Ejemplo de cálculo de fundaciones aisladas según la normativa ACI 318-08 utilizando el programa GeoFootings 1.1.0

El proyecto de una fundación superficial puede ser dividido en dos partes fundamentales: Verificaciones de servicio: Seguridad al volcamiento. Seguridad al deslizamiento. Comparación de las máximas presiones de contacto respecto a las admisibles. Estas se realizan con las solicitaciones de servicio no mayoradas, es decir las generadas por cagas del tipo D,L,W y E en las combinaciones de diseño. Verificaciones estructurales o de diseño. Control dimensional. Verificación al corte. Verificación al punzonamiento. Dimensionamiento de armaduras. Estas se realizan con las solicitaciones mayoradas como indicado en el 9.2.1 del ACI 318-08 www.sigma-ingenieria.com

Verificaciones de servicio: Para efectuar estas verificaciones es necesario conocer la distribución de las presiones de contato. Para el cálculo de las mismas consideraremos las siguientes hipótesis: La fundación no se deforma al transmitir las cargas al suelo, y como consecuencia la distribución de presiones dependerá solamente de la magnitud y excentricidad de la carga actuante. Plantearemos las ecuaciones generales de equilibrio para el caso de flexión compuesta oblicua para la determinación de las presiones de contacto, considerando el hecho que el terreno se comporta como “material no resistente a la tracción”. www.sigma-ingenieria.com

Verificaciones de servicio: Seguridad al volcamiento: Determinamos los momentos volcadores según las dos direcciones x-x e y-y. Estos son producidos por: Excentricidad del esfuerzo vertical N. Momentos Mx e My transmitidos por la estructura. Fuerzas horizontales Hx e Hy actuantes al pie de la columna (cara suporior de la fundación) las cuales generan momentos volcadores respecto al los ejes de volcamiento situados en el plano de apoyo de la fundación. Determinamos los momentos estabilizantes según las dos direcciones x-x e y-y. Momento del esfuerzo vertical N respecto al eje de volcamiento Momento del peso propio de la fundación respecto al eje de volcamiento. Momento del terreno que se encuentra sobre la fundación, respecto al eje de volcamiento. Una vez calculados el momento volcador y el momento estabilizante para cada dirección , definimos el factor de seguridad Mestab/Mvolc. www.sigma-ingenieria.com

Verificaciones de servicio: Seguridad al deslizamiento: Determinamos la fuerza de deslizamiento total H a partir de sus dos componentes Hx e Hy. Determinamos la fuerza resistente total producida por la fricción total entre la base y el terreno de apoyo de la fundación. La fuerza vertical total es producida por: El esfuerzo vertical N. El peso propio de la fundación. El peso del terreno sobre la fundación . Una vez calculada la fuerza de deslizamiento y la fuerza resistente, definimos el factor de seguridad Fresist./Mdesliz. www.sigma-ingenieria.com

Verificaciones de servicio: Control de la presión máxima de contacto. Determinamos la misma considerando las ecuaciones generales de equilibrio y teniendo en cuenta que el terreno es un material “no resistente a la tracción”. Esto significa que en los casos en que la resultante de las fuerzas verticales pasa afuera del “nucleo central”, la sección efectiva se reduce ya que las tensiones de tracción no pueden desarrollarse. El cálculo, para el caso general de flexión oblicua (existencia de Mx y My), resulta muy laborioso ya que según la excentricidad de la carga, el volumen de tensiones puede tomar distintas formas. GeoFootings utiliza un algoritmo diseñado especialmente para esta finalidad. www.sigma-ingenieria.com

Verificaciones de servicio: Determinación de la presión admisible del terreno. Cálculamos la presión admisible de la fundación a partir de la “carga última” calculada con los parámetros geológicos del terreno donde apoya la misma. Para realizar esto, utilizamos la formulación de Brinch-Hansen y seleccionamos un coeficiente de seguridad adecuado, generalmente igual a 3. Debemos establecer “a priori” las dimensiones de la fundación para determinar los factores de la fórmula, asi como también calcular la inclinación de la carga y la excentricidad para aplicar los coeficientes correctivos a la misma. Todo esto debe realizarse para todas las combinaciones de servicio. www.sigma-ingenieria.com

Vemos ahora como el problema puede ser resuelto mediante la utilización de GeoFootings. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Ingreso de datos: La pantalla inicial del programa nos permite ingresar las dimensiones de la fundación, excentricidad de la columna, y en la sección: Datos del terreno, los parámetros geotécnicos del terreno. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Ingreso de datos: Ahora pasamos a la opción: Solicitaciones para ingresar las mismas indicando para cada combinación si se trata de una combinación de servicio o de diseño. El programa realizará las verificaciones según corresponda una vez presionado el botón: Calcular. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Resultados de servicio: La pantalla principal nos muestra los valores más desfavorables indicando también el número de la combinación para la cual se verifica esta condición. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Resultados de servicio: En el menú Servicio, podemos acceder a los resultados detallados para cada una de las combinaciones, sea del cálculo de la presión límite que de las verificaciones de equilibrio. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Verificación estructural: En la opción materiales, seleccionamos las características de los materiales, recubrimientos, etc. El programa seleccionará las combinaciones señaladas como “de diseño”, y realizará las verificaciones estructurales. www.sigma-ingenieria.com

GeoFootings – Verificación estructural: En el menú Diseño, seleccionamos Proyectación de armaduras, y el programa nos muestra el resumen de las verificaciones de diseño para todas las combinaciones de diseño ingresadas, y el detalle de la verificación para cada una de ellas. Los resultados pueden ser exportados para su posterior procesamiento en formato de hoja de cálculo. www.sigma-ingenieria.com