Bases Para El Proyecto de Losas de Cimentación _ INGENIERIA CIVIL
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7/11/2014 Bases para el Proyecto de Losas de Cimentación | INGENIERIA CIVIL http://www.ingenierocivilinfo.com/2013/05/bases-para-el-proyecto-de-losas-de.html 1/3 Este artículo se trata del proyecto estructural de la losa. En su forma común más sencilla, una losa de cimentación es una losa de concreto reforzado que soporta las columnas y muros de una estructura y que distribuye su carga en los suelos subyacentes. Usualmente, esta losa se considera y se proyecta como una losa plana continua, con apoyo rígido en las columnas y en los muros. La presión del suelo quc obra contra la losa se supone uniformcmentc distribuida y que es igual a la carga total de todas las columnas, multiplicada por los factores de carga correspondientes, y dividida por el area de losa. Los momentos y las fuerzas cortantes en la losa se determinan usando los coeficientes correspondientes que aparecen en las especificaciones para el proyecto de losas planas. Debido a la variación errática en la compresibilidad de casi todos los depósitos de suelos, existen también desviaciones erráticas de la presión del suelo con respec to al valor promedio. Como los momentos y las fuerzas cortantes se determinan tomando como base la presión media, se considera una buena técnica poner en la losa una cantidad de acero mayor que la teórica y usar el mismo porcentaje de acero en los lechos superior e inferior. La analogía con la losa plana se ha usado mucho, a menudo con éxito completo. Por otra parte, con frecuencia ha sido la causa de fallas estructurales, no sólo de la losa, sino también de la superestructura. Por tanto, deben entenderse claramente sus limitaciones. La analogía es válida solamente si los asentamientos diferenciales entre las columnas van a ser pequeños y, si la distribución de los asentamientos diferenciales va a ser errática y no sitemática. Fastas limitaciones son necesarias debido a que el proyecto de las losas planas se basa en la suposición tácita de que los asentamientos diferenciales entre los puntos de apoyo en las columnas o en los muros serán insignific antes. Además, aunque los asentamientos sean despreciables, la analogía con la losa plana puede conducir a proyectos antieconómicos o poco conservadores, a menos que las columnas estén más o menos igualmente cargadas y espaciadas. Si las cargas en algunas áreas son en promedio mucho más pesadas que en otras, los asentamientos diferenciales pueden ser la causa de una gran rcdistribución de momentos en la losa. En estas circunstancias, las losas de cimentación algunas veces se proyectan como si estuvieran sostenidas sobre un lecho de resortes muy juntos, pero igualmente espaciados y de igual rigidez. La presión de contacto q debajo de un area muy pequena es entonces proporcional a la flexión de los resortes en esa área, y, por tanto, al asentamiento S. La constante de proporcionalidad se llama módulo de reacción de la subrasante . Sus unidades son las de fuerza por unidad de volumen. Aunque se ha elaborado una teoría para calcular momentos y fuerzas cortantes en la losa para una subrasante que tiene las propiedades representadas por un valor constante del m&dulo k, el valor de k para los suelos reales depende no solamente de las características esfuerzo-deformación del suelo, sino también en una manera compleja de la forma y tamaño del área cargada y de la magnitud y posición de las áreas cargadas vecinas. En algunos casos, valores de k que pudieran parecer razonables 1levan a calcular presiones en el suelo mayores que la capacidad de carga. Por tanto, la evaluación de k para proyecto, y aun el juicio con respecto a la aplicabilidad del concepto de módulo de reacción de la subrasante a una obra especial, requieren un estudio concienzudo y están llenos de incertidumbres. Un proyecto estructural correcto de una losa de cimentación por la analogía de la losa plana, o por el método del módulo de reacción de la subrasante, desafortunadamente no es garantía de que las flechas de la losa no tengan en realidad importancia. De hecho, si la estructura cubre un área relativamente grande y aumenta mucho los
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Calculo de losas de cimentacion
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7/11/2014 Bases para el Proyecto de Losas de Cimentacin | INGENIERIA CIVIL
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Este artculo se trata del proyecto estructural de la losa.
En su forma comn ms sencilla, una losa de cimentacin es una losa de concreto reforzado que soporta lascolumnas y muros de una estructura y que distribuye su carga en los suelos subyacentes. Usualmente, esta losase considera y se proyecta como una losa plana continua, con apoyo rgido en las columnas y en los muros.
