ING.D CIMENT SEMANA 11.ppt

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  • SEMANA 10 :CAPITULO 5: LOSAS DE CIMENTACIONZapatas combinadasTipos comunes de losas de cimentacinCapacidad de carga de losas de cimentacinCimentacin compensadaDiseo estructural de las losas de cimentacin

  • Un factor de seguridad adecuado debe usarse para calcular la capacidad de carga neta admisible - Para losas sobre arcillas : el factor de seguridad no debe ser menor que 3 bajo carga muerta y carga viva mxima. Sin embargo, bajo las condiciones mas extremas, el factor de seguridad debe ser por lo menos de 1.75 y 2.Para losas construidas sobre arenas : debe usarse normalmente un factor de seguridad de 3. Bajo la mayora de las condiciones de trabajo, el factor de seguridad contra fallas por capacidad de carga en losas sobre arenas es muy grande.

    Para Arcillas saturadas con Angulo de friccin interna igual a cero , y condicin de carga vertical , la expresin anterior queda como :

  • Remplazando en la expresin 5.8 la capacidad de carga ultima esta expresada por:

  • Por lo tanta la capacidad de carga neta ultima admisible del suelo es:

    Para FS=3 la capacidad de carga neta admisible del suelo queda:

  • La figura muestra una grafica de Qadmisible neta/cu para varios valores de L/B, y Df/B, segn la ecuacin 5.11

  • La capacidad de carga neta admisible para losas de cimentacin construidas sobre depsitos de suelo granular es adecuadamente determinada a partir de los nmeros de resistencia por penetracin estndar segn la ecuacin:

  • Cuando el ancho B es grande, la ecuacin anterior es aproximada ( se supone 3.28B +1 = 3.28B ) por:

  • La hiptesis acostumbrada es que para un asentamiento de mximo de 2 pulg. en una losa (50.8 mm) , el asentamiento diferencial ser de 0.75 pulg. (19mm).Usando esta lgica, y suponiendo conservadoramente que Fd es igual a 1 , las ecuaciones 5.12, y 5.13 queda como :

  • La presin neta aplicada sobre una cimentacin se determina por :

  • AJUSTES DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA

    Se ha encontrado que el ngulo de friccin interno determinado por medio del ensayo traxial, es por lo general de 1 a5 grados menos que el ngulo obtenido de los ensayos de esfuerzos planos :

    El ngulo de friccin interna obtenido por medio del ensayo triaxial puede modificarse segn:

  • EJEMPLO PRACTICO

  • CIMENTACIONES COMPENSADASEl asentamiento de una losa de cimentacin se reduce disminuyendo el incremento de la presin neta sobre el suelo, lo que se hace aumentando la profundidad de empotramiento, Df Este aumento es particularmente importante para losas sobre arcillas blandas donde grandes asentamiento por consolidacin son de esperarse .De la ecuacin 5.16 la presin aplicada neta promedio sobre el suelo es:

    Ahora si la presin neta del suelo sobre una cimentacin compensada es cero entonces ;

  • A esta relacin para Df se denomina usualmente la profundidad de una cimentacin compensada .EL FACTOR DE SEGURIDAD contra una falla por capacidad de carga para cimentaciones compensadas ( es decir Df < Q/A. peso especifico) se expresa como :

    Para el caso de ARCILLAS SATURADAS contra falla por capacidad de carga el factor de seguridad a FS se obtiene sustituyendo la ecuaciones 5.10 en la ecuacin anterior:

  • DISEO ESTRUCTURAL DE LOSAS PARA CIMENTACIONES

    El diseo estructural de las losas de cimentaciones se realiza por dos mtodos convencionales :El mtodo rgido convencionalEl mtodo flexible aproximado Existen otros mtodos como el mtodo de diferencias finitas, y de elemento finito

  • METODO RIGIDO CONVENCIONAL :

    1).- La figura muestra la losa de L x B y las cargas de columnas Q1 ,Q2,Q3.Luego se calcula la carga total trasmitidas a travs de las columnas como la sumatoria: Q = Q1+ Q2 + Q3 + (5.24)

    2).- Determinar la presin ( q ) sobre el suelo debajo de los puntos A,B,C,D,.de la losa utilizando la siguiente ecuacin:

  • Las excentricidades de las cargas ex , ey , en las direcciones x,y se determinan utilizando un sistema de coordenadas (x ,y) en donde:

    (5.26)

    Luego : ex = x B/2

    Donde tambin :e y = y L/2

  • 3).- Comparar los valores de las presiones del suelo calculados en el paso 2 con la presin neta admisible del suelo para determinar si q

  • La reaccin total del suelo es igual a: Rtotal de la franja= qprom. B1.BAhora se obtiene la carga total de las columnas sobre la franja igual a : Q= Q1+ Q2 + Q3 + Q4Las suma de las cargas de las columnas sobre la franja no sera igual a : qprom. B1.B, por que la fuerza cortante entre las franjas adyacentes no se han tomado en cuenta.Por esta razn, la reaccin del suelo y las cargas de columnas necesitan ser ajustadas por:

  • Luego la REACCIN DEL SUELO PROMEDIO modificada es:

    El FACTOR POR MODIFICACIN de la carga de columna es :

    Luego las cargas de las columnas modificadas son entonces FQ1, FQ2,FQ3,y FQ4 Esta carga modificada sobre la franja se muestra en la figura 5.8b

  • Luego las cargas de las columnas modificadas son entonces FQ1, FQ2,FQ3,y FQ4 segn la figura 5.8b :

    Luego se dibujan los diagramas de fuerzas cortantes y momentos flexionantes para esta franja . Este procedimiento se repite para todas las franjas en las direcciones x,y

  • 6).- Determinar la profundidad efectiva d de la losa revisando el cortante por tensin diagonal cerca de varias columnas, segn el cdigo 318-95 del ACI ( Seccin 11.12.1c, American Concrete Institute,1995), para la seccin critica

  • La expresin bo en trminos de d , depende de la posicin de las columnas en la losa de cimentacin es decir :

  • 7).- De los diagramas de momento de todas las franjas en una direccin ( x o y) , obtenga los momentos mximos positivos y negativos por ancho unitarioEs decir, M = M/B1

  • 8).- Determinar las reas de acero por ancho unitario para refuerzo positivo y negativo en las direcciones x, y segn los conocimientos de concreto armado :

  • EJEMPLO PRACTICO EN PIZARRA