UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONALFacultad Regional Concordia

CTEDRA DE CIMENTACIONES 2.015U3 Fundaciones de Superficiales Tema III-A

BASES COMBINADAS PLATEAS o Losas de Cimentacin

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Bases CombinadasPara:Fuertes cargas (ms de 30 ton),Terrenos de baja resistencia yDistancia entre columnas pequea (2,50 a

4,00 m); Los lados de las bases contiguas pueden

encontrarse muy cercanos. En estos casos, es conveniente unirlas y

conformar bases o zapatas combinadas.2

Superposicin de Bulbos de Presin

Cuando habiendo pre-dimensionado bases aisladas encontramos que dos o ms de ellas se superponen por distintas causas, como:

1. Cargas muy importantes

2. Baja capacidad portante del suelo

3. Columnas muy prximas entre s

4. Combinacin de los casos anteriores

Bases Combinadas

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Bases Combinadas Para determinar las solicitaciones y dimensionarlas es

conveniente realizar una clasificacin, porque:La distribucin de esfuerzos depende de la forma y

de la flexibilidad de la base.

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Bases Combinadas

ZAPATA CONTINUA: Disposicin similar a la Viga de Fundacin, aunque trasmite carga continua lineal o uniforme (de un tabique)

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Zapata combinada en T

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Formas de secciones transversales Para el diseo transversal hay varias

alternativas:

Considerar la base totalmente rgida transversalmente.

El hormign de la viga de nervio se puede unir en pendiente con los bordes extremos inferiores de la zapata.

Combinar el nervio con una losa o placa de fundacin.

Resultando una viga T invertida.

Disear la base con seccin rectangular constante en todo el largo.

La viga queda incorporada en el espesor de la losa. 7

RIGIDEZ RELATIVA Unidad elstica entre

suelo y cimiento:

[1/cm] Base Rgida:

L1 x < 1,75 / 2 = 0,88 yL2 x < 1,75

L1: Longitud del voladizo L2: Longitud del tramo central E: Mdulo de elasticidad del hormign b: Ancho de la zapata Ks: Coeficiente de balasto de suelo I = b0.h3/12: Momento de inercia de la zapata (nervio sombreado); 8

Longitud adimensional b.b.b.b.Li Si el cimiento es rgido respecto al suelo, el valor

de bbbb es bajo, mientras que si el suelo es rgido respecto del cimiento, bbbb ser mayor.

La respuesta de las presiones del suelo ante las bases combinadas depende de la rigidez relativa suelo-cimiento y de la ubicacin y distancia entre las columnas. Factor bbbb....Li

CRITERIOS ACI 336 ACI 336.2R-88 Reapproved 2002

Usan la letra llll en lugar de bbbb

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Rigidez de las bases combinadas

Vara la ley de distribucin de tensiones en el suelo.

Bases Combinadas Rgidas.Se asume una distribucin uniforme o lineal

de las presiones de suelo.

Bases Combinadas Flexibles. Si la viga o nervio de unin entre bases

resulta flexible, se deben aplicar las hiptesis de vigas apoyadas en un medio o lecho elstico.

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: Recordar

Presin Variable

Presin Uniforme

Deformacin Uniforme

Deformacin Variable

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Slo si la fundacin es muy flexible, es vlido considerar la distribucin de esfuerzos en el suelo igual a la presin aplicada sobre la fundacin.

Esfuerzos en el terreno - con dos rigideces diferentesReacciones en el terreno:

Problema de Rigidez Relativa Suelo Sub-estructura Estructura.

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Solicitaciones en Bases Combinadas Flexibles

Concentran los esfuerzos en el suelo debajo de la zonas de apoyo de las

columnas.

Se calculan como Vigas sobre Lecho Elstico.

Si la base es flexible y adems las columnas se ubican en sus extremos, las presiones en los puntos de apoyo de columnas son muy elevadas y

fcilmente superarn la tensin admisible del terreno. 13

Solicitaciones en Bases Combinadas Rgidas

Presiones segn ubicacin de columnas y magnitud relativa de sus cargas.

La respuesta de las presiones del suelo depende de la ubicacin de las columnas. Pueden ser:

a) Bases combinadas con voladizos - Columnas Internas

b) Bases combinadas sin voladizos - Columnas Extremas

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Anlisis de esfuerzos zapata combinada rectangular

Base combinada muy rgida con voladizos

(columnas internas): Caso de rigidez mxima del

cimiento, el suelo reacciona mediante presin constante (o lineal).

La base acta como una viga simplemente apoyada en las columnas (sin asientos diferenciales).

