Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " A partir de una distancia efectiva (d) = " & txtdis_m.Text & " m. Se obtine los siguientes resultados" Else Rtbprocedimientomz.ForeColor = Color.Red 'Color del inicio de las palabras de memoria de calculo Rtbprocedimientomz.SelectedText = " CÁLCULOS DE DISEÑO PARA UNA ZAPATA QUE SOPORTA MURO CONCRETO REFORZADO" 'TITULO DEL PROCEDIMIENTO Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black ' Me cambia el color de la letra a negra Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " A partir de una distancia mínima efectiva (NSR-10 C.15.7.1) d = 0,15 m. " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Se realiza el proceso de iteración dando una distancia (d) = " & Math.Round(dezm, 2) & " m." Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Y se obtienen los siguientes resultados:" End If 'DESCRICIÓN DE LOS CÁLCULOS OBTENIDOS Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 1) Altura del relleno y del cimiento"

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Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Altura del cimiento (h) = " & Math.Round(dezm + recu, 2) & " m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Altura del relleno (H-h) = " & Math.Round(hrelleno, 2) & " m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " El peso del relleno será= " & Math.Round(Wrelleno, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 2) Presiones del suelo" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " 'Me deja una linea vacia o renglon intermedio en la memoria Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Se tiene que el peso de la zapata es =" & Math.Round(Wzapatazm, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " y la carga del suelo sobre la zapata= " & Math.Round(Wrelleno, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " En consecuencia, la proporción de la presión de contacto admisible que está disponible o es efectiva para sostener la carga del muro es: " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " (qe) = " & Math.Round(qezm, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " - El ancho requerido del cimiento es por tanto b = " & Math.Round((Pzm / qezm), 2) & " m2/m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Se supondrá una zapata de = " & Math.Round((Pzm / qezm), 0) & " m de ancho." Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " - Área necesaria= " & Math.Round((Pzm / qezm), 2) & " m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Presión admisible " & "(qa) = " & Math.Round(qamz, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " La presión de contacto producida por las cargas mayoradas para el diseño a la resistencia de la zapata es:" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " (qu) = " & Math.Round(qumz, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 3) Chequeo por cortante en una dirección (vu1)" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " vu1 = " & Math.Round(Vc1zm, 2) & " kN" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue

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Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 4) Área de la zapata" Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " La base de la zapata (B) = " & Math.Round(LADOzm, 2) & " m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " El área de la zapata = " & Math.Round(AZzm, 2) & " m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 5) Momento, longitud y carga sometida a la zapata" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Momento sometido a la zapata (Mu)= " & Math.Round(Muzm, 2) & " kNm" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Longitud disponible = " & Math.Round(Longvoladzzm, 3) & " m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Carga por metro cuadrado (q)= " & Math.Round(qzm, 2) & " kN/m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 6) Cuantías mínimas" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " ACI 10.5.1 (N°1) = " & Math.Round(cuantmin1zm, 4) Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " ACI 10.5.1 (N°2) = " & Math.Round(cuantmin2zm, 4) Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " NSR-10 C.7.12.2.1 = " & Math.Round(cuantmin3zm, 4) & " (Retracción y temperatura)" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 7) Área de refuerzo para la zapata" Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Usar varillas " & Math.Round(Cantvarillaszm, 0) & " # " & numoptimozm & " @ " & soptimozm & " cm" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Área suministrada = " & Math.Round(Ascomerczm, 4) & " m2" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 8) El volumen de la zapata" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + "" Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Volumenzm = (dezm + recu) * LADOzm * LADOzm Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " Volumen= " & Math.Round(Volumenzm, 2) & " m3" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + "" Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Blue

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Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " 9) Longitud de desarrollo" Me.Rtbprocedimientomz.SelectionColor = Color.Black Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " longitud de desarrollo disponible (ld) = " & Math.Round(ldzm, 2) & " m" Rtbprocedimientomz.SelectedText = Environment.NewLine + " " Catch ex As Exception MsgBox("ocurre un error" & ex.Message) End Try Else MsgBox("Por favor escoger una opción (Revisión o Diseño)", MsgBoxStyle.Exclamation, "ZAPATA QUE SOPORTA MURO DE CONCRETO REFORZADO") End If End Sub

