Ejemplo de losa de cimentación
Este ejemplo se basa en el modelo "Guía de inicio rápido – Hormigón completo", instalado automáticamente en la carpeta predeterminada ProtaDataXXXX.
En este ejemplo insertaremos una losa de cimentación y luego una losa de cimentación sobre pilotes debajo del núcleo de muros de cortante del ascensor.
La losa de cimentación se crea como losas y luego se analiza mediante el Análisis de cimentación por elementos finitos.
Ajustes de diseño de cimentación y modelado de la losa de cimentación
>> Asegúrese de que el Análisis del Edificio se complete correctamente.
>> Vaya a Ajustes de diseño de cimentación > pestaña General . Estos ajustes generalmente afectan el análisis y diseño FE de la losa de cimentación.
>> Cambie Tensión admisible del suelo a 150 kN/m2 > Haga clic en Aceptar para guardar y salir.
>> Vaya a la vista Planta: 0 (Plano) – ya que todos los elementos de cimentación solo pueden modelarse en la Planta 0 (nivel de cimentación).
>> Cree una losa de recubrimiento de 400 mm de espesor dentro del núcleo del ascensor (Tipo 1, Recubrimiento = 100 mm y Carga permanente/sobrecarga = 0)
Coeficiente de subrasante del suelo (rigidez del suelo) se obtiene automáticamente de Ajustes de diseño de cimentación. El usuario puede marcar " Definido por el usuario" e ingresar manualmente un coeficiente diferente.
>> Cree losas en voladizo de 500 mm de ancho alrededor del borde del núcleo (cambie a Tipo 12 y haga clic a lo largo del borde del muro del núcleo)
También se puede crear losas de cualquier forma usando la función Borde de losa/columna
Análisis FE de losa de cimentación
Ahora se puede analizar la losa de cimentación.
>> Desde la pestaña Análisis > haga clic en Análisis FE de losa de cimentación
Usar los valores de reacción de subrasante asignados a las losas para las verificaciones de tensión del suelo : Si está marcada, se usará el coeficiente de subrasante definido por el usuario en Propiedades de la losa.
Las opciones de malla son similares a las opciones de Análisis FE de piso.
>> Haga clic en Malla y análisis de piso
Se mostrará el modelo analítico FE con la malla de losa resultante y las cargas de la superestructura aplicadas.
Las fuerzas del muro del núcleo provenientes de la superestructura se evalúan automáticamente y se transfieren como fuerzas axiales y momentos nodales, mostrados con flechas rojas.
>> Haga clic Aceptar para aceptar el análisis y cerrar la ventana de malla.
>> Verifique que la Tensión admisible del suelo sea 150 kN/m2.
>> Haga clic en Mostrar modelo analítico
Modelo analítico FE para mostrar resultados
El cuadro de diálogo de Análisis FE de piso se cerrará y el Vista de Modelo FE de Cimentación se creará.
>> Haga clic en la Vista de Modelo FE de Cimentación & aparecerán las cintas de opciones del Modelo Analítico asociado.
Como alternativa, la vista de Modelo FE de Cimentación se puede crear yendo a la pestaña Análisis > lista desplegable Modelo Analítico > seleccione "Modelo FE de Cimentación"
>> Para tener una vista menos recargada con las cargas nodales ocultas, vaya a la pestaña Miembro > Desactive las cargas nodales 
>> Vaya a la pestaña Contornos > Seleccione Contornos de umbral
>> En la lista Efectos a la derecha de la pantalla, desplácese hacia abajo para ubicar y seleccionar Presión del Suelo (como se muestra arriba)
>> En la lista Combinaciones de Carga más a la derecha de la pantalla, seleccione la combinación de carga G+Q (como se muestra arriba)
Los contornos de umbral muestran las áreas donde la presión del suelo resultante pasa en Verde & falla / está sobreesforzada en Rojo.
