Losas de Cimentacion

2017 - 2

AUTORES: DIAZ RAMIREZ, Leonardo. MALPASO ROMERO, Julián. ZAVALA SOTO, Sandro.

LOSA DE CIMENTACION MECANICA DE SUELOS AVANZADO USUARIO-PCMS. ING. GUSTAVO ADOLFO AYBAR

AMSAVS CREATION´S 2008 |

LOSA DE CIMENTACION

INDICE LOSAS DE CIMENTACION _______________________________________________ 2 1.

INTRODUCCION _______________________________________________________ 2

CUANDO SE DEBE UTILIZAR _______________________________________________ 4 2.

TIPOS DE LOSAS DE CIMENTACION ___________________________________ 4 2.1 LOSAS DE CIMENTACION PLANA ____________________________________________ 4 2.2 LOSAS DE CIMENTACION RIGIDA EN LOS BORDES ______________________________ 5 2.3 CIMENTACION DE LOSA Y VIGA _____________________________________________ 5

3.

METODOLOGIA DE CÁLCULO _________________________________________ 6

4.

CONCLUSION _________________________________________________________ 8

5.

BIBLIOGRAFIA _________________________________________________________ 9

6.

ANEXOS ______________________________________________________________ 10

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LOSAS DE CIMENTACION 1. INTRODUCCION Las zapatas superficiales que sostienen más de una columna o muro se conocen como zapatas combinadas. Éstas pueden dividirse en dos categorías: aquellas que soportan dos columnas y las que sostienen más de dos columnas. Cuando la capacidad de carga del subsuelo es baja, las zapatas individuales se reemplazan por zapatas en franjas continuas que sostiene más de dos columnas. Algunas veces estas franjas se disponen en dos direcciones, en cuyo caso se obtiene una cimentación reticular. Para capacidades de carga incluso menores, las franjas se traslapan entre sí obteniéndose una losa de cimentación (ver figura 1). La cimentación consta de una losa maciza de concreto reforzado que se ubica en la planta inferior de todo el edificio. El comportamiento estructural de este tipo de losas es muy similar al de una losa plana o una placa plana. La losa de cimentación desarrolla evidentemente la máxima área de contacto disponible bajo el edificio (Nilson y Winter, 1997).

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A menos que las condiciones del suelo exijan una cimentación profunda, se adopta una solución consistente en una losa de cimentación o en una cimentación profunda. Este tipo de cimentación consta de una losa maciza de concreto reforzado que se extiende bajo todo el edificio y que distribuye la carga de la estructura sobre el máxima área posible. Esta cimentación, gracias a su propia rigidez, también minimiza los asentamientos diferenciales. En su forma más sencilla, consta de una losa de concreto reforzada en las dos direcciones (Nilson y Winter, 1997). Las losas de cimentación pueden diseñarse con pedestales en las columnas o sin ellos, que dependen de si éstos son necesarios o no para la resistencia a cortante y para la longitud de desarrollo de los bastones (Nilson y Winter, 1997). Las losas de cimentaciones se pueden usar a conveniencia en la construcción de estructuras soportadas por una parrilla de columnas cercanas. Los sótanos con losa rígida o pisos con losa y contratrabes son formas de cimentaciones de losa (Tomlinson, 1996).

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CUANDO SE DEBE UTILIZAR Las losas de cimentación denominadas también plateas son otro tipo de cimentación superficial que si bien eliminan grandemente la posibilidad de asentamientos diferenciales resultan ser una solución bastante onerosa (cara), por lo que su uso se recomienda tan sólo cuando los suelos son de muy baja calidad (qa  1 Kg/cm2) o cuando las cargas son de tal magnitud que de utilizarse elementos aislados (zapatas) para la cimentación el área que estas cubran sea igual o mayor al 75% del área total de diseño cabe aclarar que cuando el área de cimentación es igual o menor al 50% del área total, se recomienda el uso de cimentaciones profundas en las cuales se busca de llegar con elementos auxiliares hasta profundidades en que el suelo alcance una resistencia adecuada como es el caso de pilotes cuyo estudio escapa a los alcances del presente curso. 2. TIPOS DE LOSAS DE CIMENTACION 2.1 LOSAS DE CIMENTACION PLANA Las losas planas (figura 3) se pueden usar en condiciones de suelo donde no se anticipan grandes asentamientos y por lo tanto no se requiere un alto grado de dureza. La losa también se puede moldear directamente en el suelo o en un capa delgada de concreto y grava (Tomlinson, 1996).

Losa de cimentación plana.

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2.2 LOSAS DE CIMENTACION RIGIDA EN LOS BORDES La losa de borde rígido (figura 4) es apropiada para las cimentaciones de casa de uno o dos pisos en suelos compresibles débiles o de material de relleno granular suelto (Tomlinson, 1996).

Figura 4 (Losa de borde) Losas de cimentación rígidas en los bordes. a) Con una punta integral de proyección. b) Con una viga separada.