La presin del suelo quc obra contra la losa se supone uniformcmentc distribuida y que es igual a la carga total detodas las columnas, multiplicada por los factores de carga correspondientes, y dividida por el area de losa. Losmomentos y las fuerzas cortantes en la losa se determinan usando los coeficientes correspondientes queaparecen en las especificaciones para el proyecto de losas planas.
Debido a la variacin errtica en la compresibilidad de casi todos los depsitos de suelos, existen tambindesviaciones errticas de la presin del suelo con respec to al valor promedio. Como los momentos y las fuerzascortantes se determinan tomando como base la presin media, se considera una buena tcnica poner en la losauna cantidad de acero mayor que la terica y usar el mismo porcentaje de acero en los lechos superior e inferior.
La analoga con la losa plana se ha usado mucho, a menudo con xito completo. Por otra parte, con frecuencia hasido la causa de fallas estructurales, no slo de la losa, sino tambin de la superestructura. Por tanto, debenentenderse claramente sus limitaciones.
La analoga es vlida solamente si los asentamientos diferenciales entre las columnas van a ser pequeos y, si ladistribucin de los asentamientos diferenciales va a ser errtica y no sitemtica. Fastas limitaciones sonnecesarias debido a que el proyecto de las losas planas se basa en la suposicin tcita de que los asentamientosdiferenciales entre los puntos de apoyo en las columnas o en los muros sern insignific antes.
Adems, aunque los asentamientos sean despreciables, la analoga con la losa plana puede conducir a proyectosantieconmicos o poco conservadores, a menos que las columnas estn ms o menos igualmente cargadas yespaciadas. Si las cargas en algunas reas son en promedio mucho ms pesadas que en otras, los asentamientosdiferenciales pueden ser la causa de una gran rcdistribucin de momentos en la losa. En estas circunstancias, laslosas de cimentacin algunas veces se proyectan como si estuvieran sostenidas sobre un lecho de resortes muyjuntos, pero igualmente espaciados y de igual rigidez. La presin de contacto q debajo de un area muy pequenaes entonces proporcional a la flexin de los resortes en esa rea, y, por tanto, al asentamiento S. La constante deproporcionalidad
se llama mdulo de reaccin de la subrasante. Sus unidades son las de fuerza por unidad de volumen. Aunque seha elaborado una teora para calcular momentos y fuerzas cortantes en la losa para una subrasante que tiene laspropiedades representadas por un valor constante del m&dulo k, el valor de k para los suelos reales depende nosolamente de las caractersticas esfuerzo-deformacin del suelo, sino tambin en una manera compleja de la forma y tamao del rea cargada y de la magnitud y posicin de lasreas cargadas vecinas. En algunos casos, valores de k que pudieran parecer razonables 1levan a calcularpresiones en el suelo mayores que la capacidad de carga. Por tanto, la evaluacin de k para proyecto, y aun eljuicio con respecto a la aplicabilidad del concepto de mdulo de reaccin de la subrasante a una obra especial,requieren un estudio concienzudo y estn llenos de incertidumbres.
Un proyecto estructural correcto de una losa de cimentacin por la analoga de la losa plana, o por el mtodo delmdulo de reaccin de la subrasante, desafortunadamente no es garanta de que las flechas de la losa no tenganen realidad importancia. De hecho, si la estructura cubre un rea relativamente grande y aumenta mucho los
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esfuerzos en un depsito subyacente de arcilla o limo compresible, es probable que experimente grandesasentamientos diferenciales sistemticos. Estos no podrn evitarse simplemente dando una gran resistencia a lalosa; tambin es necesario darle rigidez. Sin embargo, es probable que una cimentacin rgida est sujeta amomentos flexionantes, mucho mayores que los que corresponden a los anlisis de losa plana o con eJ mdulo dereaccion. Estos momentos pueden ser tan grandes que requieran vigas de gran peralte, armaduras, y aun lautilizacin de la superestructura para obtener la resistencia necesaria. La losa debe ahora consistir de doselementos casi independientes: la losa de la base, que puede todavia proyectarse por la analoga de la losa plana ylos miembros para dar rigidez, que tienen la funcin de evitar la mayor parte de los asentamientos diferencialesde los puntos de apoyo de la losa de base.