Dado que se grafica la combinación de carga factorada, la presión del suelo admisible se multiplicará por el factor último de 1.25 predeterminado en los ajustes de Diseño de Cimentación, es decir, 150 (esfuerzo admisible) x 1.25 = 187.5 kN/m2. La presión del suelo real se comparará con esta presión del suelo admisible factorada en el contorno de umbral.
Verificamos primero la presión del suelo para asegurarnos de que el suelo no esté sobreesforzado, antes incluso de revisar los requisitos de acero.
Coloque el cursor del mouse sobre cualquier malla & la presión del suelo se mostrará en cada extremo de la malla.
Es necesario aumentar el tamaño de la losa de cimentación para disminuir la presión del suelo resultante y que pase, como se muestra en los siguientes pasos:
>> Vaya a la vista en planta ST 0 haciendo clic en la pestaña Planta: 0 (Vista en Planta)
>> Aumente el tamaño de la losa de cimentación incrementando la longitud del voladizo a 1100 mm (seleccione cada losa individual > abra Propiedades > pestaña Voladizo > cambie L-Cant > haga clic en Actualizar > Cerrar)
>> Luego vuelva a ejecutar el análisis de Losa de Cimentación FE. De manera similar, vaya al Modelo FE de Cimentación > pestaña Contornos > verifique el Umbral de Presión del Suelo. La presión del suelo ahora debería pasar (todo en verde)
>> La losa de cimentación ahora se puede diseñar de la misma manera que las losas malladas por elementos finitos, visualizando los contornos As (d).
Por ejemplo, haga clic en Contornos & seleccione As(d)1-bot (como se muestra abajo)
El diseño de la losa de cimentación es similar al de una losa plana. El procedimiento de diseño se puede resumir de la siguiente manera:
- Mostrar & examinar los distintos contornos de área de acero requerida, & especificar contornos de área de acero definidos por el usuario y/o de umbral.
- Crear franjas de losa FE (franja de banda fija) para automatizar la selección de armaduras, si se prefiere.
- Se debe realizar la verificación de punzonamiento de columna para todas las columnas & muros discretos (no muros núcleo combinados). Vaya a la pestaña Diseño > Verificación de Punzonamiento de Columna > Consulte Verificación de Punzonamiento para Losa de Cimentación
Consulte este artículo y el manual de losas planas adjunto para más detalles: Trabajar con Losas Planas
El modelo de alambre de los elementos (p. ej., columna) se basa en el centroide de la sección
Informes de losa de cimentación
Los informes correspondientes se pueden obtener yendo a la Planos e Informes cinta de opciones > Informes del menú desplegable :
- Informe de verificaciones de preanálisis – Propiedades del suelo : contiene los datos de la cimentación, como la capacidad portante del suelo, el coeficiente de reacción del subsuelo, las cargas totales, y las presiones promedio y máxima del suelo.
- Informe de cimentación por elementos finitos : contiene los resultados del análisis por elementos finitos, los datos de nodos y láminas de elementos finitos, el cálculo de diseño de la armadura de franjas de losa, varios diagramas de contornos y las verificaciones de cortante por punzonamiento.
- Informe de reacciones en la base : imprime las fuerzas del análisis de cimentación de columnas y muros transferidas a las losas de cimentación. Estas fuerzas se obtienen de las reacciones en la base del modelo analítico del Análisis del edificio.
Ejemplo de losa de cimentación con pilotes
Cambiaremos la losa de cimentación a una losa de cimentación con pilotes.
Para una losa de cimentación con pilotes, se debe modelar una sola losa; es decir, no se puede dividir la losa en distintas piezas.
Creación de una losa de cimentación con pilotes mediante Polilínea rectangular
>> Vaya a la vista Planta: 0 (Vista en Planta) – ya que todos los elementos de cimentación solo se pueden modelar en la Planta 0 (nivel de cimentación).
>> Cree una polilínea rectangular (como se muestra arriba). Este será el contorno de la losa de cimentación con pilotes.
