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viernes, 19 de octubre de 2012

DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS LOSAS PARA CIMENTACIONES.

El diseño estructural de las losas de cimentación se efectúa por dos métodos convencionales: el método rígido convencional y el método flexible aproximado.

Los métodos de diferencias finitas y de elemento finito también se usan, pero esta sección sólo cubre los conceptos básicos de los dos primeros métodos de diseño.

1. Método rígido convencional.
2. Método flexible aproximado.

viernes, 12 de octubre de 2012

OBSERVACIONES DE ASENTAMIENTOS EN CAMPO PARA LOSAS DE CIMENTACIÓN.

Varias observaciones de asentamientos en campo de losas de cimentación deben consukarse en la literatura técnica. En esta sección se comparan los asentamientos observados de algunas losas de cimentación construidas sobre depósitos de suelo granular con los obtenidos con las ecuaciones (5.12) y (5.13).

Meyerhof (1965) compiló los asentamientos máximos observados en losas de cimentación construidas sobre arena y grava, los cuales se muestran en la tabla 5.1. En la ecuación (5.13), si el factor de profundidad, 1 + O.33(Df/B), se supone aproximadamente igual a 1,


La tabla 5.2 muestra una comparación cte los asentamientos máximos observados de la tabla 5.1 y los asentamientos obtenidos con la ecuación (5.19). Para los casos considerados, la razón de Se calculada / Se obsevada varía entre 084 y 3.6. El cálculo de la capacidad de carga neta admisible con la ecuación (5.12) o (5.13) dará un valor seguro y conservador.

TABLA 5.1  Asentamiento observado maximo en losas de cimentacion sobre arena y grava.


Stuart y Graham (1975) reportaron el caso del edificio del Instituto Ashby de la Universidad Queens en Belfast, Irlanda, cuya construcción comenzó en agosto de 1960. El edificio está soportado por una losa de cimentación de 180 pies (longitud) x 65 pies (ancho). La figura 5.5a muestra un diagrama esquemático de la sección transversal del edificio. La naturaleza del subsuelo junto con los valores de la resistencia por penetración estándar en campo al sur del edificio, se muestran en la figura 5.5b. La base de la losa se construyó aproximadamente 20 pies abajo de la superficie del terreno.

La variación del número de penetración estándar corregido con la profundidad se muestra en la tabla 5.3. Note que el valor Ncor promedio entre el fondo de la losa y una profundidad de 30 pies ( = B/2) es aproximadamente 17. Los ingenieros estimaron para la carga muerta y viva [ec. (5.16)] neta promedio al nivel de la losa de cimentación un valor de 3360 lb/pies2. De la ec. (5.13),


Sustituyendo los valores apropiados en la ecuación (5.20) se obtiene el asentamiento en el extremo sur del edificio: 


Su construcción se terminó en febrero de 1964. La figura 5.6 muestra la variación del asentamiento medio de la losa en el extremo sui: En 1972 (ocho años después de la terminación del edificio) el asentamiento medio era de 055 pulgadas. El asentamiento estimado de 0.72 puig es entonces aproximadamente 30% mayor que el real observado.

TABLA 5.2 Comparación de asentamientos observados y calculados




FIGURA 5.5 Edificio Ashby Institute de la Universidad Queens,
según Stuart y Graham (1975): (a) sección transversal del edificio; (b) condjcion del subsuelo en el
extremo sur


TABLA 5.3 Determinación de la resistencia estándar a penetración corregida

FIGURA 5.6 Asentamiento medio en el extremo sur de la losa de cimentación, según Stuart y Graham (1975)

lunes, 8 de octubre de 2012

ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES DE LOSAS PARA CIMENTACIONES.

El Comité 336 (1988) del American Concrete Institute sugirió el siguiente método para calcular el asentamiento diferencial de las losas de cimentación. De acuerdo con este método, el factor de rigidez (KY) se cacula como 



El término E'Ib espresar como


Con base en el valor de KY la razón (δ) del asentamiento diferencial al asentamiento total se estima de la siguiente manera:





jueves, 4 de octubre de 2012

TIPOS COMUNES DE LOSAS PARA CIMENTACIONES.

