Esta entrada está dividida en el cálculo de los siguientes coeficientes de balasto:
⇒ Módulo de balasto vertical para el cálculo de losas armadas
⇒ Módulo de balasto horizontal para el cálculo de pilotes y pantallas
Cálculo del coeficiente de balasto vertical aplicado a losas
¿Qué es el módulo de balasto vertical?
El módulo de balasto vertical es un parámetro utilizado para estimar las deformaciones en los suelos producto de las cargas que transmite una zapata o losa a los niveles geotécnicos sobre los que se apoya. Estas deformaciones son de tipo instantáneo, por lo que no se computan los asientos por consolidación de los terrenos cohesivos blandos o compresibles.
En definitiva, dicho coeficiente representa la rigidez frente al asentamiento del terreno: un valor alto supone un suelo rígido sobre el que los asientos son menores y, un coeficiente bajo supone un suelo blando y supone grandes deformaciones.
Es decir, el coeficiente de balasto relaciona la tensión transmitida al terreno por una placa rígida con la penetración de la misma en el suelo.
¿Cómo se calcula el módulo de balasto vertical?
El módulo de balasto puede calcularse a partir del ensayo de placa de carga sobre el terreno.
La placa frecuentemente está disponible en diámetros de 30, 60 o 76,2 cm. Así, el coeficiente generalmente es representado por una k y con un subíndice que identifica las dimensiones de la placa.
No obstante, es un ensayo costoso ya que requiere de grandes pesos para aportar la inercia suficiente, por lo que no es un ensayo tan habitual en proyectos de edificación, pero si en obra civil. Por ello, normalmente en estudios geotécnicos de edificación, se recurre a tablas bibliográficas como la propuesta por el CTE-SEC y mostrada a continuación:
| Tipo de suelo | Coeficiente de balasto K30 (MN/m3) |
| Arcilla blanda | 15 – 30 |
| Arcilla media | 30 – 60 |
| Arcilla dura | 60 – 200 |
| Limo | 15 – 45 |
| Arena floja | 10 – 30 |
| Arena media | 30 – 90 |
| Arena compacta | 90 – 200 |
| Grava arenosa floja | 70 – 120 |
| Grava arenosa compacta | 120 – 300 |
| Margas arcillosas | 200 – 400 |
| Rocas algo alteradas | 300 – 5.000 |
| Rocas sanas | >5.000 |
Valores orientativos del coeficiente de balasto K30. CTE-SEC.
Una vez definido el valor de K30, puede determinarse el módulo de balasto vertical según las siguientes expresiones (Rodríguez Ortiz,1973):
Y puede calcularse con la siguiente hoja de cálculo:
Donde:
K30: Módulo de balasto para placa de 30 cm.
Ks: Módulo de balasto de referencia para las dimensiones de la losa.
L: Longitud de la losa
B: ancho de la losa
Tipo de terreno: Introducir la palabra «cohesivo» si el terreno bajo la cimentación presenta un comportamiento cohesivo y la palabra «granular» si el terreno muestra un comportamiento granular.
Recuerda que también puedes calcular la tensión admisible y los asientos en estos enlaces.
Determinación del coeficiente o módulo de balasto horizontal aplicado a pantallas y pilotes
En numerosos problemas de ingeniería es necesario determinar el coeficiente o módulo de balasto horizontal (kh) para estimar la presión horizontal de tierras que se opone al movimiento de pantallas o pilotes.
Éste normalmente es determinado a través del valor N del ensayo SPT, de la resistencia al corte sin drenaje o a través del módulo presiométrico del ensayo presiométrico.
Alternativamente y como se mostrará a continuación también puede ser determinado a partir del módulo de elasticidad E.
A continuación se presentan los métodos de Vesic (1961), Biot (1937), Meyerhof (1965), Kloppe, Selvadurai (1984) y Bazin (2001) para el cálculo del módulo de balasto.
Cabe comentar que habitualmente existe bastante dispersión en los valores del módulo de balasto horizontal por lo que se recomienda contrastar los resultados obtenidos con pruebas de carga horizontal o en su defecto con ensayos presiométricos o dilatométricos.