Private Sub btnlimpiar_a_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btnlimpiar_m.Click dgvchequeosmz.Rows.Clear() Rtbprocedimientomz.Clear() End Sub Private Sub txtL_m_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtL_m.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtdis_m_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtdis_m.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub btnsalir_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btnsalir.Click Me.Close() End Sub Private Sub chbdiseñomz_CheckedChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles chbdiseñomz.CheckedChanged If chbdiseñomz.Checked Then Chbrevisionmz.Enabled = False Chbrevisionmz.CheckState = CheckState.Unchecked txtdis_m.Enabled = False txtbasezapamuro.Enabled = False txtdis_m.BackColor = Color.Black txtbasezapamuro.BackColor = Color.Black Else Chbrevisionmz.Enabled = True chbdiseñomz.CheckState = CheckState.Unchecked txtdis_m.Text = "" txtbasezapamuro.Text = ""

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txtanchomuro.Text = "" txtdis_m.Enabled = True txtbasezapamuro.Enabled = True txtdis_m.BackColor = Color.White txtbasezapamuro.BackColor = Color.White End If End Sub Private Sub txtRec_m_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtRec_m.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtqa_m_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtqa_m.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtbasezapamuro_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtbasezapamuro.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtanchomuro_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtanchomuro.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub End Class

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Código para zapata aislada

Imports iTextSharp Imports iTextSharp.text Imports iTextSharp.text.pdf Imports System.IO 'sistema de archivos Public Class Frmzapatacuadrada Dim D, L As Double ' Carga muerta, Carga viva Dim Fc, Fy As Double 'Propiedades de los materiales Dim bw As Double 'Ancho zapata Dim a, b As Double ' Ancho columna Dim Padm As Double ' Presion Admisible Dim Wesp, Wzapata As Double ' Peso especifico Dim V1, V2 As Double ' Cortantes Dim P As Double ' Carga sin factorizar Dim AZ, Az1, Az2, Az3, Az4 As Double ' Area de la zapata Dim Pperm As Double ' Presion Permisible Dim Wco As Double ' Peso especifico concreto por m^2 Dim Pfact As Double ' Carga factorizada Dim h As Double ' Profundidad zapata Dim de, dem, incr, ld As Double ' Dim recubrimiento, Presionapy As Double ' recubrimiento y presion de apoyo por resistencia Dim Areacort, Areacortun, Cantvarillas As Double 'Areacort(Area cortante en dos direcciones), Areacortun(Area cortante en una dirección) Dim vu2, vu1 As Double 'Cortante en una y dos direcciones respectivamente Dim bo As Double 'Perimetro area penetrada Dim Alfas As Double ' Factor que depende si la zapata es interior, esquinera o de borde Dim Bc As Double ' Lado largo columna dividido lado corto Dim Landa As Double ' Igual a 0.85 Dim numcolumna, Fycolum, Fccolumn, Ldcolum, dbcolumn As Double Dim Wsuelo As Double

Private Sub Frmzapatacuadrada_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load dgvchequeos.AutoSizeColumnsMode = DataGridViewAutoSizeColumnsMode.Fill 'Fija el dgv al tamaño que aparezca en el diseño del formulario dgvchequeos.ColumnHeadersDefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter ' dataGridView1.DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter 'Centra todos los datos del dgv dgvchequeos.Columns(4).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter 'Centra las columnas especificadas dgvchequeos.Columns(5).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter dgvchequeos.Columns(6).DefaultCellStyle.Alignment = DataGridViewContentAlignment.MiddleCenter txtfcconcreto.Text = 21 txtFyacero.Text = 420 End Sub Private Sub btnborrar_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btnborrar.Click txtrecubrimiento.Text = ""