Varios tipos de losas para cimentaciones se usan actualmente. Algunos de los tipos más comunes se muestran esquemáticamente en la figura 5.2 e incluyen:

FIGURA 5.2 Tipos de losas de cimentación: (a) losa plana

1. Placa plana (figura 5.2a). La losa es de espesor uniforme.
2. Placa plana con mayor espesor bajo las columnas (figura 5.2b).
3. Vigas y losa (figura 5.2c). Las vigas corren en ambas direcciones y las columnas se localizan en la intersección de las vigas.
4. Losa con muros de sótano como parte de la placa (figura 5.2d). Los muros actúan como rigidizadores de la losa.

Las losas de cimentación en ocasiones son soportadas por pilotes, que ayudan a reducir el asentamiento de una estructura construida sobre suelo altamente compresible. Cuando el nivel freático es alto, las losas se colocan a menudo sobre pilotes para controlar la flotabilidad.

lunes, 1 de octubre de 2012

Zapata en voladizo y Losa de cimentación.



Zapata en voladizo: Este tipo de construcción de zapata combinada usa una contratrabe para conectar una cimentación de columna excéntricamente cargada con la cimentación de una columna interior (figura 5.ld). Las zapatas en voladizo se usan en vez de las zapatas combinadas trapezoidales o rectangulares cuando la capacidad de apoyo admisible del suelo es alta y las distancias entre las columnas es grande.


FIG. 5.1 (a) Zapata en Viga voladiza.

Losa de cimentación: Este tipo de cimentación es una zapata combinada que cubre toda la superficie bajo una estructura que soporta varias columnas y muros (figura 5.la). Las losas de cimentación se prefieren a veces para suelos de baja capacidad de carga pero que tienen que soportar grandes cargas de columnas y/o muros. Bajo ciertas condiciones, las zapatas corridas tienen que cubrir más de la mitad de la superficie bajo un edificio, y entonces las losas de cimentación resultan más económicas. 


FIG. 5.1 (a) Zapatas Combinadas.


martes, 25 de septiembre de 2012

LOSAS PARA CIMENTACIONES: Introducción.



Las cimentaciones con losas son principalmente de tipo superficial y son uno de cuatro tipos principales de zapatas combinados (véase la figura 5.la). Se da a continuación un resumen breve de las zapatas combinadas y de los métodos para calcular sus dimensiones: 


FIG. 5.1 (a) Zapatas Combinadas.

miércoles, 30 de mayo de 2012

Zapatas con block o losas de cimentación - Detalles constructivos.



Paramoldear la zapata corrida, previamente se tendrán los niveles de desplante, las alturas de la zapata y contratrabe.

Cuanto más profunda sea la cimentación, el ancho de la cepa tendrá más dimensión, para poder maniobrar sin dificultad en la elaboración de la cimbra.

Figura 9-15. Zapatas con block o losas de cimentación

domingo, 29 de abril de 2012

El cimiento de losa corrida.


Este  se  considera  apropiado para paredes de mayor altura.  Para construcciones  de un piso  y un
terreno firme, por lo general no será mayor de 20 x 30 cm con  tres varillas # 3 a lo  largo y # 2 espa-
ciadas a distancias uniformes no mayores de 20 centímetros (ver Fig. 35).

La  varilla debe quedar dentro de hormigón cubierta con una capa de 75  cm en la parte inferior (si no hay sello), y en la parte  lateral  se separa 5 cm de la tierra, para que cumpla su  función y  además quede protegida para evitar  que se herrumbre. Cuando  hay  un  sello  de 5  cm de concreto, el  recubrimiento  en  la  parte  inferior sera de 3 cm (ver Fig. 13).

Las esquinas son las zonas más afectadas cuando tiembla y por esta  razón se  doblas las varillas en las esquinas haciéndolas continuas.