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Esquema esttico para el dimensionamiento de la viga de conexin.

Segn ACI 318-05:b L/20 b 45 cm.

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Cargas iguales o aproximadas (P1 P2)Si las columnas poseen diferencias pequeas de cargas, las longitudes de la base debern ser tales que la resultante de reaccin del suelo, coincida con la resultante de las fuerzas que transmiten las columnas.

Cargas muy diferentes (P1 P2)En este caso se puede efectuar una combinacin de base con voladizos y forma trapezoidal o rectangular. Los lados B1 y B2 se calculan aplicando equilibrio de momentos.Un mtodo es considerar dos tringulos. En estos dos tringulos, las incgnitas son los lados a21 y a22 (B1 y B2).

Ecuacin 1:

Ecuacin 2: 17

Cargas iguales o aproximadas (Q1 Q2): rea CimentacinA = Q1 + Q2 / qadm. Neta

= B x L

Posicin Resultante M1 = 0 =>

- (Q1 + Q2).X+Q2.L3 = 0;R = - (Q1 + Q2)

X = Q2.L3 / (Q1 + Q2)

Condicin distribucin Uniforme de Tensiones

L / 2 = L2+X

L = L1 + L2 + L3;L2: depende de LneaMedianera

B = A / L

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Cargas muy diferentes (Q1 Q2) rea Cimentacin

A = (Q1 + Q2) / qadm. Neta == .(B1 + B2). L

Posicin de la Resultante M2 = 0 =>-(Q1+ Q2).X +Q2.L3 = 0;R= -(Q1+ Q2)

X = Q2.L3 / (Q1 + Q2)

Propiedades del TrapezoideL/3 Q1.L1 + Q2.(L3 +L1) R1.L/3

R2. 2/3 L = 0;

R = R1 + R2 = - (Q1 + Q2);L = L1 + L2 + L3;

Q1.L1 + Q2.(L3 +L1) R1.L/3 + (Q1 +Q2 + R1 ). 2/3 (L1 + L2 + L3) = 0

Q1.L1 + Q2.(L3 +L1) + 2/3 (Q1 +Q2). (L1 + L2 + L3) + 1/3 R1. (L1 + L2 + L3) = 0

Q1.(5L1+2L2+2L3) + Q2.(5L1+2L2+5L3) +

R1.(L1+L2+L3) = 0

Con los valores conocidos de A, L, X, L3 y L2; se tantean las incgnitas B1 y B2

R2 R1

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Solicitaciones en bases combinadas rgidas El anlisis de las distintas formas de las bases resultan de

suponerlas rgidas, es decir con reaccin del suelo uniforme o lineal.

El estudio de las solicitaciones se realiza de forma similar al de una viga sobre dos apoyos con carga distribuida linealmente.

Las cargas corresponden a las presiones del terreno, que podrn ser constantes o linealmente variables, segn la forma de la zapata en planta y de la magnitud relativa de las cargas de las columnas.

Si las columnas tienen cargas similares, se pueden disear bases simtricas, dado que el baricentro de fuerzas (resultante de las cargas), coincide con el baricentro de formas.

Si la resultante de las cargas difiere del baricentro del cimiento, pueden inducirse asientos diferenciales por rotacin de la base (se debera considerar el cedimiento del vnculo en los esfuerzos de la estructura). 21

SOLICITACIONES En bases combinadas, los esfuerzos de corte son muy

elevados y generalmente: Q es el esfuerzo que impone las dimensiones definitivas de

la viga. El punzonamiento de las columnas gobierna el espesor.

La determinacin de las solicitaciones (corte, momento flector y punzonado) depende principalmente de la rigidez de la base combinada. Se debe determinar la rigidez antes de comenzar el clculo

para elegir la metodologa mas adecuada.

La presin que ejerce el terreno sobre una base combinada, puede ser uniforme, variable linealmente o

muy concentrada en las columnas. Dependiendo de la rigidez relativa de las bases, que

tambin depende de la inercia flexional del nervio que une las columnas y del suelo.

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Platea o Losa de Cimentacin

Estructura de fundacin superficial de gran rea de contacto, que puede transmitir

simultneamente los esfuerzos de varias lneas de columnas y de muros de carga.

Cuando la capacidad de carga del suelo es relativamente baja, las bases aisladas resultan demasiado grandes y superpuestas como para ser viables. 23

PLATEAS

Se calculan como zapatas combinadas de gran tamao diseadas para repartir lo ms uniformemente posible las cargas al terreno.

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Continua

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