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• LesliRubiBarredaQuisbert

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Uno se cree que un tema está más que trillado, como puede ser el coeficiente de balasto, cuando todavía me sorprende encontrar proyectos donde está mal aplicado o simplemente no se molestan en hacerlo correctamente. Con el fin de dejar mi granito de arena para que el uso de este concepto esté mejor aplicado en los proyectos, dejo el post de hoy: un pequeño compendio sobre lo que es el Coeficiente de balasto, cómo se deduce de los ensayos el valor del K30 y cómo manejar ese valor para utilizarlo en nuestros cálculos estructurales. Además, recopilo varias formulaciones que creo que pueden ser interesantes para los que el tema ya lo conocen bien.

El coeficiente de balasto Ks es un parámetro que se define como la relación entre la presión que actúa en un punto, p, y el asiento que se produce, y, es decir Ks=p/y. Este parámetro tiene dimensión de peso específico y, aunque depende de las propiedades del terreno (esto no se le escapa a nadie) no es una constante del mismo ya que también depende de las dimensiones del área que carga contra el terreno (esto es lo no toda la gente no tiene tan claro). Veamos cómo podemos estimar el valor del coeficiente de balasto. Existen dos maneras para poder realizar dicha estimación:

1. Mediante el Ensayo de Placa de Carga En España, el ensayo de placa de carga se rige según la normativa del Laboratorio de Transportes NLT-357/98 (viales) o la UNE 7391:1975 (cimentaciones). En la foto anterior podemos ver una placa circular que carga al terreno. De la placa salen unos comparadores que nos permiten medir el asiento que sufre el terreno al cargar la placa. El cociente de la carga entre el asiento nos proporciona el coeficiente de balasto asociado a las dimensiones de la placa. Existen varios tipos de placas, las cuadradas de 30×30 cm o las circulares de 30, 60 o 76,2 cm de diámetro. Por tanto, el coeficiente viene generalmente respresentado por una K y el correspondiente subíndice que identifica a la placa con la que se realizó el ensayo. Lo usual es que los laboratorios proporcionen el coeficiente de balasto de la placa cuadrada de 30 cm de lado, el K30. Existen muchos autores que han proporcionado varios valores del K30 para diferentes clases de suelos. Os dejo algunas de las tablas más interesantes que conviene tener:

Pero claro, una cosa es tener el coeficiente de balasto de una placa cuadrada de 30 cm de lado y otra muy distinta es tenerla para el tamaño real cimentación. Aunque sea el mismo terreno, el valor debe ser corregido por las dimensiones de nuestra cimentación. Para ello, fue Terzaghi (1955) quien propuso las siguientes formulaciones: 

Para una zapata cuadrada de lado B(m) el coeficiente de balasto valdrá:



Para suelos cohesivos:



Para suelos arenosos



Para suelos de transición (entre arenas y arcillas)



%cohesivo es el porcentaje del suelo que se puede suponer cohesivo y % arenoso el porcentaje que se supone arenoso. (%cohesivo+%arenoso=100) Si lo que tenemos es una losa rectangular de lados B(m) y L(m) (L>B):

2. En función de otras características del terreno. Estamos hablando de correlaciones del coeficiente de balasto con otros parámetros del terreno como pueden ser:  

En función del módulo de deformación: Fórmula de Vogt:



Fórmula de Vesic:



Fórmula de Klepikov: Siendo A el área de la cimentación y ω un coeficiente de forma que viene dado por:



Fórmula de la Universidad de Buenos Aires:

 

En función de la tensión admisible de la cimentación: Fórmula de Bowles:

Siendo FS el factor de seguridad empleado para minorar la tensión admisible (entre 2 y 3) 

En función del CBR: Se puede usar la siguiente gráfica que relaciona el índice portante de California (CBR) con el coeficiente de balasto de una placa de 30’’ de diámetro.



En función de la resistencia a compresión simple qu (suelos cohesivos):

 

En función del ensayo SPT: En suelos cohesivos:



En arenas secas:

Y por tanto para una cimentación de BxL:



En arenas sumergidas

Y por tanto para una

cimentación de BxL:

Todo lo anterior queda dicho para el coeficiente de balasto vertical, es decir, el utilizable a zapatas y losas. Para el caso de pantallas o pilotes se debe considerar el coeficiente de balasto horizontal. Para ello ya hicimos un post hablando de una forma de estimarlo: “La verdadera historia del Ábaco de Chadeisson“.

En primer lugar decir que soy seguidor habitual del blog pero, en este caso, la verdad es que no estoy muy de acuerdo con el post. Creo que no se aborda un tema fundamental: la no-linealidad del coeficiente de balasto. Las formulaciones propuestas en el post están basadas en métodos elásticos en los cuales el módulo de deformación es constante e independiente de la deformación (error). El coeficiente de balasto variará en la medida en que lo haga la carga transmitida por la estructura. Este fenómeno queda recogido en las conocidas curvas P-Y. Este tipo de curvas son las que actualmente se usan con mayo profusión al simular más fielmente la interacción suelo-estructura. Saludos Hola Ángel, Gracias por escribir. Como bien dices, las formulaciones del post son para métodos elásticos donde el módulo es constante e independiente de la deformación. Esto no es un error, es una simplificación que es suficientemente buena para losas y zapatas en edificaciones normales. Si para edificios comunes tuviéramos que ir a comportamientos elastoplásticos mal iríamos… Ten en cuenta que el post lo he hecho por que me asombra que todavía estén aplicando el concepto mal en las estructuras normales con las que me topo. Imagínate si entramos en estructuras un poco mas singulares y tuviéramos que aplicar las curvas P-Y. Por eso discrepo contigo sobre que el uso de las curvas P-Y sean actualmente las de mayor profusión. Estas se usan para otro tipo de cosas, como pueden ser pantallas, pilotes y, en general, donde los desplazamientos del terreno son importantes. Pero en edificación y en estructuras no singulares, para nada. Solo piensa que programas como CYPE solo modelan con muelles elásticos y este programa es el mas usado en España y ciertos países de latinoamerica. El SAP2000 o Safe, muy usado en EEUU, aunque permite el uso de muelles elastoplasticos, te dejan por defecto usar los elásticos, por que saben que son los que mas se usan. Lo mismo pasa con ROBOT. Pero cojo tu comentario y me lo apunto para que un día de estos escriba sobre muelles elastoplasticos y su uso. Es un tema fascinante. Un saludo!