Ensayo
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- 1. ANLISIS SUGERIDO Y PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA ZAPATAS
COMBINADAS Y LOSAS DE CIMENTACIN.
Ensayo
2. FACTORES Y PROCEDIMIENTOS PARA DISEAR ZAPATAS COMBINADAS Y
LOSAS DE CIMENTACIN.
Introduccin
En este ensayo se hablara de los factores a considerar con lo que
respecta a la interaccin de la estructura del suelo, como se
distribuye la presin del suelo por debajo de la zapata, aldiseo de
cimentaciones someras de poca profundidad y algunos aspectos
estructurales de diseo.
3. Desarrollo
4. Interaccin de la estructura del suelo
Factores que se han de considerar
Tipo de suelo por debajo de la zapata. Cualquier mtodo para
analizar una zapata combinada debe estar basado en una determinacin
de las caractersticas fsicas del suelo localizado por debajo de la
zapata.
Tamao de las zapatas. El efecto del tamao de las zapatas en la
magnitud y distribucin de la presin de contacto variara con el tipo
de suelo.
Forma de la zapata. Este factor tambin afecta la relacin del
permetrocon el rea.
Excentricidad de la carga. El anlisis debe incluir la consideracin
de la variacin de las presiones de contacto derivada de las
condiciones de cargas excntricas.
Rigidez de la zapata. La rigidez de la zapata puede influir en las
deformaciones que pueden ocurrir en la superficie de contacto, y
eso afectara la variacin de las presiones de contacto.
Rigidez de la superestructura. Este factor tiende a restringir la
respuesta libre de la zapata a la deformacin del suelo
Modulo de reaccin de la subrasante. Para pequeos cimientos [B menor
de 5 pies (1.5 m)].
5. Distribucin de las reacciones del suelo
Distribucin lineal de la presin del suelo
Puede suponerse una distribucin lineal de la presin del suelo para
zapatas que se puedan considerar como un cuerpo rgido, en la medida
que en que nicamenteresulten pequeas deformaciones producidas por
la carga.
Presin de contacto sobre el rea total de la base. Si la resultante
de todas las fuerzas es tal que todas las porciones del rea de
contacto del cimiento estn en compresin, se considera uniformemente
distribuida.
La suposicin de una distribucin lineal de la presin es comnmente
utilizada y es satisfactoria en la mayora de los casos, debidos a
las estimaciones conservadores de carga y los amplios factores de
seguridad de los materiales y el suelo.
Presin de contacto sobre una parte delrea. La distribucin de la
presin del suelo debe suponerse que es triangular. La resultante de
esta distribucin tiene la misma magnitud y es colineal, pero acta
en la direccin opuesta de la resultantede las fuerzas
actuantes.
6. Zapatas combinadas
Zapatas de forma rectangular
La longitud y el ancho de las zapatas de forma rectangular deben
establecerse de tal manera que la presin mxima de contacto en
ninguna parte exceda la presin del suelo permisible.
Todos los momentos debencalcularse con respecto al centroide del
rea de la zapatay la parte inferior de esta. Todas las dimensiones
de la zapata deben calcularse con la suposicin de que la zapata
acta como un cuerpo rgido.
Zapatas trapezoidal o de forma irregular
Para reducir las condiciones de carga excntricas, puede disearse
una zapata trapezoidal o de forma irregular. En este caso, puede
considerarse que la zapata acta como un cuerpo rgido y la presin
del suelo puede determinarse de una manera similar a la de aquella
para una zapata rectangular.
7. Cimentaciones en forma de parilla y zapatas lineales que
soportan ms de dos columnas
Las cimentaciones de parilla deben ser analizadas como franjas
continuas independientes, usando cargas de columna proporcionadas
en relacin directa con rigidez de las franjas que actan en cada
direccin.
Zapatas que soportan estructuras rgidas
Las zapatas lineales continuas que soportan estructuras que, debido
a su rigidez, no permitirn que las columnas individuales se
asienten diferencialmente, pueden disearse usando la suposicin de
cuerpo rgido, con una distribucin lineal de la presin del
suelo.
Para determinar la rigidez aproximada de la estructura, debe
hacerse un anlisis comparando la rigidez combinada de la zapata, de
los miembros de los marcos de la superestructura, y de los muros de
cortante con la rigidez del suelo. Esta rigidez relativa Kr
determinara si se debe considerar que la zapata es flexible, o que
acta como un cuerpo rgido.
