Selección del modelo de cálculo - Interacción terreno estructura.



El modelo de cálculo debe aproximar lo más posible la distribución real de presiones bajo la cimentación, ya que de ella dependen los esfuerzos finales producidos. Sin embargo, las distribuciones reales no son conocidas con precisión, ya que son relativamente escasas las medidas realizadas y resulta dudosa la extrapolación de unos casos a otros. A pesar de ello se han podido definir unos comportamientos generales que pueden servir de orientación.

Tal como se deduce de la teoría de la elasticidad y han confirmado las medidas en casos reales, una cimentación rígida produce elevadas concentraciones de presiones en los bordes (fig. 4.30 a), las cuales pueden ser 2 6 3 veces mayores que las existentes en la parte central. 

Fig. 4.30 Variación de las presiones de contacto, según el tipo de terreno.

Sin embargo, para que puedan mantenerse tales tensiones es necesario que el terreno posea una considerable resistencia. Este caso se da, por ejemplo, en cimentaciones superficiales sobre arena floja a media, la cual fluye lateralmente (fig. 430 b), produciéndose una redistribución de presiones hacia un reparto más homogéneo. Un fenómeno semejante se produce en arcillas blandas a cualquier profundidad.

Una situación algo diferente se produce en arcillas fisuradas o de rotura frágil cuya resistencia desciende casi a cero bruscamente, concentrándose las tensiones en la parte central de la cimentación donde existe una gran resistencia por efecto del confinamiento (fig. 4.30 c).

Dado que el modelo de Winkler tiende a suavizar las presiones de borde, llevando en cimentaciones flexibles a distribuciones convexas (presiones mayores en el centro), su utilización estará indicada en los casos de cimentaciones rígidas superficiales sobre arenas flojas a medias o cimentaciones flexibles a cualquier profundidad en terrenos granulares o cohesivos.

Por el contrario, el modelo elástico es más apropiado en cimentaciones a profundidad en suelos granulares o en cimentaciones rígidas sobre suelos cohesivos. También en aquellos casos en que por la existencia de fuertes cargas de borde sea previsible una distribución de presiones cóncava hacia abajo.

Para apreciar la influencia del método de cálculo se muestra en la fig. 4.31 un ejemplo de una losa de 18,30 x 45,73 m2 con una carga total de 13.110 t.

Según se considere una distribución convexa o cóncava, con variaciones en los bordes respecto a la uniforme del orden del 20%, se llega a momentos 8 veces mayores en el centro de la losa. El ejemplo puede ser excesivamente desfavorable, pero no por ello merece menos atención.

Resulta interesante advertir que la práctica usual de adoptar una distribución uniforme o lineal de presiones, proporciona unos esfuerzos intermedios entre soluciones tan dispares. 

Fig. 4.31  Comparación entre los momentos flectores producidos por distintas distribuciones de presiones.


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