Losa de cimentación.

Para habilitar esta opción en ESwin se precisa licencia de los siguientes módulos:

• EHwin - Estructuras de hormigón.
• SBwin - Superficies bidireccionales.
• LHwin - Losas de cimentación.

Para insertar un Losa de cimentación en la estructura, haga clic en el icono , o bien desde el menú Insertar->Losa de cimentación

Opción de menú que permite dibujar en el área de dibujo 3D una Menú contextual, que le permite conocer la posición de un punto a partir de su proyección en otro plano.

Cuando haya marcado el último vértice, acceda a acceda a menú contextual -> Terminar (). Los dos primeros puntos marcados definen la orientación de las líneas directas de cálculo de la losa (la dirección de uno de los armados). Si desea modificarlo, utilice Insertar->Dirección ().

Como ocurre con cualquier otro elemento gráfico, puede crear nuevas losas de cimentación partiendo de existentes mediante las herramientas de edición. Por ejemplo, puede copiar una losa existente haciendo uso de la herramienta Duplicar (). También puede crear nuevas losas partiendo de otras, si utiliza cualquier otra operación que implique un desplazamiento (Girar , Girar 3D , Simetría , Escalar ) activando previamente la opción menú contextual -> Crear copia.

La ventana de propiedades de las losas de cimentación consta de dos apartados:

• Un apartado común en el que se puede asignar un nombre (Referencia) a la losa de cimentación, o incluirla en un conjunto. En este apartado además, aparece una casilla que permite no calcular el elemento (en este caso el programa incluiría la losa dentro de la estructura pero no la dimensionaría ni la comprobaría).
• Una serie de solapas:
  • Geometría.
  • Material.
  • Cargas
  • Comprobación.
  • Armado.
  • Modelo.

Geometría.

En esta solapa se pueden ajustar los valores que definen el espesor y la excentricidad de la losa:

• Canto:
  • Mínimo: Este valor siempre debe estar definido, y cuando ESwin dimensione la losa, empezará comprobándola con este canto. No es recomendable dar valores bajos, porque implicaría numerosas iteraciones hasta encontrar la dimensión correcta. Normalmente el proyectista conoce por experiencia la dimensión aproximada de la losa, debiendo definir entonces un canto mínimo adecuado.
  • Máximo: El usuario puede fijar un límite máximo a partir del cual ESwin dejará de iterar cuando realice el dimensionado de la losa.
  • Incremento: Cuando ESwin dimensione la losa, si necesita aumentar el canto lo hará una cantidad igual al incremento. cuanto mayor sea el incremento, antes encontrará la solución. Es recomendable, por simplicidad constructiva, dar un incremento de 5 ó 10 cm.
  • Forzar: Mediante esta opción se puede fijar el canto de la losa, de forma que durante el dimensionado ESwin podrá variar el armado, pero no las dimensiones. Con esta opción activa, es probable que el programa no pueda llegar a una solución correcta.
• Excentricidad: por defecto, la losas son excéntricas, de manera que la superficie del modelo coincida con la cara superior de la losa. Este cuadro permite fijar qué cara se mantiene fija: superior, inferior, o el plano medio (puede darse el caso de que el usuario prefiera mantener fija la cara inferior de la losa, aunque vaya en perjuicio de la altura libre de los pilares), pudiendo indicar además la distancia entre la cara elegida y la superficie definida en el modelo. Por ejemplo, en el cuadro siguiente, la cara fija sería la superior, y se situará a 15 centímetros de la superficie del modelo.

• Aumentar canto por fallo de anclaje en pilares: Esta opción permite al programa variar el canto de la losa si el dispuesto es insuficiente para anclar las esperas o los pernos de los pilares que nacen de la losa. Esta comprobación es imprescindible en todo caso, pero aún así, es recomendable calcular alguna vez la losa con esta opción desactivada, para ver realmente qué canto es necesario. Una vez realizado ese cálculo, si existen fallos por anclajes, el proyectista deberá decidir si aumenta el canto o modifica las esperas (cambiando los diámetros mayores por grupos de barras) o los pernos de las placas de anclaje, en el caso de pilares metálicos (colocando más pernos de menor longitud).

Material.

En este apartado se elige el material de la losa de cimentación de entre los disponibles en la base de datos de hormigón.