El proyecto de los elementos rigidizadores es un problema estructural difcil para el cual no existe procedimientodirecto. La experiencia y un criterio maduro son esenciales. El aumentar la rigidez de una losa de cimentacinapoyada en un suelo compresible produce una redistribucin de la presin del suelo; la Josa de cimentacin nodebe sufrir una flexin excesiva cuando acta en ella la presin redistribuida irregular.
Desafortunadamente no puede hacerse una estimacin racional segura de la distribucin de la presin, debido alo extremadamente complejo de las relaciones entre los esfuerzos, las deformaciones y el tiempo, no solamenteen los suelos, sino tambin en los elementos estructurales.
Segn la teora, si una estructura ilgida descansa en un suelo con mdulo de elasticidad constante, la presin enla base de la estructura variar de un mnimo cerca de la mitad de la base a un mximo en los bordes.Ocasionalmente se ha utilizado este conocimiento como base para estimar la presin del suelo para proyectar unalosa de cimentacin rgida sobre un subsuelo de limo o arcilla compresible. Sin embargo, como no es probable quela presin en los bordes exceda del doble de la promedio, se considera conservador proyectar los elementosrigidizadores y la losa misma para dos condiciones: para una presin uniforme sobre toda la losa y para unapresin variable de alguna manera arbitraria, desde un mnimo en el centro, a dos veces el promedio en losbordes. Por supuesto, la presin promedio es la misma en ambas condiciones. En cualquier parte de lacimentacin, la resistencia se hace adecuada para cualquier distribucin que produzca las condiciones msseveras y para la distribucin irregular no debe ser excesiva la deformacin de las cimentaciones.
Esta es una base lgica para proyecto, pero a menudo puede ser demasiado conservadora y, por tanto,antieconmica. La eleccin de las ms adecuadas presiones en los bordes coil frecuencia pone a prueba lahabilidad del ingeniero de cimentaciones ms experimentado.
Estos prrafos sugieren que el proyecto de losas rgidas sobre arena, arcilla firme, u otros materialesrelativamente incoinpresibles es algo complicado, pero, por lo dems, es un problema estructural de rutina.
Por otra parte, si el subsuelo contiene capas muy compresibles, el problema ya no es de rutina.
Como alternativa al costo relativamente alto de una losa rgida de gran tamao sobre un depsito compresible,puede obtenerse una gran economa proyectando una losa de cimentacin flexible y una superestructura quepueda deformarse sin dao estructural tomando la forma correspondiente a la compresin del subsuelo,Evidentemente, esta alternativa no puede elegirse si el aspecto arquitectnico o funcional demanda unaestructura relativamente indeformable. Por otra parte, muchos tipos de estructuras, como los grandes tanquesde acero y los edificios de estructura de acero de uno o dos pisos, industriales, con paredes de metal o de asbesto,pueden sufrir grandes deformaciones sin consecuencias perjudiciales. A menudo resulta preferible aceptar lasdeformaciones, si puede evitarse el costo de una cimentacin rgida.
El proyecto de una cimentacin flexible no puede basarse con facilidad en el clculo de los esfuerzos en la losa.Por lo contrario, es necesario estimar, basndose en la prediccin de los asentamientos, la curvatura mxima a la
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que puede quedar sujeta la cimentacin, y elegir el peralte de la losa y la cantidad de refuerzo de manera que nose produzcan grietas suficientemente grandes como para dar mal aspecto o para producir demasiadas filtracionesdel agua subterrnea, aun si se deforma de acuerdo con la curvatura estimada.
Como regla aproximada, puede tomarse la cantidad de acero como 1 por ciento en cada una de las dosdirecciones ortogonales, repartida igualmente en los lechos superior e inferior de la losa. En general, el espesor dela losa no debe ser mayor que 0.01 del radio de curvatura, pero pueden ser necesarios aumentos de espesorcerca de las columnas y muros para evitar fallas por esfuerzo cortante. En cada obra particular entran muchosfactores en la eleccin final del criterio de proyecto, y se requiere buen juicio y experiencia.
Por tanto, el diseo de una losa flexible sobre depsitos compresibles, al igual que el de una losa de cimentacinrgida, en el mismo caso, no es un problema de rutina.