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txtcargamuerta.Text = "" txtcargaviva.Text = "" txtdisntaciad.Text = "" txtdisntaciad.Text = "" txtfcconcreto.Text = "" txtFyacero.Text = "" txtladocolumna.Text = "" txtpresadmsuelo.Text = "" txtpresespsuelo.Text = "" txtprofzapata.Text = "" chbdiseño.CheckState = CheckState.Unchecked Chbrevision.CheckState = CheckState.Unchecked Chbpesopropio.CheckState = CheckState.Unchecked txtbasezp.Text = "" End Sub Private Sub btncalcular_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btncalcular.Click If chbdiseño.Checked Or Chbrevision.Checked Then Try If txtcargamuerta.Text = "" Or txtcargaviva.Text = "" Or txtfcconcreto.Text = "" Or txtFyacero.Text = "" Or txtladocolumna.Text = "" Or txtrecubrimiento.Text = "" Or txtprofzapata.Text = "" Or txtbasezp.Text = "" Or txtdisntaciad.Text = "" Or txtpresadmsuelo.Text = "" Or txtpresespsuelo.Text = "" Then MsgBox("Por favor asegurar de llenar todas las casillas", MsgBoxStyle.Exclamation, "Zapata con columna interior") Else '--------------Longitud de desarrollo de la columna numcolumna = txtdiametrocolumna.Text Fccolumn = 21 'PROVISIONALES Fycolum = 420 Ce = 1 'Factor recubrimiento epoxico landald = 1 'Factor modificacion del concreto a peso ligero dbcolumn = (numcolumna / 8) * 0.0254 Ldcolum = (0.24 * (Fycolum * Ce) / (landald * (Fccolumn ^ 0.5))) * dbcolumn 'unidades=metros por que multiplico por db If Chbnoventa.Checked Then Ldcolum = Ldcolum * 0.7 Else Ldcolum = Ldcolum * 0.8 End If If Ldcolum < 0.15 Then Ldcolum = 0.15 Else Ldcolum = Ldcolum End If '--------------de minimo con base a la longitud de desarrollo de la columna--------------- If chbdiseño.Checked Then If i = 0 Then de = Aprox5cm(Ldcolum) ' d min 15 cm C.15.7.1 NSR 10 Else de = (Aprox5cm(Ldcolum)) + ((i - 1) * 0.02) 'peralte propuesto en m aumentando 2 centimetros en cada intento

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End If Else de = txtdisntaciad.Text End If incr = 1 'variable para aumentar lado de la zapata multiplos de Cinco 'CARGAS D = txtcargamuerta.Text 'Carga muerte en kN 300 L = txtcargaviva.Text 'Carga Viva en kN 200 'Propiedades de los materiales: del concreto, acero y suelo Fc = txtfcconcreto.Text 'Fc Concreto en MPa 21 Fy = txtFyacero.Text ' Fy Acero en MPa 420 Padm = txtpresadmsuelo.Text ' Presion Admisible en kN/m2 190 Wesp = txtpresespsuelo.Text ' Peso especifico kN/m3 Del suelo 16 Wco = 24 ' Peso específico KN/m3 Del concreto ' CALCULO DE BETA If Fc <= 28 Then BETA = 0.85 'Para f'c= 28 MPa, Beta disminuye en forma lineal 0,005 por cada 7 MPa por encima de 28 MPa y no puede ser menor a 0,65 Else BETA = 0.85 - 0.007142857 * (Fc - 28) If BETA < 0.65 Then BETA = 0.65 End If End If 'VALORES GEOMETRICOS INCIALES a = txtladocolumna.Text ' Lado columna 0,3 b = a 'Lado de la columnna igual cuando son cuadradas h = txtprofzapata.Text ' Profundidad de desplante en metros 1,5 If txtrecubrimiento.Text < 0.05 Then MsgBox("De acuerdo a C.7.7.1 NSR-10, el recubrimiento mínimo es de 50 mm", "Zapata cuadrada") Else recubrimiento = txtrecubrimiento.Text 'recubrimiento en metros (entre 5 y 15 cm) End If 'CALCULOS P = D + L 'Carga sin factorizar KN Pfact = 1.2 * D + 1.6 * L 'Carga Factorizada 1.2*D+1.6*L KN Do Do Do FI = 0.75 dem = de * 1000

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Wzapata = (Wco * (de + recubrimiento) / 1000) '///////////////OPCION DE INCLUIR EL PESO PROPIO///////////////// If Chbpesopropio.Checked Then Wzapata = Wzapata Else Wzapata = 0 End If '////////////////PRESION DE PERMISIBLE////////////////////////////// Wsuelo = ((h - de - recubrimiento) * Wesp / 1000) If Wsuelo < 0 Then Wsuelo = 0 Else Wsuelo = Wsuelo End If Pperm = (Padm / 1000) - Wzapata - Wsuelo 'Presion permisible MPA If Pperm <= 0 Then MsgBox("Verificar las caracteristicas del suelo", MsgBoxStyle.Information, "Aparece como si el suelo no es capaz de soportar el peso mismo del suelo mas el peso de la zapata") End If '///////////////////AREA MINIMA SUELO////////////////////////// Az1 = (P / (Pperm * 1000)) 'Area de la zapata Minima por suelo If AZ < Az1 Then AZ = Az1 Else AZ = AZ End If '///////////////////AREA MINIMA DE 1 M2////////////////////////// Az2 = 1 'Area minima de 1 M2 If AZ < Az2 Then AZ = Az2 Else AZ = AZ End If '///////////////////AREA MINIMA DE 45 GRADOS////////////////////////// Az3 = (de * (2 + b)) ^ 2 If AZ < Az3 Then AZ = Az3 Else AZ = AZ End If '///////////////////AREA MINIMA POR PUNZONAMIENTO/////////////////////// Az4 = (((Pfact * 1000) ^ 2) / (((FI * 0.85 * (Fc * 1000000)) ^ 2) * a * b)) '// m2 If AZ < Az4 Then AZ = Az4 Else AZ = AZ