Para determinar el coeficiente de balasto horizontal solo necesitaras el diámetro, inercia y módulo de elasticidad del pilote y como datos del terreno, el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson.
Rellenar solo las celdas celestes y los resultados según los distintos autores se muestra en naranja:
Donde:
Es: Módulo de elasticidad del suelo (MN/m2).
ν: Coeficiente de Poisson del suelo (adimensional).
D: Dimensión menor del pilote o pantalla (m).
Ep: Módulo de elasticidad de la estructura (MN/m2).
Ip: Momento de inercia (m4)
Como se ha comentado anteriormente, existe bastante dispersión entre los resultados de las formulaciones de los distintos autores por lo que es recomendable contrastar el valor seleccionado del coeficiente o módulo de balasto horizontal con bibliografía específica del área de estudio.
En los siguientes enlaces también puedes calcular el rozamiento negativo o el tope estructural de pilotes según el Código Técnico de la Edificación Español CTE-SEC.
Recuerda que antes de realizar cualquier cálculo debes consultar los artículos de los autores, la normativa y/o manual de referencia. No nos hacemos responsable de ningún error contenido en los cálculos ni un mal uso de los mismos. Para más información visita la página de inicio.
Si estás interesado en aprender más sobre los parámetros geotécnicos y, en general, sobre cimentaciones, visita nuestra sección de cursos de geotecnia. Cursos muy recomendables.
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Imagen superior. Ensayo de carga en placa realizándose sobre un terraplén
Super interesante,me ha dejado un cúmulo de aprendizaje y mucho conocimiento,g gracia a geotecnia
Muchas gracias Osvaldo por sus palabras. Me es grato que le sea útil.
Interesante el artículo, gracias por compartirlo.
Gracias a ti por visitarnos
No se si no comprendí, pero pensé que podría bajar en mi computadora las tablas de calculo, pero no pude. Se pueden bajar o siempre tendré que utilizarlas estando conectado a internet? Por favor su respuesta.
Buenas
Las hojas de cálculo como la del módulo de balasto son de tipo online, No obstante, puedes hacer uso de ellas tantas veces como quieras y de forma totalmente gratuita.
Saludos
Buenos días. Sería interesante realizar una revisión de todo esto ya que actualmente, el módulo de balasto obtenido de forma experimental se debe realizar con la placa de 762 mm de diámetro y el cálculo se realiza a un asiento de 1.25 mm. Así lo marca la norma UNE 103808, leida conjuntamente con la UNE-ENV 1997-3. La norma antigua UNE 7391-75 está totalmente derogada, pero aún así, se sigue «tirando» de lo mismo cuando la normatica de ensayo ha cambiado sustancialmente tanto en procedimiento como en cálculo.
Saludos
Muchas gracias Javier por tus comentarios.
La metodologia de calculo para estimr estos modulos de balasto son para estructuras de pavimentos mas no para cimentaciones , vean la diferencia en entre el ACI 336-2r-88 y ACI 360r-92
saludos amigo geotcnia, muy buen su presentacion y solucion , pero fuera bueno que ud ressponda sobre el comentario que hizo unos de los participante en torno a que esto solo aplica a pavomentos no cimentacion de estructura , gracias
Buenas
Muchas gracias por sus comentarios y recordarme la pregunta anterior.
Las formulaciones que se muestran son aplicables a cimentaciones tal y como queda recogido en el Código Técnico Español así como en los principales manuales de geotecnia en español (Rodríguez Ortíz, Jiménez Salas, etc). No estoy habituado a las normativas que comentáis, ¿podrías enviarmelas?
Gracias
la geotecnia es un mundo muy interesante y el tema muy interesante también
Que información tan valiosa, es de gran ayuda para la formación profesional.
Muchas gracias Javier Francisco, me alegra que le guste la información sobre el módulo de balasto.
Saludos
muy buen aporte,, podría compartir las formulas usadas para los cálculos de módulos de reacción horizontal, saludos
Buenos días, yo también estaría interesado en saber dichas fórmulas. Un saludo.
Gracias por permitirme acceder a estas valiosas herramientas del conocimiento las cuales acomodares al código técnico de mi Pais Colombia, a la NSR-10 este conocimiento.