Diseo de Losa de Fundacin sobre Lecho Elstico
UNIVERSIDAD TCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERA
CARRERA DE INGENIERA CIVIL
MENCIN ESTRUCTURASDISEO DE LOSA DE FUNDACIN SOBRE LECHO
ELSTICOCIMENTACIN PARA UNA BATERA DE SILOS DE ALMACENAMIENTO
AUTOR: Rafael Milan Alarcn Leytn FECHA DE DEFENSA: 17 de julio
de 2007DESCRIPTORES: Losa de fundacin, lecho elstico, mdulo de
reaccin de la subrasante, batera de silos de almacenamiento,
interaccin suelo estructura.REA: Ingeniera civil Diseo de
estructurasNo. DE PGINAS: 318 pginasRESUMENGeneralmente, se han
dedicado varios estudios tanto al diseo como a la construccin de la
estructura misma de los silos, y se ha prestado muy poca atencin a
la implementacin de las fundaciones que sostienen dichas
estructuras. Debido a ello, en los ltimos aos, se observ grandes
inclinaciones e incluso derrumbes de bateras completas de silos,
que significaron una gran prdida econmica y que pudieron incluso
ocasionar serios daos materiales y humanos. Resulta entonces
imperioso realizar un estudio detenido de las probables
configuraciones de las estructuras de fundacin, que podran
implementarse en los casos que nos interesen. En el presente
proyecto se centrar el estudio en la fundacin tipo losa. Debe
tenerse en cuenta que la proyeccin de una losa de fundacin no
soluciona por s misma todo el problema sino que esta debe ser
convenientemente idealizada, es decir, el lecho de fundacin debe
ser previamente definido con la mayor precisin posible. Es tambin
necesario, realizar un estudio mucho mas profundo del perfil del
suelo, llegando a estratos del subsuelo que nos permita conocer el
comportamiento general del terreno y as poder pronosticar de mejor
manera la respuesta y comportamiento del mismo a la accin de las
cargas a las que ser sometido.
El presente proyecto propone el diseo de un losa de fundacin,
que soporte a toda la batera de silos y adems de ello permita la
operacin eficiente de los sistemas de llenado y vaciado automticos
que se describen en el proyecto. Para este objetivo se presenta un
mtodo que pretende simular el comportamiento elstico esperado del
terreno de fundacin a travs de la modelacin del esquema estructural
del mismo discretizado en soportes elsticos de rigidez determinada
por el mdulo de reaccin de la subrasante y aplicados a elementos
tipo placa que forman el cuerpo mismo de la losa de fundacin, cuyo
comportamiento ser posteriormente analizado con elementos finitos.
Si bien el mtodo centra su aplicacin en una losa de fundacin, el
mismo podr ser aplicado en zapatas corridas o combinadas que
cumplan con los requisitos que se describen a lo largo del
desarrollo del tema. Se enfoca la aplicacin del mtodo a una losa de
fundacin que soportar a una batera de silos de almacenamiento de
grano de soya. Se determinar al mismo tiempo, con los recursos y
material de laboratorio de suelos, todas las caractersticas del
terreno de fundacin necesarias para conocer los parmetros de diseo
requeridos. En el anlisis y diseo de estructuras, el clculo de las
presiones en el suelo soportante y la localizacin de las fuerzas
resultantes en los elementos de fundacin son de vital importancia
para garantizar la estabilidad y buen comportamiento del conjunto
estructural bajo la accin de las cargas solicitantes. Cuando una
fuerza o un sistema de fuerzas es transmitido al suelo, ya sea a
travs de una cimentacin rgida o una flexible, en la base de la
misma acta una presin de contacto cuya magnitud total es igual a la
carga total que soporta toda el rea. La distribucin de esta presin
de contacto sobre el rea de soporte depende tanto de las
propiedades fsicas del suelo que soporta las cargas como de las
propiedades elsticas de la fundacin. A travs del anlisis de la
respuesta del suelo a la imposicin de cargas (deformaciones) y
analizando la distribucin de estas presiones al interior mismo del
terreno, se podr determinar el mdulo de reaccin de la subrasante
adecuado, efectuar los ajustes pertinentes al valor obtenido
teniendo en cuenta la interaccin suelo estructura, para finalmente
determinar la rigidez que se le otorgar a cada apoyo elstico que
simular el comportamiento del suelo con la ayuda de un programa
computacional a travs del anlisis por elementos finitos.Definidos
los parmetros geomtricos, tipos de carga impuestos, condiciones y
combinaciones de carga, caractersticas propias de los materiales
empleados y, asignados los valores de las rigideces a los resortes,
se proceder a realizar el clculo de la estructura estudiada.
Los resultados nos permitirn obtener los momentos flexionantes
necesarios par el diseo de la losa de fundacin.CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONESA travs de la comparacin validacin que se muestra en
el Apndice, observamos que el mtodo planteado logra simular, de
manera bastante aproximada, el comportamiento que se podra esperar
del terreno, por lo que los resultados obtenidos se consideran
aceptables. Se recomienda prestar especial atencin a la modelacin
geomtrica de cualquier estructura que se desee analizar con la
ayuda de un paquete computacional, adems de indagar o estar
familiarizado con el entorno mismo del software. Para realizar el
anlisis de variacin de presiones, dependiendo las condiciones
propias del problema que se desee estudiar, se podr recurrir a las
ecuaciones fundamentales propuestas por Boussinesq Westergaard segn
se juzgue conveniente, adecuando tanto las condiciones de borde,
carga y forma de la fundacin.
En el caso de suelos granulares, ser importante contar con
pruebas y resultados de ensayos de penetracin standard, pues
constituye un parmetro importante a considerar en diversos clculos.
En caso de existir estratos compresibles en estratos subyacentes al
nivel de desplante (tal como es el caso de suelos cohesivos) deber
analizarse tambin los asentamientos por consolidacin, a fin de
realizar los ajustes necesarios a los resortes considerados y
respectivos procesos de iteracin hasta obtener ptima convergencia
en los resultados.