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End If '////////////CALCULO DE LADO CON MULTIPLOS DE CINCO CM Y RECALCULO DE AREA/////////// If chbdiseño.Checked Then LADO = (Math.Floor((AZ * 400) ^ 0.5) + incr) / (20) 'Lado de la zapata en Metros multiplos de 5 cm'REVISAR SI HAY ERROR AZ = LADO ^ 2 incr = 1 Else LADO = txtbasezp.Text 'Lado de la zapata en Metros multiplos de 5 cm'REVISAR SI HAY ERROR AZ = LADO ^ 2 incr = 1 End If 'OPERACION presion de apoyo por resistencia Presionapy = (Pfact) / (AZ) 'KN/M2 'OPERACION cuqueo de cortante en dos direcciones y en una direccion Areacortun = ((LADO / 2) - (a / 2) - de) * LADO Areacort = AZ - ((a + de / 2) * (b + de / 2)) vu2 = Areacort * Presionapy ' KN vu1 = Areacortun * Presionapy 'Chequeo cortantes segun formulas ACI 'Primer calculo bo = ((de + a / 2) * 2 + (de + b / 2) * 2) * 1000 'en milimetros perimetro penetrado Landa = 1 Vc1 = (FI * Landa * dem * (Fc ^ 0.5) * bo) / 6000 'Primer chequeo Bc = b / a ' Lado largo dividido lado corto 'Condicional para que se tome el alfa de acuerdo al tipo de columna Alfas = 40 Vc2 = (dem * FI * (1 + (8 / Bc)) * Landa * (Fc ^ 0.5) * bo) / 6000 'Segundo Chequeo Vc3 = (FI * (((Alfas * dem / bo) + 2) * Landa * (Fc ^ 0.5) * bo * (dem / 12))) / 1000 ' Tercer chequeo Vc4 = FI * dem * Landa * (Fc ^ 0.5) * LADO 'En un sentido de = de + 0.05 Loop While ((LADO - b) / 2) > de And (Vc1 < vu2 Or Vc2 < vu2 Or Vc3 < vu2 Or Vc4 < vu1) And chbdiseño.Checked de = de - 0.05 incr = incr + 2 'PARA INCREMENTAR EL LADO DE LA ZAPATA Loop While (Vc1 < vu2 Or Vc2 < vu2 Or Vc3 < vu2 Or Vc4 < vu1) And chbdiseño.Checked de = de + 0.05

'/////////////////////////////CALCULO DE LA CUANTIA////////////////////////////// 'LONGITU DE VOLADIZO BRAZO DE MOMENTO Longvoladz = (LADO - b) / 2

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q = Pfact / AZ ' CARGA POR METRO CUADRADO Mu = q * (Longvoladz * LADO) * (Longvoladz * 0.5) 'MOMENTO A LA QUE SE VA SOMETER LA ZAPATA '//////////VARIABLES ECUACION CUADRATICA////////////// CC = (Mu * 1000000) / (FI * (LADO * 1000) * ((de * 1000) ^ 2)) 'b y d en mm AA = ((Fy ^ 2) / (Fc * 1.7)) 'N/M2 BB = -Fy 'N/M2 '////////SOLUCION DE LA ECUACION CUADRATICA //////////////7 DETERMINANTE = (BB ^ 2) - (4 * AA * CC) cuant1 = (-BB + ((DETERMINANTE) ^ 0.5)) / (2 * AA) cuant2 = (-BB - ((DETERMINANTE) ^ 0.5)) / (2 * AA) '//////////////CUANTIA MINIMA y CUANTIA MINIMA POR RETRACCION//////////////// cuantmin1 = ((Fc ^ 0.5) / (4 * Fy)) ' Formula 1 cuantmin2 = 1.4 / Fy 'Formula 2 'Chequeo por retracción y temperatura cuando el fy es mayor de 420 MPa If Fy > 420 Then cuantmin3 = 0.756 / Fy Else cuantmin3 = 0.0018 'Chequeo por retracción y temperatura End If If cuantmin1 < cuantmin2 Then cuantmin = cuantmin1 Else cuantmin = cuantmin2 End If If cuantmin > cuantmin3 Then cuantmin = cuantmin3 Else cuantmin = cuantmin End If If chbdiseño.Checked Then As1 = LADO * de * cuant1 'En m2 As2 = LADO * de * cuant2 'En m2 '///////CEQUEO CUAL As me sirve y es coherente por control a Tension ///////falta revisar lo de zona de transicion c1 = (As1 * Fy) / ((0.85 * Fc * LADO) * BETA) et1 = ((de - c1) / c1) * 0.003 c2 = (As2 * Fy) / ((0.85 * Fc * LADO) * BETA) 'OJO EN OTRAS ZAPATAS EN ESTE CASO ES LADO et2 = ((de - c2) / c2) * 0.003 If cuant1 > cuantmin Or cuant2 > cuantmin Then 'Que alguna de las dos sea mayor al minimo entonces pasa si no entoces coja el minimo