Otro método consiste en cortar las varillas en las esquinas y  uniones de paredes y hacerle ganchos y agregar un cabo o escuadra # 3 como empalme (ver Fig, 14).


martes, 16 de agosto de 2011

LOSAS CON NERVIOS O VIGAS EN T: Encofrados para suelos de plantas:


Como su nombre indica, estas losas pierden su solución de continuidad en las vigas que forman en realidad sus elementos resistente. Se pueden encofrar primero las vigas y después adosarles los tableros de las losas del suelo, o construir totalmente el encofrado de una sola vez. Esto no tiene más importancia que variar el sistema de apoyo del encofrado de losa. En el primer caso, las carreras de las vigas estarán ya montadas y habrá que contar con ellas al montar el tablero de la losa. En el según- do caso, no.
Estas carreras se colocan para que en ellas se apoyen los extremos de los barrotes del tablero de la losa.

Como puede comprenderse, deben soportar la mayor parte del peso de la losa.

Para descargar del peso que reciben los encofrados de las vigas y sus puntales, se suelen colocar unos tableros a modo de viguetas, en el mismo sentido de las carreras, que van colocadas a una distancia de unos 0,80 a 120 m, aproximadamente, variando esta distancia, como es natural, en función del peso que deben soportar. 


Cuando se tiene necesidad de obtener viguetas de cierta Iongitud, se deben empalmar éstas, pero teniendo la precaución de que se verifique esa unión a testa y siempre sobre un puntal.

Suelos de losas macizas abovadadas.

Este tipo de suelos no suele ser muy corriente, por lo engorroso que resulta su encofrado. La principal dificultad estriba, naturalmente, en darle la adecuada forma. Es más corriente esta forma abovedada en cubiertas sobre todo de grandes edificaciones, almacenes, tinglados, etc., por lo que remitimos al lector al capítulo que, más adelante, trata de CUBIERTAS.

Suelos de losas de hormigón armado.

El encofrado de este tipo de losas, apoyadas en muros de hormigón, mampostería o fábrica de ladrillo, o bien en vigas sobre pilares, es sencillo. Bastará con tableros corrientes sobre los cuates se situarán las armaduras 1 recalzadas con cuadradillos de hormigón prefabricados y otros elementos que luego quedarán embutidos en la obra, por lo que se prescribe que sean tacos de madera.

Se debe tener siempre presente que esta clase de losas tiene un peso considerable, por lo que debemos asegurar el sistema de encofrado mediante un buen apeo.

jueves, 24 de febrero de 2011

Contrucción de Losas Nervadas de Hormigón en 1 y 2 Direcciones:

El encofrado para este tipo de losas será el mismo que para las losas macizas, con la diferencia de que sobre el tablero del encofrado de la losa se deben clavar complementos, tales como cerámica o plastoformo, dejando los nervios libres de acuerdo al ancho especificado en planos. (ver Figura 40)
 
Figura 40. Detalle de encofrado losa nervada

FUENTE: http://www.ingenierocivilinfo.com

Contracción de Losas Maciza de Hormigón.

Se deberá encofrar toda la superficie de la losa teniendo en cuenta que se debe dar la respectiva contra-flecha en la parte central de la losa.

Colocar tablas de 1 ” lado a lado en sentido transversal al encofrado de las vigas, las que estarán apoyadas sobre soleras de 2 ” x 2 ”. La soleras estarán colocadas cada 80 cm apoyadas sobre vigas de soporte de  2 ” x 4 ” previamente apuntalados con bolillos, los cuales estarán apoyados sobre cuñas de madera que servirán para nivelar el encofrado.
 
Figura 39. Encofrado losa maciza

FUENTE: http://www.ingenierocivilinfo.com

LOSA ALIVIANADA: Doblado y montaje de armaduras, Colocado del hormigón

Las losas alivianadas no requieren de un encofrado, ya que las viguetas están diseñadas para soportar el peso del hormigón al momento del vaciado, pero en luces grandes, estas deben estar apoyadas sobre soleras de 2 ” x 4 ” ubicadas cada 2 m  previamente apuntaladas.

Doblado y montaje de armaduras:

 El doblado y cortado de las armaduras será realizado de acuerdo a las medidas de los planos estructurales.

La armadura longitudinal será colocada sobre galletas. Los fierros de la armadura transversal serán sujetados a los fierros de la armadura longitudinal con la separación indicada en los planos estructurales.

