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DISEÑO DE LOSA DE FUNDACIÓN SOBRE LECHO ELÁSTICO CIMENTACIÓN PARA UNA BATERÍA DE SILOS DE ALMACENAMIENTO

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DISEÑO DE LOSA DE FUNDACIÓN SOBRE LECHO ELÁSTICO CIMENTACIÓN PARA UNA BATERÍA DE SILOS DE ALMACENAMIENTO
DISEÑO DE LOSA DE FUNDACIÓN SOBRE LECHO ELÁSTICO CIMENTACIÓN PARA UNA BATERÍA DE SILOS DE ALMACENAMIENTO

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL


TEMA


DISEÑO DE LOSA DE FUNDACIÓN SOBRE LECHO ELÁSTICO CIMENTACIÓN PARA UNA BATERÍA DE SILOS DE ALMACENAMIENTO


AUTOR:                         Rafael Milan Alarcón Leytón
FECHA DE DEFENSA:     17 de julio de 2007
DESCRIPTORES: Losa de fundación, lecho elástico, módulo de reacción de la subrasante, batería de silos de almacenamiento, interacción suelo – estructura.
ÁREA: Ingeniería civil – Diseño de estructuras
No. DE PÁGINAS: 318 páginas

RESUMEN
Generalmente, se han dedicado varios estudios tanto al diseño como a la construcción de la estructura misma de los silos, y se ha prestado muy poca atención a la implementación de las fundaciones que sostienen dichas estructuras. Debido a ello, en los últimos años, se observó grandes inclinaciones e incluso derrumbes de baterías completas de silos, que significaron una gran pérdida económica y que pudieron incluso ocasionar serios daños materiales y humanos. Resulta entonces imperioso realizar un estudio detenido de las probables configuraciones de las estructuras de fundación, que podrían implementarse en los casos que nos interesen. En el presente proyecto se centrará el estudio en la fundación tipo losa. Debe tenerse en cuenta que la proyección de una losa de fundación no soluciona por sí misma todo el problema sino que esta debe ser convenientemente idealizada, es decir, el lecho de fundación debe ser previamente definido con la mayor precisión posible. Es también 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 así poder pronosticar de mejor manera la respuesta y comportamiento del mismo a la acción de las cargas a las que será sometido.

El presente proyecto propone el diseño de un losa de fundación, que soporte a toda la batería de silos y además de ello permita la operación eficiente de los sistemas de llenado y vaciado automáticos que se describen en el proyecto. Para este objetivo se presenta un método que pretende simular el comportamiento elástico esperado del terreno de fundación a través de la modelación del esquema estructural del mismo discretizado en soportes elásticos de rigidez determinada por el módulo de reacción de la subrasante y aplicados a elementos tipo placa que forman el cuerpo mismo de la losa de fundación, cuyo comportamiento será posteriormente analizado con elementos finitos. Si bien el método centra su aplicación en una losa de fundación, el mismo podrá 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 aplicación del método a una losa de fundación que soportará a una batería de silos de almacenamiento de grano de soya. Se determinará al mismo tiempo, con los recursos y material de laboratorio de suelos, todas las características del terreno de fundación necesarias para conocer los parámetros de diseño requeridos.

En el análisis y diseño de estructuras, el cálculo de las presiones en el suelo soportante y la localización de las fuerzas resultantes en los elementos de fundación son de vital importancia para garantizar la estabilidad y buen comportamiento del conjunto estructural bajo la acción de las cargas solicitantes. Cuando una fuerza o un sistema de fuerzas es transmitido al suelo, ya sea a través de una cimentación rígida o una flexible, en la base de la misma actúa una presión de contacto cuya magnitud total es igual a la carga total que soporta toda el área. La distribución de esta presión de contacto sobre el área de soporte depende tanto de las propiedades físicas del suelo que soporta las cargas como de las propiedades elásticas de la fundación. A través del análisis de la respuesta del suelo a la imposición de cargas (deformaciones) y analizando la distribución de estas presiones al interior mismo del terreno, se podrá determinar el módulo de reacción de la subrasante adecuado, efectuar los ajustes pertinentes al valor obtenido teniendo en cuenta la interacción suelo – estructura, para finalmente determinar la rigidez que se le otorgará a cada apoyo elástico que simulará el comportamiento del suelo con la ayuda de un programa computacional a través del análisis por elementos finitos.
Definidos los parámetros geométricos, tipos de carga impuestos, condiciones y combinaciones de carga, características propias de los materiales empleados y, asignados los valores de las rigideces a los resortes, se procederá a realizar el cálculo de la estructura estudiada.
Los resultados nos permitirán obtener los momentos flexionantes necesarios par el diseño de la losa de fundación.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

A través de la comparación – validación que se muestra en el Apéndice, observamos que el método planteado logra simular, de manera bastante aproximada, el comportamiento que se podría esperar del terreno, por lo que los resultados obtenidos se consideran aceptables. Se recomienda prestar especial atención a la modelación geométrica de cualquier estructura que se desee analizar con la ayuda de un paquete computacional, además de indagar o estar familiarizado con el entorno mismo del software. Para realizar el análisis de variación de presiones, dependiendo las condiciones propias del problema que se desee estudiar, se podrá recurrir a las ecuaciones fundamentales propuestas por Boussinesq ó Westergaard según se juzgue conveniente, adecuando tanto las condiciones de borde, carga y forma de la fundación.
En el caso de suelos granulares, será importante contar con pruebas y resultados de ensayos de penetración standard, pues constituye un parámetro importante a considerar en diversos cálculos. En caso de existir estratos compresibles en estratos subyacentes al nivel de desplante (tal como es el caso de suelos cohesivos) deberá analizarse también los asentamientos por consolidación, a fin de realizar los ajustes necesarios a los resortes considerados y respectivos procesos de iteración hasta obtener óptima convergencia en los resultados.