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If et1 > 0.005 And cuant1 > cuantmin Then 'Revisando si la opcion 1 cumple por cedencia y si no entonces (Mckorman 3.6) Ass = As1 Else If cuant2 > cuantmin1 Then Ass = As2 Else Ass = cuantmin * LADO * de End If End If Else Ass = cuantmin * LADO * de End If End If '////////////////////////COLOCAR VARILLAS COMERCIAL //////////////////// If chbdiseño.Checked Then rl = 0.09 'Recubrimiento lateral difmin = 2000000 Dim Matriz(numero, s) As Double For s = 5 To 40 Step 5 ' Con esto vario mi espaciamiento For numero = 4 To 8 ' con esto vario el numero de la varilla Ascomerc = (3.14159265358979 * ((numero / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADO - 2 * rl) / (s / 100)) + 1) difcom = Ascomerc - Ass If difcom < difmin And difcom > 0 Then difmin = difcom numoptimo = numero soptimo = s Else End If Next For numero = 10 To 10 Step 2 Ascomerc = (3.14159265358979 * ((numero / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADO - 2 * rl) / (s / 100)) + 1) difcom = Ascomerc - Ass If difcom < difmin And difcom > 0 Then difmin = difcom numoptimo = numero soptimo = s Else End If Next Next Else numoptimo = varillaz1 soptimo = espacioz1 End If Cantvarillas = (((LADO - 2 * rl) / (soptimo / 100)) + 1) Ascomerc = (3.14159265358979 * ((numoptimo / 16) * 0.0254) ^ 2) * (((LADO - 2 * rl) / (soptimo / 100)) + 1) '/////////////CALCULO LONG DESARROLLO /////////////////////////

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Ct = 1 'Factor posicion del refuerzo Ce = 1 'Factor recubrimiento epoxico Cs = 1 'Factor tamaño del refuerzo landald = 1 'Factor modificacion del concreto a peso ligero db = (numoptimo / 8) * 0.0254 If rl < soptimo Then Cb = rl Else Cb = soptimo End If Ktr = 0 'Asumiendo Ktr igual a cero factor1 = ((Cb + Ktr) / db) If factor1 > 2.5 Then factor1 = 2.5 Else factor1 = ((Cb + Ktr) / db) End If ld = (1 / 1.1) * (Fy * Ct * Ce * Cs) * db / (landald * (Fc ^ 0.5) * factor1) 'unidades=metros por que multiplico por db ld = (Ass / Ascomerc) * ld 'CHEQUEO LONGITUD DESARROLLO diflong = Longvoladz - ld incr = incr + 2 ' SI NO CUMPLE AUMENTE EN 20 CM EL LADO DE LA ZAPATA Loop While diflong < 0 And chbdiseño.Checked '//////////////////////////////DATOS A DATAGRID////////////////////////// If Vc1 > vu2 Then dgvchequeos.Rows.Insert(0, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc1", Math.Round(Vc1, 2), "Máx", "SI", "kN") dgvchequeos.Item(5, 0).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(0, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc1", Math.Round(Vc1, 2), "Máx", "NO", "kN") dgvchequeos.Item(5, 0).Style.BackColor = Color.Red End If If Vc2 > vu2 Then dgvchequeos.Rows.Insert(1, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc2", Math.Round(Vc2, 2), "Máx", "SI", "kN") dgvchequeos.Item(5, 1).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(1, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc2", Math.Round(Vc2, 2), "Máx", "NO", "kN") dgvchequeos.Item(5, 1).Style.BackColor = Color.Red End If If Vc3 > vu2 Then dgvchequeos.Rows.Insert(2, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc3", Math.Round(Vc3, 2), "Máx", "SI", "kN") dgvchequeos.Item(5, 2).Style.BackColor = Color.Blue