Todas las intersecciones de las armaduras deben ser amarradas con alambre.

Colocado del hormigón:

El hormigón será vaciado de acuerdo con las especificaciones de preparación y puesta en obra del hormigón.

Al momento del vaciado se deberá colocar caballetes de madera sobre el encofrado de la losa. Son tablas colocadas en forma de  “ T ” para mantener el espesor deseado de la losa. Estos caballetes serán sujetados al encofrado de la losa por medio de alambres para evitar que se muevan durante el vaciado y serán retirados una vez que la losa haya sido nivelada. El nivelado de la mezcla será realizado con reglas metálicas y un frotachado grueso.

Desencofrado:

El desencofrado de la losa será realizado cuando el hormigón haya alcanzado la resistencia cilíndrica (28 días).

Curado:

El curado de la losa será realizado por lo menos durante los primeros de 7 días después del vaciado. Se colocará arena sobre la superficie de la losa para luego ser completamente mojada, lo que ayudará a mantener la humedad de la misma.

FUENTE: http://www.ingenierocivilinfo.com 

18 Modelos diferentes de Losas Nervadas.


Mediante los coeficientes adimensionales de las tablas (d , m), se pueden calcular la defexión
máxima de la losa ( D), y los momentos flectores positivos y negativos máximos (M) en las
dos direcciones, por unidad de ancho de la losa.

18 Modelos diferentes de Losas Macizas.


Es importante notar que, dependiendo de las diferentes condiciones de borde, es posible que algunos modelos de losas carezcan de determinados tipos de momentos flectores (fundamentalmente los momentos flectores negativos de apoyo cuando es posible la rotación alrededor de la línea de apoyo, y momentos flectores positivos o negativos en los bordes libres de las losas).

En otros casos, es necesario definir dos momentos flectores del mismo tipo para describir su variabilidad a lo largo de la losa (dos momentos flectores positivos y dos momentos flectores negativos en los bordes sustentados, en losas con un borde en voladizo).

Diseño de Losas Macizas y Nervadas Rectangulares Sustentadas Perimetralmente en Vigas.

Existen tablas para el diseño de losas, desarrolladas por diferentes autores, que facilitan el análisis y el diseño de las losas de geometrías y estados de carga más comunes, basadas en la mayor parte de los casos en la Teoría de Placas.

Se Mostraran  tablas en las proximas Entradas para el diseño de losas ( Macizas, Nervadas ) sustentadas perimetralmente en vigas de mayor peralte que las losas (de este modo nos aseguramos que las deflexiones en las vigas no tienen gran influencia sobre el comportamiento de las losas), sometidas a cargas uniformemente distribuidas. El tipo de sustentación está definido por las condiciones de borde de las losas.

Para el modelamiento de las losas macizas se ha utilizado el  Método de los Elementos
Finitos basado en la Teoría de Placas, el mismo que se recomienda para analizar losas macizas de geometrías, estados de carga o condiciones de borde especiales, que no aparezcan en las tablas. Otra alternativa de análisis podría ser el uso del  Método de las
Diferencias Finitas.

Para modelar las losas nervadas se ha utilizado el  Análisis Matricial de Estructuras tradicional, para estructuras conformadas por barras rectas espaciales bajo la hipótesis de que el efecto de flexión es dominante sobre las deformaciones de cortante y torsión.

Las tablas para losas nervadas constituyen una novedad importante con respecto a otras publicaciones similares. Las deformaciones y los momentos flectores que se obtienen en el modelo de losas nervadas son generalmente mayores que los valores obtenidos en losas macizas, debido a que los momentos torsores en las placas se transforman en momentos flectores en los nervios.

 
En las tablas publicadas a continuación se presentan tres tipos genéricos de condiciones de  borde:

 
  • El  empotramiento se lo emplea para modelar la  continuidad de la losa en el borde seleccionado, usualmente proporcionada por otra losa contigua de dimensiones comparables, proporcionada por un muro extremo integrado a la losa como los que se tienen en los subsuelos de las edificaciones, o proporcionada por una viga de borde de gran rigidez torsional (de gran sección y dimensiones transversales).
 