2.3 CIMENTACION DE LOSA Y VIGA La losa y la contratrabe (figura 4.32) se usa como una cimentación para edificios pesados donde la rigidez es el principal requisito para evitar la distorsión excesiva de la superestructura como resultado de las variaciones en la distribución de carga sobre la losa o en la compresibilidad del suelo que carga (Tomlinson, 1996).

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Cimentación de losa y de viga. a) Viga hacia abajo. b) Viga hacia arriba.

3. METODOLOGIA DE CÁLCULO Si se desea realizar un análisis refinado debe tomarse en cuenta la posibilidad de deformación del suelo bajo cada columna, vale decir que habría que considerar la interacción suelo- estructura. Sin embargo el método rígido que a continuación se detalla resulta n en valores muy cercanos a los reales, cuando las excentricidades no son grandes (menores al 10 % de la longitud en cada sentido). En el caso de poder emplearse el método rígido se debe cumplir con los siguientes pasos: 1. Se calculan las cargas verticales para columna debiendo tomarse en cuenta que el peso propio de la platea no se incluye para el diseño estructural, puesto que la platea es soportada en forma uniforme por el suelo y los efectos de flexión son mínimos. 2. Se asume un espesor “e” para la losa de cimentación, el mismo que análogamente al caso de zapatas debe ser chequeado por corte flexión y corte punzonamiento. 3. Se determina las excentricidades ex y ey entre el centro de la figura de la edificación y el centro de rigideces debido a las cargas sobre cada columna. Esta excentricidad como ya se indicó debe ser menor al 10% de la longitud en ambos sentidos para que se pueda emplear el método rígido. 4. Ubicada la resultante del sistema y las excentricidades correspondientes se calcula las presiones en deferentes puntos de la losa con la siguiente ecuación: MECANICA DE SUELOS AVANZADO

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q

Q M X *Y M Y * X   A IX IY

     1

La ecuación 1 no es aplicable si se resultan valores negativos q: Presión de contacto de un punto dado (x,y) P = Q : Carga vertical sobre la platea (total) A: Área de la platea MX y MY : Carga q, multiplicada por la excentricidad paralela a los ejes coordenados x, y respectivamente . IX , IY: Momento de inercia del área de cimentación con respecto a los ejes coordenados x e y respectivamente. X, y : Coordenadas de cualquier punto de la planta con respecto a los ejes coordenados x e y que pasan por el centroide del área de la platea. 5. Conocidos los valores de la presión de contacto en cada punto , debemos determinar primeramente los momentos y luego el refuerzo de acero para toda la losa, para este efecto el criterio más empleado es dividir el tablero total de la losa en franjas con anchos iguales al ancho tributario en cada eje y en los dos sentidos , tal como se muestra en el gráfico siguiente: Franja (l2)

franja

franja

franja

Franja (l1)

l1

l1/2

l1 l2/2

franja l2

l2

6. Finalmente para cada franja calculo el diagrama de cortes y momentos utilizando cualquier método de análisis estructural, alternativamente para franjas en que las luces contiguas no varíen en más del 20% y la diferencia entre cargas no exceda al 30%, se puede

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utilizar coeficientes continuación:

del

ACI.

cuyos

valores

se

muestran

a

COEFICIENTES: Para la fuerza cortante:

1.0

q * L2 2

Para momentos flectores: - 2 Tramos: - 3 o más tramos: L = Distancia entre ejes de columnas (m) q’= Presión promedio por franja y por metro de ancho (t/m) 7. Con el corte máximo hallado se verifica si el peralte asumido cumple por corte – flexión y corte – punzonamiento y con los momentos máximos se calcula el acero positivo y negativo para la franja en estudio por los métodos ya conocidos.

4. CONCLUSION El uso más común de losas de cimentaciones es en suelos con capacidad de carga baja, donde la las presiones de la cimentación se deben esparcir sobre toda el área. También se usan para cimentaciones en suelos de compresibilidad variable donde la rigidez parcial dada por la construcción de vigas y de losa rígida se utiliza para puntear sobre áreas de suelos más

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compresibles, y de este modo el asentamiento diferencial de la losa de la cimentación se minimiza. La función de una losa de cimentación es la de distribuir la carga sobre toda el área posible, y dar una medida de rigidez a la subestructura para reforzarla y que puentee sobre áreas locales de suelos débiles o más compresibles. Por razones arquitectónicas lo común es ocultar la losa por entero debajo del nivel del piso terminado. Donde las consideraciones arquitectónicas no necesitan ocultar los bordes expuestos de la losa, ésta puede formar también el piso de tierra.

5. BIBLIOGRAFIA 1.- Nilson, Arthur H. y Winter, George; Diseño de estructuras de concreto; 11ª Edición, Editorial McGraw-Hill, México, 1997, pp. 545, 558, 559. 2.- Tomlinson, M. J.; Cimentaciones: diseño y construcción; 1ª Edición, Editorial Trillas, México, 1996, pp. 171, 173. 3.- https://sites.google.com/site/construyetuingenio2013/construccion-deestructuras-de-concreto-reforzado/Cimentacin-superficial/losas-de-cimentacion

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6. ANEXOS

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