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Else dgvchequeos.Rows.Insert(2, "Cortante en dos sentidos (vu2)", Math.Round(vu2, 2), "Vc3", Math.Round(Vc3, 2), "Máx", "NO", "kN") dgvchequeos.Item(5, 2).Style.BackColor = Color.Red End If If Vc4 > vu1 Then

dgvchequeos.Rows.Insert(3, "Cortante en un sentido (vu1)", Math.Round(vu1, 2), "Vc", Math.Round(Vc4, 2), "Máx", "SI", "kN") dgvchequeos.Item(5, 3).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(3, "Cortante en un sentido (vu1)", Math.Round(vu1, 2), "Vc", Math.Round(Vc4, 2), "Máx", "NO", "kN") dgvchequeos.Item(5, 3).Style.BackColor = Color.Red End If If AZ >= Az1 Then dgvchequeos.Rows.Insert(4, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por presión del suelo", Math.Round(Az1, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeos.Item(5, 4).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(4, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por presión del suelo", Math.Round(Az1, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeos.Item(5, 4).Style.BackColor = Color.Red End If If AZ >= Az2 Then dgvchequeos.Rows.Insert(5, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área mínima de 1 m2", Math.Round(Az2, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeos.Item(5, 5).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(5, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área mínima de 1 m2", Math.Round(Az2, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeos.Item(5, 5).Style.BackColor = Color.Red End If If AZ >= Az3 Then dgvchequeos.Rows.Insert(6, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por el corte a 45°", Math.Round(Az3, 2), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeos.Item(5, 6).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(6, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por el corte a 45°", Math.Round(Az3, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeos.Item(5, 6).Style.BackColor = Color.Blue End If If AZ >= Az4 Then

dgvchequeos.Rows.Insert(7, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por punzonamiento", Math.Round(Az4, 4), "Mín", "SI", "m2") dgvchequeos.Item(5, 7).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(7, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área por punzonamiento", Math.Round(Az4, 4), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeos.Item(5, 7).Style.BackColor = Color.Red End If If Areacort <= AZ Then dgvchequeos.Rows.Insert(8, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área de corte", Math.Round(Areacort, 2), "Mín", "SI", "m2")

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dgvchequeos.Item(5, 8).Style.BackColor = Color.Blue Else dgvchequeos.Rows.Insert(8, "Área de zapata", Math.Round(AZ, 2), "Área de corte", Math.Round(Areacort, 2), "Mín", "NO", "m2") dgvchequeos.Item(5, 8).Style.BackColor = Color.Red End If dgvchequeos.Rows.Insert(9, ".....", "...", "....", "...", "...", "...", "...") '/////////// VISUALIZACIÓN DE LOS RESULTADOS

If Chbrevision.Checked Then RtbProcedimientos.ForeColor = Color.Red 'Color del inicio de las palabras de memoria de calculo RtbProcedimientos.SelectedText = " CÁLCULOS DE REVISIÓN PARA UNA ZAPATA CUADRADA" 'TITULO DEL PROCEDIMIENTO Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black ' Me cambia el color de la letra a negra RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " A partir de una distancia efectiva (d) = " & txtdisntaciad.Text & " m. Se obtine los siguientes resultados" Else RtbProcedimientos.ForeColor = Color.Red 'Color del inicio de las palabras de memoria de calculo RtbProcedimientos.SelectedText = " CÁLCULOS DE DISEÑO PARA UNA ZAPATA CUADRADA" 'TITULO DEL PROCEDIMIENTO Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black ' Me cambia el color de la letra a negra RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " A partir de una distancia mínima efectiva (NSR-10 C.15.7.1) d = 0,15 m. " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " se realiza el proceso de iteración dando una distancia (d) = " & Math.Round(de, 2) & " m." RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Y se obtienen los siguientes resultados" End If 'DESCRICIÓN DE LOS CÁLCULOS OBTENIDOS Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 1) Altura del relleno y cimiento" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Altura del relleno (H-h) = " & Math.Round((h - de - recubrimiento), 2) & " m" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Altura del cimiento (h)= " & Math.Round(de + recubrimiento, 2) & " m" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " "

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RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 2) Presiones del suelo" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " 'Me deja una linea vacia o renglon intermedio en la memoria Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Se tiene que el peso de la zapata es =" & Math.Round(Wzapata, 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " y la carga del suelo sobre la zapata= " & Math.Round(((h - (de + recubrimiento)) * Wesp), 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " En consecuencia, la proporción de la presión de contacto admisible que está disponible o es efectiva para sostener la carga del muro es: " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " (qe) = " & Math.Round(Pperm, 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " - El área requerida del cimiento es = " & Math.Round(Az1, 2) & " m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Presión admisible " & "(qa) = " & Math.Round(Padm, 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " La presión de contacto producida por las cargas mayoradas para el diseño a la resistencia de la zapata es:" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " (qu) = " & Math.Round(Presionapy, 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue

RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 3) Chequeo por cortante en una dirección (vu1)" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " vu1 = " & Math.Round(vu1, 2) & " kN" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 4) Chequeo por cortante en dos direcciones (vu2)" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " vu2 = " & Math.Round(vu2, 2) & " kN" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue

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RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 5) Área de la zapata" Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " La base de la zapata (B) = " & Math.Round(LADO, 2) & " m" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " El área de la zapata = " & Math.Round(AZ, 2) & " m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 6) Momento, longitud y carga sometida a la zapata" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Momento sometido a la zapata (Mu)= " & Math.Round(Mu, 2) & " kNm" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Longitud disponible = " & Math.Round(Longvoladz, 3) & " m" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Carga por metro cuadrado (q)= " & Math.Round(q, 2) & " kN/m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 7) Cuantías mínimas" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " ACI 10.5.1 (N°1) = " & Math.Round(cuantmin1, 4) RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " ACI 10.5.1 (N°2) = " & Math.Round(cuantmin2, 4) RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " NSR-10 C.7.12.2.1 = " & Math.Round(cuantmin3, 4) & " ( Retracción y temperatura)" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 8) Área de refuerzo para la zapata" Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Usar varillas " & Math.Round(Cantvarillas, 0) & " # " & numoptimo & " @ " & soptimo & " cm" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Área suministrada = " & Math.Round(Ascomerc, 4) & " m2" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 9) El volumen de la zapata" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + "" Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black Volumen = (de + recubrimiento) * LADO * LADO RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " Volumen= " & Math.Round(Volumen, 2) & " m3" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + "" Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Blue

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RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " 10) Longitud de desarrollo" Me.RtbProcedimientos.SelectionColor = Color.Black RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " longitud de desarrollo disponible (ld) = " & Math.Round(ld, 2) & " m" RtbProcedimientos.SelectedText = Environment.NewLine + " " End If Catch ex As Exception MsgBox("ocurre un error" & ex.Message) End Try Else MsgBox("Por favor escoger una opción (Revisión o Diseño)", "Zapata cuadrada") End If End Sub

Private Sub btnsalir_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles btnsalir.Click Me.Close() End Sub Private Sub Chbrevision_CheckedChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles Chbrevision.CheckedChanged If Chbrevision.Checked Then chbdiseño.Enabled = False chbdiseño.CheckState = CheckState.Unchecked txtdisntaciad.Enabled = True varillaz1 = InputBox("Ingresar número de varilla comercial", "Zapata cuadrada") espacioz1 = InputBox("Ingrese en espacio (cm)", "Zapata cuadrada", "Zapata cuadrada") Else chbdiseño.Enabled = True Chbrevision.CheckState = CheckState.Unchecked txtdisntaciad.Enabled = False End If End Sub Private Sub chbdiseño_CheckedChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles chbdiseño.CheckedChanged If chbdiseño.Checked Then Chbrevision.Enabled = False Chbrevision.CheckState = CheckState.Unchecked txtdisntaciad.Enabled = False txtbasezp.Enabled = False txtdisntaciad.BackColor = Color.Gray txtbasezp.BackColor = Color.Gray txtbasezp.Text = 0 txtdisntaciad.Text = 0 Else Chbrevision.Enabled = True chbdiseño.CheckState = CheckState.Unchecked txtdisntaciad.Text = "" txtbasezp.Text = "" txtdisntaciad.Enabled = True

