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

INTRODUCCIONLas cimentaciones con losas son principalmente del tipo superficial , y son una de los cuatro tipos principales de cimentaciones superficiales :

1).- ZAPATAS RECTANGULARES COMBINADAS:En varios casos, la carga soportada por una columna y la capacidad de carga del suelo son tales que el diseo estndar de una zapata aislada requerir una extensin de la cimentacion de la columna mas all del limite del predio. En tal caso, una sola cimentacion rectangular soporta dos o mas columnas como muestra la figura

Si se conoce la presin neta permisible del suelo, el tamao de la cimentacion (B x L ) se puede calcular de la siguiente manera :

2).- ZAPATAS TRAPEZOIDAL COMBINADA:Se usa muchas veces como una cimentacion aislada para una columna que soporta una gran carga donde el espacio es reducido.

El dimensionamiento trapezoidal de la cimentacion que distribuir la presin uniforme sobre el suelo se calcula de la forma siguiente

3).- ZAPATA EN VOLADIZO:En este tipo de construccin de zapata combinada, utiliza una viga para conectar una cimentacion de columna excntrica cargada con la cimentacion de una columna interior tan como se muestra en la figura :

Las zapata 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 columnas es grande

4).- LOSAS DE CIMENTACION:Este tipo de cimentacion es una zapata combinada que cubre toda la superficie bajo una estructura que soporta varias columnas y muros :

Las losas de cimentacion se prefieren a veces para suelos de baja capacidad de carga pero que tienen que soportar grandes esfuerzos de columnas y muros

TIPOS COMUNES DE LOSAS DE CIMENTACION

Los tipos de losas de cimentaciones mas comnmente usados son :Placa Plana Losa de espesor uniformePlaca Plana con mayor espesor bajo las columnasPlacas con vigas y losas , las vigas corren en ambas direcciones, y las columnas su localizan en la interseccin de las vigasLosas con muros de stano como parte de la placa , los muros actan como rigidizadores de la losa.

Placa Plana - Losa de espesor uniforme

Placa Plana con mayor espesor bajo las columnas

Placa con vigas y losas

Losas con muros de stano como parte de la placa

CAPACIDAD DE CARGA DE LOSAS PARA CIMENTACIONESLas losas de cimentacin deben ser diseadas para limitar los asentamientos a una cantidad tolerable.La capacidad de carga total ultima de una losa de cimentacin se determina con la misma ecuacin usada para cimentaciones superficiales:

La capacidad ultima neta : es para restar el efecto del esta determinada por :

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 un 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 se obtiene sustituyendo la ecuaciones 5.10 en la ecuacin anterior: