REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD SANTA MARÍA

CÁTEDRA: FUNDACIONES Y MUROS

LOSAS DE FUNDACION

Profesor: Bachiller:

Luis Vilotta Bernardo Rodríguez

V- 20446914

Martes, 27 de enero de 2015

INTRODUCCION

Las losas de fundación han ido evolucionando a través de los años de acuerdo a la necesidad de los constructores bien sea por limitación de espacio, pobreza del suelo o diversos casos con diferentes aplicaciones de acuerdo a la región, normativa y suelo donde se coloque dicha losa de fundación; éstas cada vez se han hecho más populares debido a que por ser un elemento estructural de gran área puede soportar de manera eficiente las cargas que le transmiten las columnas y vigas riostras siempre y cuando haya sido elaborada de manera eficaz y de acuerdo a las solicitaciones y normativas requeridas, tomando en cuenta que no en todas las situaciones será la opción más eficaz, viable o económica; en este labor investigativo indagaremos en el funcionamiento y la utilización de las losas de fundación así como también algunos tipos de losas de fundación que pueden ser aplicadas a diversos casos.

DESARROLLO

Losas de Fundación.

-Definición de Losa de Fundación.

Una losa de fundación, es un elemento estructural de gran área cuya finalidad es soportar las cargas transmitidas por las columnas, es muy utilizada en suelos con poca homogeneidad donde un sistema de fundaciones aisladas podría sufrir asentamientos diferenciales dado a las diferencias del suelo en cortas distancias.

-¿Cuándo utilizar una Losa de Fundación como método de cimentación?

Como antes mencionado las losas de fundación son na herramienta muy útil para lidiar con problemas comunes como poca homogeneidad del suelo o poca capacidad portante del suelo que se traduce en una capacidad muy pobre de soportar cargas uniformemente a lo largo y ancho del área donde se planea desarrollar la estructura; En ocasiones se decide colocar zapatas aisladas como método de cimentación o fundación pero a medida que se realizan los cálculos podría ocurrir que el área de diseño de las zapatas de fundaciones aisladas cubra gran parte del área total designada para las fundaciones y/o muy comúnmente el área de una zapata invade a otra y viceversa.

- Ventajas De Losas de Fundación.

Las ventajas de la implementación de la losa de fundación como método de cimentación es la facilidad de diseño y de vaciado ya que la losa de fundación se vacía monolíticamente como un solo elemento, en casos donde el volumen requerido es muy grande se vacía una parte y luego se le colocan aditivos epóxicos que actúan como cohesivos para que la unión actúe similar a un concreto vaciado monolíticamente.

- Desventajas De Losas de Fundación.

A pesar de las ventajas que ofrece escoger una losa de fundación como método de cimentación de un edificio, ésta a su vez también nos ofrece una desventaja que es la falta de acceso desde abajo para líneas de servicios y revisiones o reparaciones posteriores; Grandes pérdidas de temperaturas en suelos donde las temperaturas bajan significantemente (Los Andes), reduce dramáticamente la temperatura de interiores esto se traduce en la necesidad de utilizar calefacción o métodos para incrementar la temperatura interior. Otra desventaja significante es la baja elevación que puede traer como consecuencia inundación de sótanos hasta en lluvias moderadas debido a que una de las propiedades del concreto es la impermeabilidad lo que dificulta a su vez el desplazamiento de líquido en áreas confinadas como sótanos, estacionamientos subterráneos, etc. Una herramienta muy utilizada para solventar este problema son las bombas de achique.

Clasificación de Losas de Fundación.

- Losa de Fundación de Espesor constante:

Como su nombre lo indica es una losa de fundación cuyo espesor no varía a lo largo de longitud en ninguno de sus ejes, esta losa de fundación tiende a ser muy utilizada para estructuras con cargas y luces muy equilibradas, donde no requiera utilizar diferentes espesores que soporten distintas cargas en puntos críticos de la losa de fundación.

La losa de fundación es un elemento armado con acero de refuerzo, acero longitudinal en una o ambas direcciones.

- Losa Nervada.

Este tipo de losa de fundación como su nombre lo indica es nervada, esta constituidas por vigas interconectadas de manera simétrica formando cajones lo que reduce el volumen de concreto a utilizar de manera sustancial.

Las losas nervadas son comúnmente utilizadas para soportar estructuras con cargas desequilibradas para ello el empleo de nervios que transmitan las cargas desiguales de manera uniforme para que estas sean absorbidas y soportadas por el sistema completo en su totalidad de área.

Existen dos tipos de Losa Nervada, según la dirección.