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txtbasezp.Enabled = True txtdisntaciad.BackColor = Color.White txtbasezp.BackColor = Color.White End If End Sub Private Sub Btnexpdf_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Btnexpdf.Click SaveFileDialog1.DefaultExt = "pdf" If SaveFileDialog1.ShowDialog = System.Windows.Forms.DialogResult.OK Then Try Dim DOCUMENTO As New Document Dim ESCRITOR As PdfWriter = PdfWriter.GetInstance(DOCUMENTO, New FileStream(SaveFileDialog1.FileName, FileMode.Create)) DOCUMENTO.Open() DOCUMENTO.Add(New Paragraph(RtbProcedimientos.Text)) DOCUMENTO.Close() MsgBox("CREADO ARCHIVO PDF", "Zapata cuadrada") Catch ex As Exception MsgBox(ex.Message) End Try End If End Sub Private Sub txtpresadmsuelo_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtpresadmsuelo.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub dgvchequeos_CellPainting(sender As Object, e As DataGridViewCellPaintingEventArgs) Handles dgvchequeos.CellPainting If e.ColumnIndex = 0 Or e.ColumnIndex = 1 Or e.ColumnIndex = 2 Or e.ColumnIndex = 3 AndAlso e.RowIndex <> -1 Then Using gridBrush As Brush = New SolidBrush(Me.dgvchequeos.GridColor), backColorBrush As Brush = New SolidBrush(e.CellStyle.BackColor) Using gridLinePen As Pen = New Pen(gridBrush) e.Graphics.FillRectangle(backColorBrush, e.CellBounds) If e.RowIndex < dgvchequeos.Rows.Count - 2 AndAlso dgvchequeos.Rows(e.RowIndex + 1).Cells(e.ColumnIndex).Value.ToString() <> e.Value.ToString() Then e.Graphics.DrawLine(gridLinePen, e.CellBounds.Left, e.CellBounds.Bottom - 1, e.CellBounds.Right - 1, e.CellBounds.Bottom - 1) End If e.Graphics.DrawLine(gridLinePen, e.CellBounds.Right - 1, e.CellBounds.Top, e.CellBounds.Right - 1, e.CellBounds.Bottom) If Not e.Value Is Nothing Then If e.RowIndex > 0 AndAlso dgvchequeos.Rows(e.RowIndex - 1).Cells(e.ColumnIndex).Value.ToString() = e.Value.ToString() Then Else

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e.Graphics.DrawString(CType(e.Value, String), e.CellStyle.Font, Brushes.Black, e.CellBounds.X + 2, e.CellBounds.Y + 5, StringFormat.GenericDefault) End If End If e.Handled = True End Using End Using End If End Sub

Private Sub lnklimpiarzcuadrada_LinkClicked(sender As Object, e As LinkLabelLinkClickedEventArgs) Handles lnklimpiarzcuadrada.LinkClicked RtbProcedimientos.Clear() dgvchequeos.Rows.Clear() End Sub Private Sub txtrecubrimiento_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtrecubrimiento.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtprofzapata_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtprofzapata.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtpresespsuelo_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtpresespsuelo.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub Private Sub txtFyacero_KeyPress(sender As Object, e As KeyPressEventArgs) Handles txtFyacero.KeyPress If InStr(1, "0123456789.-" & Chr(8), e.KeyChar) = 0 Then e.KeyChar = "" End If End Sub

Dim Vc1, Vc2, Vc3, Vc4 As Double 'Chequeos por Cortantes 1 , 2, 3 y 4 Dim i As Integer ' Contador para ciclo Dim dc1 As Double 'chequeo cortante en ambos sentidos 2 Dim Volumen As Double Dim FI As Double 'FI Dim LADO As Double ' Lado zapata Dim BETA As Double ' Depende del material Dim diflong As Double 'Dieferencia de longitud voladizo con el material

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Dim cuantmin1, cuantmin2, cuantmin3, cuantmin, As1, As2, Ass, et1, et2, c1, c2, cuant1, cuant2 As Double ' Cuantias minimas, cuantia minima entre todas y áreas de acero, deformaciones del acero con sus constantes c1 y c2 Dim Ct, Ce, Cs, landald, Cb, Ktr, db, factor1 As Double 'Factores para calcular la longitud de desarrollo Dim numero, s, Ascomerc, rl, difcom, difmin, numoptimo, soptimo As Double ' Factores para hallar la cuantia comercial Dim Longvoladz As Double ' Longitud voladizo para ser comparada con Long desarrollo Dim q, DETERMINANTE As Double 'q carga distrubuida, determinante Dim AA, BB, CC As Double 'Variables de la ecuación cuadratica Dim Mu As Double 'Momento a que se somete la zapata Dim varillaz1, cantidadz1, espacioz1 As Double 'datos que ingresa el usuario en la opción de revision End Class

cimentaciones superficiales nora lizeth cifuentes...

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