Cargas.

Esta solapa es común a todas las superficies admitidas por ESwin (ver ayuda sobre esta solapa).

Comprobación.

En este apartado se define los condicionantes específicos para la comprobación de la losa seleccionada. Si está activa la opción Utilizar los valores definidos en datos generales del proyecto, los cuadros de diálogo de la solapa se inutilizarán y los datos que utilizará el programa serán los definidos en Datos->Generales (solapa Losas de cimentación).

Las opciones disponibles en esta solapa son las siguientes:

• Coeficientes de seguridad: En este cuadro se ajustan los coeficientes de seguridad frente al deslizamiento y vuelco de la losa.
• 

Estos coeficientes están definidos en la tabla 2.1 del DB-SE-C, y salvo justificación especial (por ejemplo, por no se aplicable el CTE), no deben modificarse. Si desea obtener más ayuda sobre las comprobaciones de vuelco y deslizamiento, consulte Insertar / Zapata

• Asiento máximo admisible: Permite fijar el desplazamiento horizontal máximo absoluto en la losa, calculado en función de la presión sobre el terreno y el módulo de balasto del terreno.
• No comprobar punzonamiento en pilares conectados a vigas: Cuando un soporte está conectado a vigas, el programa sólo comprueba el punzonamiento en la zona exterior a la viga, entendiendo que si ésta tiene capacidad suficiente a cortante, no debe incluirse en el cálculo a punzonamiento. Activando esta opción, el programa directamente ignorará la comprobación a punzonamiento en estos casos.

Armado.

El cuadro de armado permite ajustar los criterios que ESwin seguirá en el armado de la losa de cimentación seleccionada.

• Utilización de alambre corrugado en reparto superior / inferior: permite utilizar los diámetros normalizados de alambres corrugados en la armadura de reparto superior o inferior.
• Armadura de reparto - Diámetros y separaciones mínimas: Estas opciones permiten fijar el diámetro mínimo de las barras de las parrillas de reparto y la menor separación posible entre ellas.
• Armadura de refuerzo - Diámetros y separaciones mínimas: Estas opciones permiten fijar el diámetro mínimo de los refuerzos, y la menor separación posible entre ellos.
• Armadura de cortante: la armadura de cortante son unos cercos que el programa coloca en puntos en los que la resistencia a flexión de la losa es suficiente, pero la resistencia a cortante sin armadura transversal no lo es. En caso de aparecer refuerzos por cortante en zonas que se van a comprobar a punzonamiento (alrededor de pilares), el programa ya tendrá en cuenta la presencia de esta armadura a la hora de calcular el punzonamiento. En este apartado puede definir el diámetro y la separación mínima entre cercos.
• Optimizar cálculo aplicando separaciones mínimas: Esta opción, cuando está activada, permite al usuario fijar las separaciones mínimas en los apartados anteriores; de lo contrario, sólo se permite modificar el diámetro mínimo.

Además de estos criterios de armado, una vez calculada la losa, el usuario podrá fijar los diámetros y separaciones para obtener un armado acorde con lo deseado, desde el menú Resultados->Plantilla de diámetros: Losas de Cimentación.

Armado - Opciones extra.

Este cuadro contiene algunas opciones adicionales para el armado de la losa:

• Armadura de punzonamiento: Este cuadro permite fijar el diámetro y la separación de la armadura de punzonamiento. La comprobación a punzonamiento se realiza con posterioridad a todas las demás comprobaciones (flexión, cortante, fisuración, rasante y deformación), y para todos los apoyos del forjado, sin interrumpirse el cálculo cuando aparecen puntos que no cumplen. Por esta razón, es posible que después del cálculo de un forjado, aparezcan múltiples puntos de error (identificados por las marcas de error) en la comprobación a punzonamiento, cosa que no puede ocurrir con el resto de comprobaciones.
• Además de la comprobación a punzonamiento, el programa realiza una comprobación adicional que consiste en verificar que bajo un soporte no se agota el hormigón por compresión vertical, y se conoce como comprobación a hendimiento. Salvo que se utilicen pilares de hormigón cuya resistencia sea mayor a la de la losa, esta comprobación siempre se debe cumplir si tanto el pilar como la losa cumplen en los distintos E.L.U.
• La comprobación a punzonamiento tiene varias fases:
  1. Se toma el esfuerzo vertical absorbido exclusivamente por el forjado, que es igual a la diferencia entre las fuerzas Fz que rodean al apoyo. Así, en el caso de pilares conectados a vigas, éstas recibirán un cierto cortante que no se tiene en cuenta en el cálculo a punzonamiento de la losa (pero sí en la comprobación a cortante de las propias vigas). Por tanto, una forma alternativa de hacer un armado a punzonamiento es crear unas vigas embebidas en el forjado que serán comprobadas a cortante y dejar el resto de superficie del ábaco para la comprobación a punzonamiento.
  2. Se comprueba la zona adyacente al soporte, conforme EHE 46.4.3 (perímetro de comprobación u₀). Si el apoyo falla en esta comprobación, debe aumentar las dimensiones del pilar.
  3. Se comprueban los apoyos a punzonamiento conforme a EHE 46.3, comparando la tensión de cálculo t_sd con la tensión resistente t_rd, en el perímetro crítico. Cuando se cumpla t_sd > t_rd será necesaria la armadura a punzonamiento.
  4. En aquellos apoyos donde sea necesaria la armadura de punzonamiento, se comprueba la zona exterior a dicha armadura, conforme a EHE 46.4.2, en un perímetro u_n,ef (ver figura 46.5.a de la EHE).
  5. De cumplirse las comprobaciones anteriores, el programa determina el número de ramas necesarias por cerco (A_90,sen cm²/m, y A_ts, en cm² por perímetro), partiendo del diámetro y la separación definidas en este cuadro de diálogo. Si existe armadura de cortante en la zona de punzonamiento, ésta se tiene en cuenta en el cálculo de la armadura de punzonamiento.
  Las opciones que permiten configurar esa armadura de punzonamiento son:
  • Tipo:
    • Ninguna: el programa no entra en los pasos 4 y 5 anteriores, no asignando ninguna armadura de punzonamiento.
    • Viga: el programa coloca cercos paralelos en las dos direcciones principales, formando una cruceta. La armadura de montaje de las crucetas no se tiene en cuenta ni en el cálculo ni en mediciones.
    • Superficie: el programa reparte cercos en perímetros paralelos al contorno del apoyo (pilar o placa de anclaje).
  • Diámetro: fija el diámetro de los cercos de la armadura de punzonamiento.
  • Separación: fija la separación entre cercos. De acuerdo con la figura 46.5.b de la EHE, debe ser inferior a 0,75d, aunque el programa no permitirá superar los 25 cm. Si se definen muchos cercos, o demasiado distantes, el programa podría modificar la separación para colocar la armadura de punzonamiento en la zona efectiva.
  • Cercos mínimos: fija el número de cercos de la armadura de punzonamiento. El número de cercos determina el perímetro de comprobación de la zona exterior a la armadura de punzonamiento (u_n,ef) y dependiendo el tamaño de ábaco, puede determinar la separación entre cercos. De acuerdo con la figura 46.5.b de la EHE el número mínimo de cercos debe de ser igual a tres, razón por la que el programa no permitirá menos.

La única armadura de punzonamiento que tiene en cuenta ESwin es la armadura transversal, que es la que influye en la capacidad resistente de la losa. La armadura de montaje de la cruceta no se tiene en cuenta (de hecho no se representa), quedando a criterio del usuario si considerar su contribución a flexión o no. Una alternativa a esta armadura de punzonamiento es definir un par de barras de hormigón embebidas en la losa, formando una cruceta.

