ISSN: 2007-9753
Latindex Folio: 23614

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Costo mínimo para zapatas combinadas trapezoidales de concreto reforzado apoyadas sobre el terreno

Los modelos matemáticos óptimos impactan directamente en la administración de recursos humanos y materiales empleados para elaborar cualquier producto, ya que presentan la mejor solución para cualquier problema, y así tomar la decisión óptima. Este artículo presenta dos modelos óptimos para zapatas combinadas trapezoidales descansando sobre el suelo que soportan una carga axial y dos momentos en los ejes X e Y debido a cada columna: el primer modelo muestra la superficie mínima de contacto sobre el suelo y el segundo modelo muestra el costo mínimo de diseño para obtener el espesor, los porcentajes y las áreas de acero de refuerzo de la zapata. La presente investigación considera que el suelo se comporta de forma elástica y la zapata como un cuerpo rígido, por lo tanto, cumplen con la ecuación de flexión biaxial, es decir, el diagrama de presión presenta una variación lineal, y las ecuaciones se presenta en función de una carga concéntrica y momentos alrededor de los ejes X e Y aplicados en cada columna. La metodología se desarrolla bajo el concepto que la integral de la fuerza cortante es el momento. Los parámetros de diseño y las funciones de restricción para los dos modelos toman en cuenta los requisitos del código de construcción para concreto estructural del American Concrete Institute. Un diagrama de flujo se presenta para obtener el costo mínimo de una zapata combinada trapezoidal de concreto reforzado usando el programa Maple. Cuatro ejemplos para cálculo estructural se presentan para obtener el área mínima y el costo mínimo de una zapata combinada trapezoidal: El caso 1 para lados opuestos libres en dirección del eje Y, El caso 2 para un lado limitado en la columna 1 en dirección del eje Y, El caso 3 para un lado limitado en la columna 2 en dirección del eje Y, El caso 4 para lados limitados en la columna 1 y 2 en dirección del eje Y. Los modelos actuales consideran que la fuerza resultante de todas las fuerzas y momentos se ubica en el centro de gravedad sobre el eje transversal del área de la zapata, y toma en cuenta un caso (Caso 2: la zapata se limita a una línea de propiedad del lado de la carga más pesada). Los modelos presentados en este trabajo podrían utilizarse para el diseño de zapatas combinadas rectangulares tomando en cuenta la longitud transversal de la zapata uniforme, y también para diferentes códigos de diseño de concreto reforzado, simplemente modificando las ecuaciones de las capacidades de resistencia para el momento, para el cortante por flexión y para el cortante por punzonamiento, según cada uno de los códigos. Palabras clave: área mínima, costo mínimo, modelos óptimos, zapatas combinadas trapezoidales.