  • El apoyo con rotación alrededor de un eje se utiliza para modelar la presencia de una viga de borde de dimensiones normales (de peralte mayor al de la losa, pero no una viga de gran peralte ni una viga de gran sección transversal) sin losa contigua, o para modelar la presencia de un muro no integrado  a la losa (usualmente muros de otro material).
 

  • El borde libre modela la inexistencia de una viga de borde de mayor peralte que la losa, la inexistencia de una losa contigua,  y la inexistencia de un muro  de hormigón integrado a la losa, que provean apoyo y continuidad.

Losas Bidireccionales Macizas.

Cuando las Losas se sustentan en dos direcciones ortogonales, se desarrollan esfuerzos en ambas direcciones, recibiendo el nombre de Losas Bidireccionales.

La Ecuacion General que describe el comportamiento de las Lozas Bidireccionales macizas, de espesor constante, es conocida como la Ecuación de Lagrange o Ecuacion de Placas, que se presenta a continuación.


Donde:  

w :   ordenada de la elástica de deformación de la placa en un punto de coordenadas (x, y)
D :   rigidez a la flexión de la placa, análoga al producto E . I en vigas
E :   módulo de elasticidad longitudinal del hormigón
h :   espesor de la placa
m :   coeficiente de Poisson del hormigón (su valor está comprendido entre 0.15 y 0.20)

La ecuación de Lagrange utiliza como fundamento la Ley de Deformación Plana de Kirchhoff que  establece que  una placa plana delgada, sometida a cargas perpendiculares a su plano principal, se deformará de modo que todos los puntos materiales que pertenecen a una recta normal a la superficie sin de formarse permanecerán dentro de la correspondiente  recta normal a la superficie deformada (la versión simplificada para vigas diría que  las secciones transversales planas antes de la deformación permanecen planas después de la deformación).

Las solicitaciones unitarias internas que se desarrollan en las placas quedan definidas por las siguientes expresiones.


Donde:

mx :   momento flector alrededor del eje x, por unidad de ancho de losa
my :   momento flector alrededor del eje y, por unidad de ancho de losa
mxy :   momento torsor, por unidad de ancho de losa
vx :   esfuerzo cortante en la dirección x, por unidad de ancho de losa
vy :   esfuerzo cortante en la dirección y, por unidad de ancho de losa

Es importante notar que las deformaciones producidas por flexión en una de las direcciones generan esfuerzos flexionantes en la dirección perpendicular debido al efecto de Poisson. También debe tomarse en consideración de que simultáneamente a la flexión en  las dos direcciones, aparecen momentos torsionantes que actúan sobre la losa.

Las dos primeras ecuaciones son análogas a la Ecuación General de la Flexión en Vigas, pero se incluye la deformación provocada por los momentos flexionantes transversales.

Las solicitaciones de diseño para las losas bidireccionales dependen de las cargas y las condiciones de apoyo. Existen tablas de diseño de losas para las cargas y las condiciones de apoyo (o de carencia de apoyo) más frecuentes (empotramiento o continuidad total; apoyo fijo con posibilidad de rotación; borde libre o voladizo), y en casos de geometrías y cargas excepcionales se pueden utilizar los métodos de las Diferencias Finitas o de los Elementos Finitos.

Losas Unidireccionales.

Las Losas Unidireccionales se comportan básicamente como vigas anchas, que se suelen diseñar tomando como referencia una franja de ancho unitario (un metro de ancho). Existen consideraciones adicionales que serán estudiadas en su momento.

Cuando las losas rectangulares se apoyan en dos extremos opuestos, y carecen de apoyo en los otros dos bordes restantes, trabajan y se diseñan como losas unidireccionales.

 
Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relación largo / ancho es mayor o igual a 2, la losa trabaja fundamentalmente en la dirección más corta, y se la suele diseñar unidireccionalmente, aunque se debe proveer un mínimo de armado en la dirección ortogonal (dirección larga), particularmente en la zona cercana a los apoyos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (tracción en las fibras superiores). Los momentos positivos en la dirección larga son generalmente pequeños, pero también deben ser tornados en consideración.


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