Los clculos indican que a medida que se incrementa la rigidez
relativa Kr, el asentamiento diferencial se reduce
rpidamente.
Si el anlisis de la rigidez relativa de la zapata proporciona un
valor de 0.5, la zapata puede considerarse rgida y la variacin de
la presin del suelo se determina con base en la simple esttica. Si
se encuentra que el factor de rigidez relativa es menor de 0.5, la
zapata debe disearse como un miembro flexible.
8. Procedimiento de diseo para zapatas flexibles.
Una zapata continua debe analizarse como una viga sobre cimentacin
elstica. El espesor se establece normalmente sobre la base de una
viga de ancho permisible o del esfuerzo de cortante de penetracin o
punzonamiento sin el uso de refuerzo por cortante, esto no prohbe
al diseador el uso de refuerzo por cortante en situaciones
especificas.
9. Losas de cimentacin
Las losas de cimentacinse usan comnmente en suelos de estratigrafa
errtica o relativamente dbil, en donde se requerira un gran nmero
de zapatas ensanchadas, y en donde un estratode apoyo bien definido
para cimentaciones profundas no est cerca de la base de la
cimentacin.
Las losas de cimentacin pueden ser diseadas y analizadas ya sea
como cuerpos rgidoso como placas flexibles apoyadas en un medio
elstico (el suelo).
10. Procedimiento de diseo. Puede disearse una losa de cimentacin
ya sea usando, el mtodo por resistencia o trabajando con diseo por
esfuerzos.
El procedimiento de diseo sugerido es el siguiente:
Proporcionar de la planta de la losa de cimentacin usando cargas no
factorizadas y cualquier momento de volteo
Calcular el espesor mnimo de la losa de cimentacin con base en el
esfuerzo cortante de penetracin o punzonamiento en las columnas
criticas (esquinas, interior, lados, etc.)
Disear el acero de refuerzo por la flexin tratandola losa como un
cuerpo rgido y considerando franjasen ambos sentidos.
Realizar un anlisis aproximadoo un anlisis por computadora de la
losa y revisar el diseo de cuerpo rgido si es necesario.
11. Mtodos de diseo
Mtodo de diferencias finitas
El mtodo de diferencias finitas es un procedimiento que proporciona
resultados bastante buenos para las aproximaciones usadas.
Mtodos de parillas finitas
Este mtodo discretiza la losa en un numero de elementos de viga-
columna con resistencia a la flexin y la torsin. La resistencia a
la torsin se usa para incorporar la torsin de placa usando el
modulo de cortante G. en la terminologa elemento finito, produce
elementos no conformados, es decir, la compatibilidad entre
elementosqueda asegurada nicamente en los nodos.
Mtodo de elementos finitos
Este mtodo discretiza la losa en un numero de elementos
rectangulares y/o triangulares. Para la flexin, se requiere el
desplazamiento nodal y las pendientes en las direcciones X y Y.
Esto da como resultado tomar derivadas parciales de la funcin
desplazamiento. Un elemento es del tipo iso- paramtrico si la misma
funcin puede usarse para describir tanto la forma como el
desplazamiento.
12. Conclusin
Este ensayo mostro en forma detallada los factores que se toman en
cuenta para poder disear la cimentaciones someras de poca
profundidad, antes depoder disear las cimentaciones el ingeniero
estructurista debe conocer las presiones netas mnimas y mximasdel
suelo, las cuales no deben ser mayores a la presin admisible del
suelo. Para conocer la presin admisible del suelo se debe hacer un
estudio geotcnico.
Existen dos mtodos para poder disear las cimentaciones uno basado
en los esfuerzos permisibles, el cual da miembros muy robustos y el
mtodo de resistencia, que utiliza factores de sobrecapacidad. Este
ltimo es el que mas se utiliza.
Se mostro una breve descripcin de los mtodos que se utilizan para
el anlisis de las estructuras, como las losas de cimentacin.
El que persevera alcanza sus metas
13. Literatura citada
ANLISIS SUGERIDO Y PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA ZAPATAS COMBINADAS
Y LOSAS DE CIMENTACIN; ACI 336.2R-88 ; 2006.