El uso de determinado tipo de losa en una o ambas direcciones viene dado de acuerdo a las cargas y momentos en las columnas apoyadas; esto determinara el diseño a emplear a la hora de escoger entre ambos

- Losa Nervada en una Dirección

Las losas nervadas en una dirección constituyen un arreglo lineal de nervios, que actuando como vigas soportan la carga de un plano horizontal. La equidistancia de los nervios depende de los elementos que se utilicen como encofrado. Las áreas tributarias de cada elemento (nervio) son bastante más pequeñas que las de una viga. Las vigas o nervios longitudinales se amarran con una transversal, llamado “nervio de amarre” que debe ir ubicado por lo menos a cada luz mayor o igual a tres metros.

- Losa Nervada en dos direcciones

Las losas nervadas en dos direcciones son aquellas cuyos nervios forman una cuadricula debido a que están tanto longitudinal como transversalmente de manera que la losa distribuye cargas en ambas direcciones.

- Losa de compensación (Floating Slab) o Placa Flotante

la losa de compensación comúnmente llamada losa flotante, es un elemento monolítico con refuerzo metálico en ambas direcciones para distribuir cargas uniformemente, la rigidez de este tipo de losa va a variar dependiendo de la magnitud del momento flector y el de los pilares o columnas, esta losa de compensación, es comúnmente usada en suelos con generalidades portantes erráticas o diferenciales, y su espesor va a depender del volumen de excavación a compensar ya que esta losa de fundación actúa como un nuevo suelo con las propiedades y capacidad portante propias para soportar las cargas de la estructura.

- Losa de Fundación de Vinculación Elástica o Viga de cimentación Elástica.

El análisis elástico de las fundaciones es una simplificación de la interacción real entre la fundación y el suelo (Hain y Lee, 1974; Horvant, 1983). Consecuentemente, no se producen siempre estimaciones exactas de las tensiones por flexión o los establecimientos diferenciados en la cimentación. El problema primario con el modelo de la viga elástica de fundación es que asume la acción de cada resorte independientemente de los otros, en contraste a esto las cargas ocasionan influencias debajo de un suelo y en los suelos próximos. Esta carencia de la interacción entre los resortes genera más error que la incertidumbre en seleccionar Ks. Rutinariamente los ingenieros usan modelos de elementos finitos, éstos representan el suelo como un medio elástico usando resortes. Sin embargo, ahora este método puede gozar de un uso más amplio ya que con la tecnología se han logrado ordenadores de gran alcance y el software apropiado para dicho análisis.

- Comportamiento carga-deformación.

Muchas estructuras no pueden soportar desviaciones laterales grandes, entre éstas tenemos edificios, puentes y otras similares estructuras típicas que pueden tolerar no mas de 0.25 a 0.75 pulgadas (6-18 mm) de movimiento lateral. Por lo tanto cuando hay límites en las deflexiones laterales permisibles, se puede conducir a un análisis carga - deformación, para determinar la carga lateral que corresponde a cierta desviación permisible. Este análisis también evalúa el máximo momento, Mmax, que corresponde a dicha deflexión.

Métodos de análisis

El análisis carga - deformación debe considerar que la resistencia a la flexión depende del módulo de elasticidad (E), del momento de inercia (I) de la fundación y se evalúa fácilmente utilizando los principios del análisis estructural. Sin embargo la resistencia del suelo es mucho más difícil de evaluar. Intentos tempranos para analizar deflexiones laterales, tales como los de Matlock y Reese (1960), consideraron que el suelo es un material lineal elástico donde la relación de la fuerza lateral del suelo versus la deflexión lateral está definida como la rigidez “K”. Este análisis usa la técnica de la viga elástica de fundación que define la relación entre la presión de la placa y deformación usando el módulo de reacción del subsuelo Ks.

Ks= q/δ

Donde:

q =Presión en la placa.

δ =Deformación.

El módulo Ks tiene unidades de fuerza por longitud al cubo. Estos métodos tempranos siempre consideraron Ks como una constante en cualquier profundidad determinada. En otros trabajos se asumió que la resistencia lateral era 39 proporcional a la deflexión lateral. En realidad esta función es claramente no lineal. MacClelland and Focht (1958) eran los primeros en reconocer la importancia de este comportamiento no lineal. Eran también los primeros para señalar datos experimentales de una prueba de carga lateral a escala completa.

- Determinación del módulo de reacción del subsuelo o MODULO DE BALASTO.

Cuando se aborda el estudio de cimentaciones, o de estructuras embebidas en el terreno, es cada vez mas frecuente utilizar programas de cálculo en ordenador, que utilizan el modelo matemático de Winkler (o del coeficiente de balasto), para definir el comportamiento del terreno. Desafortunadamente esta tarea no es tan simple como pudiera parecer porque Ks no es una propiedad fundamental del suelo. Esta magnitud también depende de muchos otros factores, incluyendo los siguientes: • La anchura del área cargada. • La profundidad del área cargada debajo de la superficie. • Tiempo. • La posición de la carga. Actualmente no sólo el valor de Ks, incluso otros factores se pueden definir por la relación no lineal carga-deformación.

