Losas de Fundacion

LOSA DE FUNDACIÓN  La losa de fundación algunas veces es también llamada placa de fundación o platea de fundación son elementos estructurales de hormigón armado, cuya finalidad es transmitir “n”cargas mediante la fundación al suelo. Evidentemente, la losa de fundación abarca la

superficiede apoyo máxima disponible bajo el edificio es decir que puede cubrir el área entera bajo unaestructura. El uso de una losa de fundación está especialmente indicado cuando la superficie defundación mediante zapatas aisladas o corridas supera el cincuenta por ciento de la planta deconstrucción, caso en el cuál podría resultar más económico utilizar una losa de fundación. Estas fundaciones también son usadas cuando la presión admisible del terreno es baja,es recomendado en estructuras mayores a ocho plantas y requiere la construcción de un semisótano o sótano. Estas losas llevan una armadura principal en la parte superior para contrarrestar la contrapresión del terreno y el empuje del agua subterránea, y una armadura inferior, debajo de las paredes portantes y pilares, para excluir en lo posible la producción de flechas desiguales. En casos de terrenos de poca resistencia para cimentación (inferior a 1 kg/cm2), puede ocurrir que las zapatas de los pilares aislados tiendan a juntarse.

¿CUANDO Y PORQUE SE UTILIZAN LAS LOSAS DE FUNDACIÓN?  Son una excelente solución en fundaciones cuando: •

La construcción posee una superficie pequeña en relación al volumen (rascacielos,

depósitos, silos).

•

La base de cimientos calculada resulta tal que la transmisión de carga a 45º representa

una profundidad excesiva.

•

El terreno tiene estratificación desigual y son previsibles asientos irregulares

•

El terreno de asiento es flojo y de gran espesor y los pilotes a colocar serían

exageradamente largos.

•

Cuando las cargas son muy grandes, tal que las zapatas continuas ocupen cerca del 50%

del área proyectada del edificio, es más económico el uso de losas que cubran toda el área de

cimentación. La carga total en este caso puede ser considerada uniformemente distribuida en toda el área.

Los asentamientos totales y diferenciales pueden ser investigados, considerando la rigidez

•

de la losa o contratrabes, los cuales por economía deben ser compatibles con los asentamientos diferenciales permitidos por las Normas.

Es importante considerar la flexibilidad de la losa de cimentación para una mejor

•

economía. Sin embargo, las restricciones en cuanto a asentamientos diferenciales permitidos entre columnas, puede exigir cierta rigidez en la losa, la cual puede darse con un peralte mayor o colocando contratrabes entre las columnas.

Las cimentaciones de este tipo, son recomendables para suelos de mediana

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compresibilidad. Aunque se pueden usar en suelos de alta compresibilidad. compresibilidad.

También se opta por ella cuando se quiere construir un sótano en seco en una obra

•

asentada sobre una capa freática (excavación en forma de cubeta). Por lo tanto, conviene construir una losa general de apoyo de toda la estructura del edificio. Esta forma tiene la ventaja de que ofrece una buena disminución en el riesgo de asiento de la estructura. Esta alternativa se da a través de la disposición en plataforma o tablero de cimentación que transmite las cargas del edificio al terreno mediante una superficie superficie igual o superior a la de la obra.

TIPOS DE LOSAS DE FUNDACIÓN 

Actualmente se usan varios tipos de losas de fundación. Algunos de los tipos comunesse muestran esquemáticamente en la figura [5.1], e incluye las siguientes: 

Losa de canto constante (espesor uniforme) figura [5.1 (a)].



Losa con vigas en una dirección figura [5.1 (b)].



Losa con vigas en dos direcciones figura [5.1 (c)]. Donde las vigas corren en ambossentidos y las columnas se ubican en la intersección de las vigas.



Losa de canto constante con pedestal figura [5.1 (d)].



Losa con muretes integrados para sótano o cajón de fundación figura [5.1 (e)]. Los muretes trabajan como atiesadotes de la losa y solo puede considerarse para casos muyespeciales.

La losa puede apoyarse en pilotes, lo que ayuda a reducir el asentamiento de unaestructura construida sobre suelo altamente compresible. Si el nivel freático es alto, frecuentemente se coloca las losas sobre pilotes para controlar la flotación. La figura[5.2].muestra la diferencia entre la profundidad D f y el ancho B de las zapatas aisladas y laslosas de fundación.

Figura [5.1.] Tipos comunes de losas de fundación. (Fuente: Ingenieria de cimentaciones “Braja M. Das” Pag. 259 )

Figura [5.2.] Comparación entre Zapatas aisladas y losas de fundación (B=ancho, Df= profundidad) (Fuente: Ingenieria de cimentaciones “Braja M. Das” Pag. 260 )

METODOS DE DISEÑOS DE LOSAS DE FUNDACION  El diseño estructural de las losas de fundación se puede efectuar por los dos métodos yamencionados: el método rígido convencional y el método flexible.



Diseño de losas de fundación de canto constante por el método rígido

El método rígido convencional para el diseño de losas de fundación puede ser explicadopaso a paso con referencia a la figura [5.3]. Cabe señalar que este método tiene severasrestricciones con relación a la geometría de la estructura. El diseño estructural de las losas de fundación se realiza asumiendo una distribución depresiones uniforme en la base de la platea o losa de fundación. Esto proporcionará unaestimación conservadora de los momentos de flexión. Si las cargas de las columnas no están distribuidas uniformemente en la losa, puederequerirse  juntas de construcción para separar las partes de la losa que se asentará de diferentemodo.

Losa de fundación de canto constante.

Dimensionamiento en planta 

Ubicación de la resultante

Para el dimensionamiento en planta se debe ubicar el punto de aplicación de laresultante para cumplir con este objetivo, calcular previamente las coordenadas ( GG x , y  ) delcentro de gravedad mostrada en la figura [5.3] y posteriormente calcular las coordenadas de laresultante. Entonces la resultante de la carga total de las columnas está dada por la siguiente ecuación:

Donde: Pi= D +L Si la sección es simétrica es decir rectangular, las coordenadas del centro de gravedadestán dadas por:

Una vez encontrada la magnitud de la resultante “R”, hallar el punto de actuación de lamisma a

través de la sumatoria de momentos, con las ecuaciones detalladas a continuación:

Inmediatamente después calcular las excentricidades observadas en la figura

ex ,ey = Excentricidad de la resultante “R” con respecto al eje centroidal. Posteriormente verificar que la resultante “R” este dentro del núcleo central y cumplacon las

condiciones admisibles.

Si se verifica estas condiciones, entonces cumple con las condiciones de volteo. Nota.- Si esto se cumple quiere decir que “ R“cae dentro del núcleo central, si nocumple cae fuera, entonces la losa tiende a inclinarse a los lados, por lo tanto se debe cambiarlos valores de B y L de la losa de fundación. 

 Análisis de presiones

Consecutivamente encontrar la presión del suelo para varios puntos de la losa de fundación.

Donde:

 Az= Área de la fundación en contacto con el suelo B⋅L

M x  ,M y = Momento de las cargas con respecto al eje X, Y respectivamente.. I x ,I y = Momento de Inercia con respecto al eje X, Y.  x , y = Coordenadas donde se requiere la presión “q” (ejes locales).

Remplazando los valores

Cabe recalcar que se debe realizar el cálculo de presiones en "m" puntos de la losa,también se calcula la presión bajo cada columna, donde la presión en cualquier punto debeser menor a la presión neta admisible.

q