También puede usar la función Polilínea para crear una forma irregular de la losa de cimentación con pilotes. Consulte: Trabajar con el borde de losa/columna >> Cree una 400mm de espesor de losa de recubrimiento dentro del núcleo del ascensor (Tipo 1, Recubrimiento = 100mm y Carga muerta/impuesta = 0)
Creación de pilotes
>> Elimine cualquier zapata corrida y zapata aislada existente (ya que se ignorará la capacidad portante del suelo)
>> Seleccione la losa de cimentación luego haga clic derecho y seleccione Insertar pilote
>> Se le pedirá que seleccione el punto de referencia del pilote. Haga clic izquierdo en la esquina inferior izquierda, en la intersección de GL B/2.
Después de seleccionar el punto de referencia, el Propiedades del pilote cuadro de diálogo se utiliza para posicionar los pilotes. Se muestra una vista previa del diseño para facilitar este proceso.
>> Ingrese Excentricidades, Ex & Ey = 0 mm. Esto significa que el primer pilote estará exactamente en la posición del punto de referencia seleccionado.
>> Ingrese el Espaciamiento de pilotes, Sx & Sy = 1250 mm. Esto dará como resultado una disposición regular de pilotes con un espaciamiento de 1250 mm en la vista en planta horizontal y vertical.
>> Ingrese la Carga de trabajo segura a compresión = 300 kN
Si desea especificar una ubicación diferente para el pilote, deberá editar la posición del pilote (Ex, Ey) después de crearlo, seleccionando cada pilote a su vez > Clic derecho > Propiedades.
La carga de trabajo segura del pilote para las combinaciones verticales se factorizará según se indica en la parte inferior del cuadro de diálogo.
Análisis de losa de cimentación con pilotes por elementos finitos e informe de pilotes
>> Ejecute Análisis de losa de cimentación por elementos finitos
>> Marque ‘Ignorar la Capacidad Portante del Suelo’ (como se muestra arriba)
Esto significa que la losa de cimentación se apoya completamente en los pilotes, sin ninguna contribución del suelo. Entonces funcionará como un cabezal de pilotes.
Si esta opción está desmarcada, la losa de cimentación también se apoyará sobre el suelo. En ese caso, se espera que las fuerzas resultantes en los pilotes disminuyan, ya que la carga se comparte con la losa “no suspendida”.
Como alternativa, puede ingresar un valor muy pequeño para el Coeficiente de Balasto del Suelo, es decir, la rigidez del suelo (ejemplo 0.01)
>> Haga clic en Malla de Losa y Análisis > OK para cerrar el cuadro de diálogo de mallado tras un mallado exitoso
>> Haga clic en Informe de Resultados de Pilotes en la pestaña Procesos de Posanálisis e Informes
>> Elija las opciones predeterminadas en Opciones del Informe de Pilotes > OK > Se generará el informe (ejemplo a continuación)
La capacidad del pilote es la Carga de Compresión de Trabajo Segura multiplicada por el Factor de Resistencia Última en Ajustes de Cimentación, es decir, 300 kN x 1.25 = 375 kN
Si hay pilotes que fallan, la solución puede ser aumentar la capacidad de compresión del pilote, aumentar el número de pilotes o ambas cosas
>> Cierre la Vista Previa del Informe
>> Haga clic en Mostrar Modelo Analítico en la pestaña Procesos de Posanálisis e Informes > se creará una nueva vista del Modelo de Cimentación FE
>> Haga clic en la Modelo de Cimentación FE vista, y aparecerán las cintas de opciones del Modelo Analítico asociadas.
>> Vaya a la pestaña Contornos > Desactivar todos los Contornos para obtener una vista más clara (como se muestra abajo)
>> Vaya a la pestaña Miembros > Desactive "Cargas" > Esto desactivará todas las cargas nodales de la superestructura para una mejor visualización (como se muestra abajo)
>> Active " Fuerzas de Pilotes" > Esto activará la visualización de las Fuerzas de Pilotes
>> Seleccione la 1.ª combinación de carga G+Q, de modo que las fuerzas de pilotes se mostrarán ahora para esta combinación de carga seleccionada
>> Seleccione Envolvente (mín.) y Envolvente (máx.) – lo que mostrará los valores mínimo y máximo de todas las combinaciones de carga (como se muestra abajo)
Un valor negativo del pilote indica compresión y un valor positivo indica tensión. Estos valores se comprobarán con el límite de compresión o tensión correspondiente.
