modulo de balasto

CAPÍTULO III
DISEÑO ESTRUCTURAL
Debemos entender que la modelación estructural aplicada a programas de cómputo es cada
vez mas usada por los ingenieros calculistas en todo el mundo. Es entonces necesario saber
el nivel de confiabilidad y las técnicas usadas para la aplicación del mismo.
En este capítulo se presentan una serie de fórmulas y correlaciones a partir del N60
recogidas por unaserie de autores para el cálculo del módulo de Balasto, parámetro
representativo de las características del suelo e indispensable en la modelación del mismo.

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3.1

Interacción suelo estructura

El análisis elástico de las fundaciones es una simplificación de la interacción real entre la
fundación y el suelo (Hain y Lee, 1974; Horvant, 1983). Consecuentemente, no se
producen siempreestimaciones exactas de las tensiones por flexión o los establecimientos
diferenciados en la cimentación.
El problema primario con el modelo de la viga elástica de fundación es que asume la
acción de cada resorte independientemente de los otros, en contraste a esto las cargas
ocasionan influencias debajo de un suelo y en los suelos próximos. Esta carencia de la
interacción entre los resortesgenera más error que la incertidumbre en seleccionar Ks.
Rutinariamente los ingenieros usan modelos de elementos finitos, éstos representan el
suelo como un medio elástico usando resortes. Sin embargo, ahora este método puede
gozar de un uso más amplio ya que con la tecnología se han logrado ordenadores de gran
alcance y el software apropiado para dicho análisis.
3.1.1

Comportamientocarga-deformación

Muchas estructuras no pueden soportar desviaciones laterales grandes, entre éstas tenemos
edificios, puentes y otras similares estructuras típicas que pueden tolerar no mas de 0.25 a
0.75 pulgadas (6-18 mm) de movimiento lateral. Por lo tanto cuando hay límites en las
deflexiones laterales permisibles, se puede conducir a un análisis carga - deformación, para
determinar la cargalateral que corresponde a cierta desviación permisible. Este análisis
también evalúa el máximo momento, Mmax, que corresponde a dicha deflexión.
3.1.2

Métodos de análisis

El análisis carga - deformación debe considerar que la resistencia a la flexión depende del
módulo de elasticidad (E), del momento de inercia (I) de la fundación y se evalúa
fácilmente utilizando los principios delanálisis estructural. Sin embargo la resistencia del
suelo es mucho más difícil de evaluar.
Intentos tempranos para analizar deflexiones laterales, tales como los de Matlock y Reese
(1960), consideraron que el suelo es un material lineal elástico donde la relación de la
fuerza lateral del suelo versus la deflexión lateral está definida como la rigidez “K”. Este
análisis usa la técnica de la vigaelástica de fundación que define la relación entre la
presión de la placa y deformación usando el módulo de reacción del subsuelo Ks.

Ks =
Donde:

q

δ

q

δ

…..3.1.

=Presión en la placa.
=Deformación.

El módulo Ks tiene unidades de fuerza por longitud al cubo.
Estos métodos tempranos siempre consideraron Ks como una constante en cualquier
profundidad determinada. En otrostrabajos se asumió que la resistencia lateral era

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proporcional a la deflexión lateral. En realidad esta función es claramente no lineal.
MacClelland and Focht (1958) eran los primeros en reconocer la importancia de este
comportamiento no lineal. Eran también los primeros para señalar datos experimentales de
una prueba de carga lateral a escala completa.
3.1.3

Determinación delmódulo de reacción del subsuelo

Cuando se aborda el estudio de cimentaciones, o de estructuras embebidas en el terreno, es
cada vez mas frecuente utilizar programas de cálculo en ordenador, que utilizan el modelo
matemático de Winkler (o del coeficiente de balasto), para definir el comportamiento del
terreno.
Desafortunadamente esta tarea no es tan simple como pudiera parecer porque Ks no...