1. ZAPATAS Y LOSAS DE CIMENTACIN
Las zapatas y losas de cimentacin son cimentaciones
superficiales o directas.
A las zapatas se les considera como una ampliacin de la base de
una columna o muro, que tiene por finalidad transmitir la carga al
subsuelo a una presin adecuada a las propiedades del suelo; como
toda cimentacin ha de garantizar, de forma permanente, la
estabilidad de la obra que soporta.
1.1. TIPOS DE ZAPATAS
Segn Peck Hanson Thornburn las zapatas se clasifican:a) Zapatas
aisladas.Las zapatas aisladas son un tipo de cimentacin superficial
que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son las
columnas; de modo que esta zapata ampla la superficie de apoyo
hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le
transmite. El trmino zapata aislada se debe a que se usa para
asentar una nica columna, de ah el nombre de aislada. Es el tipo de
zapata ms simple.b) Zapatas corridas.Las zapatas corridas se
emplean para cimentar muros portantes, o hileras de columnas.
Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas
lineales o puntuales separadas.Son cimentaciones de gran longitud
en comparacin con su seccin transversal. Las zapatas corridas estn
indicadas como cimentacin de un elemento estructural
longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los
asientos en el terreno. Tambin este tipo de cimentacin hace de
arriostramiento, puede reducir la presin sobre el terreno y puede
puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el
que resultan tiles es cuando se requeriran muchas zapatas aisladas
prximas, resultando ms sencillo realizar una zapata corrida.Se
considera como zapatas corridas a aquellas zapatas que recogen ms
de tres columnas, diferencindolas de las zapatas combinadas, que
son aquellas que recogen dos pilares. Esta distincin es objeto de
debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente
tres pilares.c) Zapatas combinadas.Una zapata combinada es un
elemento que sirve de cimentacin para dos o incluso ms columnas. En
principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes
columnas tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan
en un nico elemento de cimentacin, el resultado puede ser un
elemento ms estabilizado y sometido a un menor momento
resultante.
d) Zapatas conectadas Consiste en dos zapatas independientes
(una excntrica y la otra cntrica) unidas a travs de una viga de
cimentacin, en su mayora se realiza este tipo de zapatas cuando la
distancia entre ejes de columnas sea mayor a 6 m.Este elemento
busca transmitir el momento generado por la excentricidad de la
zapata exterior a la zapata interior.
La viga debe ser rgida para transferir y resistir las cargas
transmitidas.e) Zapata en voladizo o cantiliverEs un tipo de zapata
combinada que se realiza en voladizos.
Se proyectan para soportar columnas muy cerca de uno de sus
bordes, sin producir presin variable en el suelo. La zapata
cantiliver se puede considerarse como dos zapatas individuales
conectadas con una contratrabe.
1.2. CONSIDERACIONES GENERALES
El desplante en zonas frgidas comnmente es a una profundidad no
menor que la penetracin normal de la congelacin. En climas ms
calientes, y especialmente en las regiones semiridas, la
profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor
profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una
contraccin y expansin apreciable del suelo.
La elevacin a la que se desplanta una zapata, depende del
carcter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo
del cimiento. Ordinariamente, la zapata se desplanta a la altura
mxima en que pueda encontrarse un material que tenga la capacidad
de carga adecuada. En algunos casos, si se encuentra un estrato
especialmente firme a mayor profundidad, puede ser ms econmico
desplantar la zapata a una elevacin menor, debido a que el rea
necesaria para la zapata es menor.
La excavacin para una zapata de concreto reforzado debe
mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su
posicin correcta mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en
los suelos que contienen agua puede ser necesario bombear, ya sea
de crcarnos o de un sistema de drenes instalado previamente.
Generalmente, se requieren moldes en los lados de la zapata. La
necesidad de bombear y de soportar los frentes de las excavaciones
en las que se construyen las zapatas, puede aumentar mucho el costo
de una cimentacin de este estilo.
1.3. ZAPATAS COMBINADAS
Son aquellas zapatas sobre la que apoyan dos o incluso ms
columnas separadas una distancia que oscila de 3 a 5 m.
Se opta por esta solucin cuando se tienen dos columnas muy
juntas y al calcular el rea necesaria de zapata para suplir los
esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus reas se
montan.
Tambin se puede construir una zapata combinada en el caso de que
una de las columnas sea medianera y se quiera amarrar con una de
las fundaciones interiores, notaremos que aqu la misma zapata
cumplira la funcin de viga de fundacin.
1.4. LOSAS DE CIMENTACINUna losa de cimentacin es una placa
flotante apoyada directamente sobre el terreno. Se realiza cuando
la presin admisible en el suelo es muy pequea de tal manera que las
zapatas individuales van a cubrir ms de la mitad del rea a
edificar.Las losas se emplean en terrenos menos resistentes o menos
homogneos o bajo estructuras ms pesadas y menos deformables; con
ellas se aumenta la superficie de contacto y se reducen los
asientos diferenciales; a veces tambin se emplean cuando la
cimentacin ha de descender por debajo del nivel fretico, para
soportar la subpresin. Puede decirse, de forma aproximada, que la
losa es ms econmica que las zapatas si la superficie total de stas
es superior a la mitad de la superficie cubierta por el edificio,
debido al menor espesor de hormign y menor cuanta de armaduras, a
una excavacin ms sencilla y a un ahorro de encofrados.
2. ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN2.1. CARGAS A
UTILIZAR
a) Para el clculo del factor de seguridad de cimentaciones: se
utilizarncomo cargas aplicadas a la cimentacin, las Cargas
deServicio que se utilizan para el diseo estructural de las
columnas del nivel ms bajo de la edificacin.b) Para el clculo del
asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares: se
deber considerar la mxima carga vertical que acte (Carga Muerta ms
Carga Viva ms Sismo) utilizada para el diseo de las columnas del
nivel ms bajo de la edificacin.
c) Para el clculo de asentamientos en suelos cohesivos: se
considerar la Carga Muerta ms el 50% de la Carga Viva, sin
considerar la reduccin que permite la Norma Tcnica de Edificacin
E.020 Cargas.
2.2. ASENTAMIENTO TOLERABLE
En todo Estudio de Mecnica de Suelos se deber indicar el
asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificacin o
estructura motivo del estudio.
En caso de suelos granulares el asentamiento diferencial, se
puede estimar como el 75% del asentamiento total.
En caso de tanques elevados y similares y/o estructuras
especiales el asentamiento tolerable no deber superar el requerido
para la correcta operacin de la estructura.
El asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto,
condiciones de servicio y daos a la estructura.
= / LDESCRIPCIN
1/150Lmite en el que se debe esperar dao estructural en
edificios convencionales.
1/250Lmite en que la prdida de verticalidad de edificios altos y
rgidos puede ser visible.
1/300Lmite en que se debe esperar dificultades con puentes
gras.
1/300Lmite en que se debe esperar las primeras grietas en
paredes.
1/500Lmite seguro para edificios en los que no se permiten
grietas.
1/500Lmite para cimentaciones rgidas circulares o para anillos
de cimentacin de estructuras rgidas, altas y esbeltas.
1/650Lmite para edificios rgidos de concreto cimentados sobre un
solado de espesor aproximado de 1.20 m.
1/750Lmite donde se espera dificultades en maquinara sensible a
asentamientos.
Donde: = DISTORSIN ANGULAR2.3. CAPACIDAD DE CARGA
La capacidad de carga por corte del suelo o presin ltima o de
falla, se determinar utilizando las frmulas aceptadas por la
mecnica de suelos.
Donde:T: Esfuerzo cortante.
C: Cohesin.
D: Esfuerzo normal o lateral.
A: ngulo de friccin de suelo.2.4. FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A
FALLA POR CORTEDebe evitarse este tipo de falla. El factor de
seguridad debe reflejar no slo la incertidumbre en el anlisis de
capacidad portante, sino la observacin terica y prctica que el
asentamiento no es excesivo. No debe usarse sin estimar el
asentamiento. Los factores de seguridad mnimos que debern tener las
cimentaciones son los siguientes:
a) Para cargas estticas: 3.0b) Para solicitacin mxima de sismo o
viento (la que sea ms desfavorable): 2.5
Se presenta la forma de determinar q.
Donde:
q: Capacidad admisible.
qu: Capacidad ltima del suelo.
Fs: Factor de seguridad.2.5. PRESIN ADMISIBLELa determinacin de
la Presin Admisible, se efectuar tomando en cuenta los siguientes
factores:a) Profundidad de cimentacinb) Dimensin de los elementos
de la cimentacinc) Caractersticas fsico-mecnicas de suelos ubicados
dentro de la zona activa de la cimentacind) Ubicacin del nivel
freticoe) Probable modificacin de las caractersticas fsico-mecnicas
delos suelos, como consecuencia de los cambios en el contenido de
humedadf) Asentamiento tolerable de la estructura
La presin admisible ser la menor de la que se obtenga
mediante:
a) La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de carga por
corte afectada por el factor de seguridad correspondienteb) La
presin que cause el asentamiento admisible.
CONCLUSIONES Las zapatas aisladas sirven de base para una nica
columna.
Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes o
presencia de zapatas aisladas prximas.
Las zapatas combinadas y conectadas se unen a travs de vigas de
cimentacin proporcionando mayor estabilidad a la estructura.
Los factores climticos influye de cierta manera que los
desplantes varan de acuerdo al tipo de clima de cierta regin.
Las losas de cimentacin son usadas en terrenos de poca
resistencia e involucran la presencia de numerosas columnas,
consiguiendo cumplir los requerimientos para el terreno de baja
resistencia e incluso podra salir ms rentable que realizar un sin
nmero de columnas.
Las cargas de servicio se usarn para el diseo de las columnas,
as como su asentamiento tolerable.
Conocer los factores que influyen para la determinacin de la
presin admisible ANEXOS
(IMGENES)
ZAPATAS CORRIDAS
ZAPATA COMBINADA
ZAPATA CONECTADA
ZAPATA EN VOLADIZO
LOSA DE CIMENTACIN
BIBLIGRAFA Ingeniera de Cimentaciones . ...Peck Hanson -
Thornburn.
Norma Tcnica E.050 Suelos y Cimentaciones Cap. 3...Reglamento
Nacional de Edificaciones. Norma Tcnica E.050 Suelos y
Cimentaciones Cap. 4... Reglamento Nacional de Edificaciones. Diseo
de Cimentaciones....Ing. Jorge Alva Hurtado
Diseo de Cimentaciones (Conceptos tericos y Aplicaciones
prcticas)....UNI Post Grado.
Publicacin Zapatas Universidad de Huelva (www.uhu.es)
InternetCm + Cv = Cs
Cm + 0.5Cv
T = C + D.tan (A)
q = qu
Fs
FACULTAD DE INGENIERA CIVILPgina 1