Los pilotes se codificarán por color para reflejar Aprobado en Verde o Fallido en Rojo. Estos son los mismos valores y límites que se muestran en el Informe de Resultados de Pilotes.
>> La losa de cimentación (ahora totalmente suspendida) puede diseñarse de la misma manera que las losas malladas por Elementos Finitos, visualizando los contornos de As (d) en la pestaña Contornos.
El diseño de losas de cimentación pilotadas es similar al de una losa plana. Consulte este artículo y el manual adjunto de losas planas para más detalles: Trabajar con Losas Planas
No se pueden realizar comprobaciones de punzonamiento para la cimentación de losa pilotada, ya que el perímetro de corte es complejo y está influenciado por la ubicación irregular de los pilotes.
>> Haga clic en la vista Planta : 0 (Plan)
>> Vaya a la pestaña Revisión > Haga clic en Interrogación Visual
>> Seleccione Estado de capacidad del pilote para Criterios de coloreado > OK
El estado de capacidad del pilote se mostrará como arriba, es decir Verde = APROBADO, Ámbar = > 90 % de capacidad y Rojo = Falla
Cambio de las propiedades del pilote
Las propiedades y la ubicación de los pilotes se pueden cambiar:
>> Asegúrese de ir a la vista Planta: 0 (Planta)
>> Seleccione un solo pilote o mantenga presionada la tecla CTRL para seleccionar varios pilotes
Alternativamente, puede ir a las opciones de Filtro de selección 
en la pestaña Modelado y activar solo Pilotes, después de lo cual será fácil hacer clic y arrastrar una ventana para seleccionar solo los pilotes.
en la pestaña Modelado y activar solo Pilotes, después de lo cual será fácil hacer clic y arrastrar una ventana para seleccionar solo los pilotes. >> Clic derecho > Elegir Propiedades
Esto abrirá nuevamente el cuadro de diálogo Propiedades del pilote.
Ahora puede cambiar las propiedades de los pilotes, como el tamaño, la ubicación (Excentricidades) y la carga de trabajo segura.
Después de cambiar las propiedades de los pilotes, asegúrese de volver a ejecutar el Análisis de cimentación FE. No es necesario volver a ejecutar el Análisis del edificio si no hay cambios en la superestructura (por ejemplo, tamaños de elementos o cargas)
Liberar el nodo superior de la columna en las direcciones X e Y para el modelo de cimentación FE
Opción activada:
- Los nodos superiores de las columnas quedan libres para moverse y rotar. Se considera el efecto del momento del arranque de la columna y la losa de cimentación rotará.
- Los resultados se acercan más a la hipótesis de un cabezal de pilotes completamente rígido.
- Debido al efecto de los momentos, las fuerzas axiales de los pilotes serán considerablemente diferentes entre sí.
- En general, este puede ser un enfoque más conservador para obtener las fuerzas máximas en los pilotes, ya que los momentos harán que los pilotes más alejados del arranque de la columna tengan cargas axiales más altas.
Opción desactivada:
- Los nodos superiores de las columnas quedan restringidos en las traslaciones X e Y.
- Se obtiene una rotación mínima de la losa o el cabezal de pilotes, ya que el momento del arranque de la columna se ignora esencialmente.
- Las fuerzas axiales de los pilotes son más cercanas entre sí, es decir, están más distribuidas de manera uniforme.
Grabación del webinar de losa de cimentación
El siguiente webinar aborda los procedimientos básicos de modelado, análisis y diseño de una losa de cimentación de ejemplo mediante ProtaStructure: