losas de cimentacionlgarza/cimentaciones/dec5.pdf · losa de cimentación maciza flexible...

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LOSAS DECIMENTACION

+ 50% de área

Asentamientos totales altos x+Rigidez

Compensación o Subcompensación

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REQUISITOS ESENCIALES

� Centro de gravedad debe coincidir con la resultante de las cargas

� Suelos homogéneos y estratigrafía paralela a losa

� Se requiere ISE

TIPOS DE LOSASTIPOS DE LOSASTIPOS DE LOSASTIPOS DE LOSAS

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Losas LargasLosas LargasLosas LargasLosas Largas

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Plano

Cimentacion

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ANALISIS COMPARATIVO DE LA VARIACIÓN ANALISIS COMPARATIVO DE LA VARIACIÓN ANALISIS COMPARATIVO DE LA VARIACIÓN ANALISIS COMPARATIVO DE LA VARIACIÓN DE PARAMETROS EN LA INTERACCION DE PARAMETROS EN LA INTERACCION DE PARAMETROS EN LA INTERACCION DE PARAMETROS EN LA INTERACCION

SUELO ESTRUCTURASUELO ESTRUCTURASUELO ESTRUCTURASUELO ESTRUCTURA

CARLOS MARIO LOTEROCARLOS MARIO LOTEROCARLOS MARIO LOTEROCARLOS MARIO LOTEROCARLOS DIAZ TABARESCARLOS DIAZ TABARESCARLOS DIAZ TABARESCARLOS DIAZ TABARES

DIRECTOR: LUIS GARZA VASQUEZ. I.C., M.IDIRECTOR: LUIS GARZA VASQUEZ. I.C., M.IDIRECTOR: LUIS GARZA VASQUEZ. I.C., M.IDIRECTOR: LUIS GARZA VASQUEZ. I.C., M.IUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLINSEDE MEDELLINSEDE MEDELLINSEDE MEDELLINFACULTAD DE MINASFACULTAD DE MINASFACULTAD DE MINASFACULTAD DE MINASINGENIERIA CIVIL 1997INGENIERIA CIVIL 1997INGENIERIA CIVIL 1997INGENIERIA CIVIL 1997

DESCRIPCION DEL PROYECTODESCRIPCION DEL PROYECTODESCRIPCION DEL PROYECTODESCRIPCION DEL PROYECTO

� Edificio el Mirador del Lago Guatape

� Estructura en perfiles de acero

� Estratigrafía complicada

� Losa en cajon subcompensada

� Profundidad de desplante 1.70m

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ESTRATIGRAFIAESTRATIGRAFIAESTRATIGRAFIAESTRATIGRAFIA

Arena Arcillo-Limoso

10m

20m

C=1.0Kg/cmC=1.0Kg/cmC=1.0Kg/cmC=1.0Kg/cm*3*3*3*3Mv=0.003cm*3/KgC=0.8Kg/cmC=0.8Kg/cmC=0.8Kg/cmC=0.8Kg/cm*3*3*3*3

Mv=0.0018cm*3/Kg

PRIMER ESTRATO

• 27% < W < 40%• LL= 57%• LP= 42%• %F Finos= 47%• Resistencia a compresiónsimple 1.3Kg/cm2

SEGUNDO ESTRATO

• 28% < W < 35%• LL= 50%• LP= 40%• En general posee propiedades

similares al estrato superior

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LOSA DE CIMENTACION EN SUELO LOSA DE CIMENTACION EN SUELO LOSA DE CIMENTACION EN SUELO LOSA DE CIMENTACION EN SUELO COHESIVOCOHESIVOCOHESIVOCOHESIVO

• ANALISIS PLANOANALISIS PLANOANALISIS PLANOANALISIS PLANOISE 93 (Extrapolación por métodos de imágenes)

• ANALISIS TRIDIMENSIONALANALISIS TRIDIMENSIONALANALISIS TRIDIMENSIONALANALISIS TRIDIMENSIONALISE 3D ISE 3D ISE 3D ISE 3D (Suelo como medio continuo)(Suelo como medio continuo)(Suelo como medio continuo)(Suelo como medio continuo)WINKLER WINKLER WINKLER WINKLER ( Coeficiente de balasto)( Coeficiente de balasto)( Coeficiente de balasto)( Coeficiente de balasto)

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Bowlws J., Foundation Analysis and Design, McGraw Hill,1988

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RESUMEN DE RESULTADOS

ISE 3DISE 3DISE 3DISE 3D WINKLERWINKLERWINKLERWINKLER

ISE 93ISE 93ISE 93ISE 93

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CUANTIAS DEL ACEROCUANTIAS DEL ACEROCUANTIAS DEL ACEROCUANTIAS DEL ACERO

ISE 93Kg/m2

ISE 3 DKg/m2

WINKLERKg/m2

69,26 36,94 24,57

Conservadora Racional y Segura Menor e insegura

CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN ARCILLAARCILLAARCILLAARCILLA

� ISE 93 conservador

� Winkler hipótesis errónea

� ISE 3D recomendable

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INSTRUMENTACION DE CAMPOINSTRUMENTACION DE CAMPOINSTRUMENTACION DE CAMPOINSTRUMENTACION DE CAMPO

� Control de asentamientos.

� Inferencia de esfuerzos en la losa, según proceso constructivo.

PUNTOS PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOSPUNTOS PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOSPUNTOS PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOSPUNTOS PARA CONTROL DE ASENTAMIENTOS

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SUPERFICIES DE ASENTAMIENTOSSUPERFICIES DE ASENTAMIENTOSSUPERFICIES DE ASENTAMIENTOSSUPERFICIES DE ASENTAMIENTOSPROGRESIVOSPROGRESIVOSPROGRESIVOSPROGRESIVOS

VISITA # 1VISITA # 1VISITA # 1VISITA # 1 VISITA # 2VISITA # 2VISITA # 2VISITA # 2

PUNTOS DE CONTROL PUNTOS DE CONTROL PUNTOS DE CONTROL PUNTOS DE CONTROL DE EXTENSOMETRIADE EXTENSOMETRIADE EXTENSOMETRIADE EXTENSOMETRIA

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LECTURA DE EXTENSOMETRIALECTURA DE EXTENSOMETRIALECTURA DE EXTENSOMETRIALECTURA DE EXTENSOMETRIA

� Microdeformaciones obtenidas promedio: 0.004 - 0.002

� Microdeformaciones a las cuales falla el hormigón: 0.003

� Lecturas tomadas son erroneas

CAUSAS DE ERRORCAUSAS DE ERRORCAUSAS DE ERRORCAUSAS DE ERROR� Bajo número de extensometros

� Equipo de medición poco adecuado

� Agentes externos agresivos

� Posible campo magnético rodeando el terreno

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LOSA DE CIMENTACION EN LOSA DE CIMENTACION EN LOSA DE CIMENTACION EN LOSA DE CIMENTACION EN SUELO GRANULARSUELO GRANULARSUELO GRANULARSUELO GRANULAR

� ANALISIS PLANO : No

� ISE 3D Mv constanteMv variable

� WINKLER

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RESUMEN RESULTADOSRESUMEN RESULTADOSRESUMEN RESULTADOSRESUMEN RESULTADOSCIMIENTO DIAGRAMA DE MOMENTOSCIMIENTO DIAGRAMA DE MOMENTOSCIMIENTO DIAGRAMA DE MOMENTOSCIMIENTO DIAGRAMA DE MOMENTOS

ISE 3DISE 3DISE 3DISE 3D----Mv cteMv cteMv cteMv cte WINKLERWINKLERWINKLERWINKLERISE 3DISE 3DISE 3DISE 3D----Mv VariableMv VariableMv VariableMv Variable

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CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN CONCLUSIONES LOSA EN ARENAARENAARENAARENA

� ISE 3D- WINKLER : indiferente

� Mv VARIABLE- Mv CONSTANTE: Similares luego, Mv CTE

LOSAS EN CASAS 1 Y 2 PISOSLOSAS EN CASAS 1 Y 2 PISOSLOSAS EN CASAS 1 Y 2 PISOSLOSAS EN CASAS 1 Y 2 PISOS

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APLICACIÓN PARA MUROS ESTRUCTURALES

�Control de daños�A partir de la Norma NSR-98

SUELOS ESTUDIADOS

� Duros: Aluvión mv≈≈≈≈0.001cm2/Kgf

� Intermedios: Residuales mv≈≈≈≈0.01cm2/Kgf

� Blandos: Arcillas mv≈≈≈≈0.1cm2/Kgf

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MODELO DE LA ESTRUCTURA

� Muros 0.20m� Columnas 0.30x0.60m� Losas aligeradas 0.35m� Sismo FHE una dirección� Sismo NSR-98� Losa de cimentación maciza flexible 0.4,rígida 0.7 y muy rígida 1.0m

Figura 1.Planta delEdificio

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Figura 2.Elevación General delEdificio

DESPLAZAMIENTO PARA DIFERENTES TIPOS DE SUELO LOSA FLEXIBLE

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

Desplazamiento (cm)

Altu

ra e

difi

cio

(m)

Edificio Empotrado

Suelo Duro

Suelo Intermedio

Suelo Blando

Modelo Deriva máx (%H)

Empotrado 0.65 %

S. duro 0.96 %

S. Intermedio 1.13 %

S. Blando 1.21 %

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DESPLAZAMIENTO PARA DIFERENTES TIPOS DE SUELO LOSA RÍGIDA

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Desplazamiento (cm)

Altu

ra e

dif

icio

(m)

Edificio Empotrado

Suelo Duro

Suelo Intermedio

Suelo Blando

Modelo Deriva máx (%H)

Empotrado 0.65 %

S. duro 0.75 %

S. Intermedio 0.77 %

S. Blando 0.78 %

DESPLAZAMIENTO PARA DIFERENTES TIPOS DE SUELO

LOSA MUY RIGIDA

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Desplazamiento (cm)

Altu

ra e

difi

cio

(m) Edificio Empotrado

Suelo Duro

Suelo Intermedio

Suelo Blando

Modelo Deriva máx

(%H)

Empotrado 0.65 %

S. duro 0.69 %

S. Intermedio 0.69 %

S. Blando 0.69 %

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DESPLAZAMIENTO PARA DIFERENTES RIGIDECES DE LOSA

SUELO DURO mv = 0.001 cm2/Kgf

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Desplazamiento (cm)

Alt

ura

ed

ific

io (

m)

Empotrado

Losa Flexible

Losa Rígida

Losa Muy Rígida

Modelo Deriva máx (%H)

Empotrado 0.65 %

Losa Muy Rigida 0.69 %

Losa rígida 0.75 %

Losa Flexible 0.96 %

DESPLAZAMIENTO PARA DIRFERENTES RIGIDECES DE LOSA

SUELO INTERMEDIO mv = 0.01 cm2/Kgf

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

Desplazamiento (cm)

Alt

ura

ed

ific

io (

m)

Empotrado

Losa Flexible

Losa Rígida

Losa Muy Rígida

Modelo Deriva máx (%H)

Empotrado 0.65 %

Losa Muy Rigida 0.69 %

Losa rígida 0.77 %

Losa Flexible 1.13 %

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DESPLAZAMIENTO PARA DIFERENTES RIGIDECES DE LOSA

SUELO BLANDO mv = 0.1 cm2/Kgf

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

Desplazamiento (cm)

Alt

ura

ed

ific

io (

m)

Empotrado

Losa Flexible

Losa Rígida

Losa Muy Rígida

Modelo Deriva máx

(%H)

Empotrado 0.65 %

Losa Muy Rigida 0.69 %

Losa rígida 0.77 %

Losa Flexible 1.21 %

Para control de deriva las losas deben ser muy rígidas

CONCLUSIÓN

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Momentos Sísmicos en ton-men la base de los Muros

Suelo DuroSuelo

IntermedioSuelo

BlandoEmpotrado

Losa Flexible

Losa Rígida

Losa Muy Rígida

5.290 5.290 5.290

2.203

1.935 2.1641.923

2.160 2.2702.054

2.251 2.290

Los momentos se redistribuyen por la acción de la losa

Momentos en la Losa de Cimentación [kN.m]

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-0.800

-0.600

-0.400

-0.200

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

ESFUERZOS EN EL SUELOModelo Empotrado

Muro

Intermedio

Columnas

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

ESFUERZOS EN EL SUELOLosa Muy Rigida Sobre Suelo Duro

Muro

Intermedio

Columnas

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0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

ESFUERZOS EN EL SUELOLosa Flexible Sobre Suelo Intermedio

Muro

Intermedio

Columnas

Momentos en Columnas [ton-m] para los tres primeros pisos

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ASENTAMIENTOS EN LA CIMENTACION

-80.000

-70.000

-60.000

-50.000

-40.000

-30.000

-20.000

-10.000

0.000

10.000

Empotrado

Columnas

Intermedio

Muro

Columnas

Intermedio

Muro

Losa Rigida

Suelo Duro

Losa Flexible Suelo

Intermedio

Empotrado

COMPARACIÓN CON EL MÉTODO DE WINKLER

� Simplificación usual utilizada� Disponible en los programas

comerciales� Relaciona el asentamiento de la

cimentación con una constante de resorte

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OBTENCIÓN DEL MÓDULO DE REACCIÓN DE SUBRASANTE

Asentamientos Segun ISE

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

1 2 3 4 5 6 7

AS

EN

TA

MIE

NT

O [

mm

]

Col

Inter

Muro

Eje

Asentamientos Segun Winkler

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

1 2 3 4 5 6 7

AS

EN

TA

MIE

NT

O [

mm

]

Col

Inter

Muro

Eje

COMPARACIÓN DE ASENTAMIENTOS

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DESPLAZAMIENTOS PARA DIFERENTES TIPOS DE SUELO LOSA RIGIDA

0

5

10

15

20

25

30

35

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

DESPLAZAMIENTOS (cm)

AL

TU

RA

(m

)

Edificio Empotrado

Suelo Duro

Suelo Intermedio

Suelo Blando

Const. De Winkler

Modelo Deriva máx (%H)Empotrado 0.65 %S. duro 0.75 %S. Intermedio 0.77 %S. Blando 0.78 %Cons. Winkler 0.78%

COMPARACIÓN DE DESPLAZAMIENTOS

Empotrado

Losa flexible

Losa rígida

Losa muy rígida

ISE

Winkler

5.290

1.935

2.160

2.201

2.251

COMPARACIÓN DE MOMENTOS SÍSMICOS EN LA

BASE DE LOS MUROSTon-m

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COMPARACIÓN DE MOMENTOSEN LA LOSA

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CONCLUSIONES

� Comportamiento del muro adecuado si la losa es rígida

� Se requiere ISE

EJEMPLO LOSA DE EJEMPLO LOSA DE EJEMPLO LOSA DE EJEMPLO LOSA DE CIMENTACIONCIMENTACIONCIMENTACIONCIMENTACION

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