Recordaremos que, en el modelo de Winkler, el coeficiente de balasto Ks es un parámetro que se define como la relación entre la presión que actúa en un punto, p, y el asiento que se produce, y, es decir Ks= p/y. Este parámetro tiene la dimensión de un peso específico y, aunque depende de las propiedades del terreno, no es una constante del mismo ya que el asiento de una cimentación apoyada sobre un medio seudo elástico, depende de las dimensiones del área cargada y existen grandes diferencias si se estudian estructuras verticales, según se verá más adelante.

La elección del coeficiente de balasto ha sido objeto de varias propuestas, sugeridas por diversos autores, los cuales, en general, parten del trabajo inicial de Kart Terzaghi que, bajo el título “Evaluation of coefficients of subgrade reaction” , fue publicado en la revista Geotechnique, en 1995. Terzaghi, para el estudio de cimentaciones, hizo dos propuestas, una para suelos arcillosos y otra para suelos arenosos, indicando, en cada caso, el valor Ks(1) a utilizar con una placa cuadrada de lado igual a (1 pie), para pasar luego a placas cuadradas de lado (b) y a cimentaciones rectangulares de dimensiones (b x l ). Para el estudio de elementos verticales, Terzaghi dio las oportunas recomendaciones considerando coeficientes de balasto en sentido horizontal, pero diferenciando dos casos:

• El estudio de pilotes o placas sometidos a cargas horizontales, definiendo el parámetro Kh.

• El estudio de pantallas o tablaestacas construidas para contener el terreno contiguo a una excavación, en cuyo caso definió el parámetro lh.

- Losas Combinadas con Pilotes LCP

En general, es usual ir a losas cuando el terreno tiene una suficiente consistencia y no es de esperar grandes asientos. En el caso contrario (grandes asientos esperables), se recurre a encepados de pilotes

Es una cimentación que está en el punto intermedio entre losa y encepado de pilotes, consiguiendo minorar en gran medida tanto los asientos esperables si se hubiera elegido una cimentación losa, como el coste de hacer un encepado plagado de pilotes.

Básicamente, con el uso de LCP, se logra que una parte de la carga de la estructura (y no toda) sea traspasada a mayores profundidades. Esto hace, por lo tanto, que las LCP sean particularmente efectivas cuando la calidad del suelo, como es lo típico, mejora con la profundidad.

Una LCP se caracteriza por el coeficiente αKPP, que representa la relación entre la carga que toman los pilotes y la carga total de la cimentación.

Es posible obtener economía sobre la fundación total con pilotes y una importante limitación de asentamientos respecto de la fundación directa sobre plateas.

Las Losas de Fundación Combinadas con Pilotes (LFCP) («Kombinierte Pfahl-Platten Gründung», KPP en alemán - o «Piled Raft Foundations» en inglés) han utilizado desde los años setenta en Europa en general y en Alemania en particular principalmente en la ciudad de Frankfurt, con suelos plásticos limo arcillosos similares a los de la región NOA de Argentina.

Reemplazaban a fundaciones mediante pilotes profundos, y permitían esta economía de fundación sumada a una gran limitación de los asentamientos. Si se imagina a esta fundación como un conjunto que “mejora” el suelo debido al confinamiento que produce su morfología, permite aceptar que transmite las cargas del edificio a una profundidad mayor, donde como es natural, se tienen mejores condiciones portantes. El verdadero problema de estas fundaciones es el diseño y cálculo, dado que se trata de una fundación muy compleja para modelar analíticamente, motivo por el cual por muchos años, a pesar de ser una solución conocida, no pudo aplicarse con certeza de resultados.

Una consideración fundamental, es conocer cuál es la relación óptima entre la capacidad portante de los micropilotes y la de la platea. Este cociente se representa por el coeficiente αKPP, que representa la relación entre la carga que toman los pilotes y la carga total de la fundación, y toma valores entre 0 y 1.

IMÁGENES

Losa de Fundacion. Se observa el área confiada a manera de molde para vaciar monolíticamente el elemento. Hay acero longitudonal en ambas direcciones y acero de retracción y temperatura (malla electrosoldada)

Losa de Fundación. Se ve por encima la malla electrosoldada o acero de retracción por temperatura.

Losa Nervada en una dirección.

Armado de Losa de Fundación, Colocación de Acero Longitudinal, Transversal y Malla electrosoladada se puede apreciar del lado izquierdo de la fotografía.

Armado de Losa de Fundacion

Losa De Fundacion