Losas de Cimentación por Contacto.

El uso de losas de cimentación es general en el caso de edificios en altura, en suelos compresibles y en ciertos sistemas estructurales, sobretodo en muros de carga.

En términos generales, si el área requerida para cimentar una estructura ocupa más del 50 % del área de la planta del edificio o estructura, se debe cimentar sobre una losa de cimentación como alternativa, ya que puede resultar más económica.

Al utilizar losas de cimentación de buena rigidez se reducen los asentamientos diferenciales y se admiten mayores asentamientos totales.

Para el estudio de las losas de cimentación se debe:

· Cumplir que en sentido horizontal, debajo de la losa, se presenta una estratigrafía uniforme.

· Cumplir que el centro de gravedad de la placa coincida o esté cercano al punto de  aplicación de la resultante de las cargas.

· Disponer de un estudio de suelos confiable.

· Considerar en el diseño estructural la interacción suelo estructura (ISE).

Si el centro geométrico de la losa no coincide con el centro de cargas, se genera un par que modifica las presiones y se producen rotaciones de la cimentación.

Las losas de cimentación pueden ser diseñadas y construidas de diferentes formas, las cuales se explican a continuación y se ilustran en la Figura 31.

· Cajón:  Con diafragma superior e inferior (contacto), aligerada.  Exige construcción por etapas: Inicialmente la placa de contacto, posteriormente el cuerpo de las vigas y por último el diafragma superior.

· Maciza:  (Con refuerzo en dos lechos).  Exige mayor volumen de hormigón e incluso de refuerzo; no requiere aligeramiento; atienden grandes esfuerzos de cortante.  Como desventaja se anota la dificultad que ofrece la reparación de instalaciones embebidas en su masa.

FIGURA 31.  Diversas formas de diseñar y construir una losa de cimentación.

· Aligeradas con contacto a través del sistema de vigas a un suelo mejorado que redistribuye las cargas al suelo de cimentación.

· Maciza con elementos de rigidez fundidos en brechas excavadas en el suelo de cimentación: La placa es de menor espesor que en el caso de placa maciza sin rigidizantes y éstos pueden tener profundidad considerable sin mayor extra-costo, pues no requieren formaleta.

Presentan una desventaja de funcionamiento por la tendencia a falla de la cuña del suelo entre el alma de la viga y la placa horizontal. Además presentan el problema anotado con las instalaciones en el caso de losa maciza.

· Aligerada con relleno estructural:  Mediante formaletas especiales se funde la parte principal de las vigas y se realiza un relleno en las celdas con material seleccionado y sobre éste se funde la placa estructuradle contrapiso a la que se le supone sólo una transferencia de carga menor por el efecto de cuña.

Con respecto a las losas de cimentación, aunque el diseño se ciñe en todo al contenido general del titulo C de la NSR – 98 (1), se hace la advertencia de no utilizar el método directo del capítulo C.13, debido a la influencia de la Interacción

Suelo Estructura, que toma en cuenta las características de deformabilidad del suelo y la estructura, para este tipo de fundaciones así como para zapatas combinadas y continuas en sistemas aporticados.  La determinación de los esfuerzos de contacto, y por lo tanto, los elementos mecánicos, deben ser determinados por medio de un análisis conjunto del suelo y la estructura, con hipótesis de aproximación razonable.

En general debe evitarse el diseño de losas muy alargados en las cuales se generan momentos muy altos, tal y como se ilustra en la Figura 32.  Para disminuir los momentos se pueden hacer articulaciones como la que se indica en la Figura 33.

FIGURA 32.  Detalle donde se indica la no conveniencia de losas de cimentación muy alargadas, debido a la generación de momentos muy altos en el centro de la losa.

FIGURA 33.  Articulación en la losa realizada mediante la configuración y colocación del acero de refuerzo.

Las viviendas de interés social, que generalmente tienen luces pequeñas (usualmente de 2.80 m), se suelen cimentar en losas macizas de poco espesor (más o menos de 7 cm), ya que la rigidez de la edificación se la dan los muros y no el espesor de la losa.  En nuestro medio, para este caso tan común en viviendas hasta de dos pisos, se utiliza como acero de refuerzo la malla electrosoldada D84.

Otra alternativa muy utilizada en vivienda de interés social consiste en construir bloques de cuatro casitas, apoyados en una losa de cimentación.  Para optar por esta solución se hace necesario un buen estudio de suelos que permita obtener datos del módulo de compresibilidad volumétrico hasta una profundidad igual al doble del ancho de la losa de cimentación, es decir, hasta una profundidad aproximada de 20 m, a partir de la cual ya no tiene incidencia el bulbo de presiones.