• Sin armadura de  compresión: Con esta opción, el programa evitará la necesidad de dotar a la sección con armadura de compresión a la hora de dimensionar la losa. Cuando, dada una sección sometida a flexión, se rebasa un cierto valor del momento llamado momento límite, se hace necesario incrementar la resistencia de la cabeza comprimida colocando armadura de compresión. El momento límite depende de las dimensiones de la pieza y de las resistencias del acero y el hormigón; por ejemplo, para un acero B 400S vale 0,39 fck·b·d². Si se activa esta opción, en aquellos casos en los que se rebase el momento límite, el programa variará el canto de la losa en lugar de disponer armadura en la fibra comprimida.
• Cuantía geométrica: Es la cuantía geométrica mínima para el armado de la losa, en tanto por uno. Se debe ser prudente al fijar este valor, ya que la norma EHE no permite cuantías inferiores al 2‰ para acero B 400S, o del 1,8‰ para acero B 500S, para losas de hormigón en general. No obstante, para losas apoyadas en el terreno, la Instrucción EHE indica que requieren un estudio especial, razón por la que se permite al usuario variarla a voluntad.
• % Armadura geométrica inferior: Establece una proporción entre la armadura de reparto superior e inferior; independientemente del reparto elegido siempre se aplica un mínimo que viene dado por las cuantías mínimas, por lo que es probable que en muchos casos el resultado sea el mismo utilizando distintos porcentajes de reparto en esta opción. Si elije la opción "Ajustar" el programa no colocará reparto en el forjado, simplemente colocará la armadura justa que se necesita por cálculo como armadura de refuerzo. Es muy útil cuando se desea saber qué cuantía se requiere en cada punto del forjado, pero también es cierto que los planos resultan muy engorrosos al ser toda la armadura de refuerzo.
• Simplificación de armado:
  • Distancia mínima entre cortes de redondos: es la mínima distancia longitudinal permitida entre cortes de armaduras de refuerzo. En caso de resultar del cálculo una distancia inferior a ésta entre dos refuerzos, el programa homogeneizará los dos refuerzos en uno solo.
  • Diferencia de longitud en simplificación de redondos: es la diferencia máxima admisible de longitud entre refuerzos consecutivos. Por ejemplo, si del cálculo, en una alineación x' resulta un refuerzo de 125 cm y en las contiguas el refuerzo es de 140 cm y 110 cm, si la diferencia aquí definida es de 15 cm o más, el programa homogeneizará las tres barras, dándoles la mayor de las longitudes (140 mm). Para poder homogeneizar las barras, éstas deben ocupar la misma posición.

Modelo.

En este apartado se permite fijar dos opciones:

• Discretización: El modelo de cálculo empleado por el programa para las superficies bidireccionales en general es un emparrillado de barras formando una retícula, que en el caso de las losas  de cimentación, se sustentan sobre apoyos elásticos que modelan el terreno. El tamaño de la discretización es la longitud de las barras del emparrillado.

Las dos gráficas que aparecen a continuación son diagramas de momentos flectores de una misma losa de cimentación; en la primera se ha utilizado una discretización de 100 cm, mientras en la segunda de 50 cm. Como puede apreciarse, los resultados son similares, pero en el segundo caso la superficie obtenida tiene menos irregularidades, lo que en ocasiones podrá repercutir en un mejor dimensionado de la pieza.

Sin embargo, una discretización más fina no tiene por qué suponer un resultado más real, ya que en ciertos casos, como en la figura anterior, pueden surgir "picos" de esfuerzo que aumenten innecesariamente la sección. Cuando note que este fenómeno está ocurriendo, active la opción "Despreciar el cortante en elementos de longitud inferior a" en el cuadro Datos->Generales.

Disminuir el tamaño de la barra de la discretización aumenta notablemente el tiempo de cálculo, por lo que no recomendable el empleo de mallas muy finas.

• Considerar inercia a torsión: Con esta opción activada, el programa calcula el emparrillado de barras teniendo en cuenta su rigidez a torsión (GJ/L). Para ver información detallada sobre la influencia en el cálculo de esta opción, consulte "Despreciar inercia a torsión en elemento de hormigón".

Esta opción afecta en general al cálculo de todo el emparrillado, ya que si se desactiva, no se permite la transmisión de momentos entre barras perpendiculares, de forma que el comportamiento entre las barras en dirección X y las barras en dirección Y es más independiente.

Pero donde más se acentúa el considerar o no esta opción es en los bordes y en los huecos de la losa. Por ejemplo, supóngase el siguiente emparrillado: la barra A tiene sobre ella una carga y está unida a dos barras perpendiculares B y C; si se considera la inercia a la torsión, B y C impedirán en cierta medida el giro del nudo, por lo que A está sometida a un momento negativo; si se desprecia la inercia a torsión, B y C no impiden el giro, actuando el nudo como una articulación, y siendo por tanto, el momento igual a cero en este punto (aumenta sin embargo el momento positivo).