INFORME DE ZAPATAS
RESUMEN El presente trabajo está referido al aprendizaje desde el cálculo de una zapata hasta la realización de esta, todo proceso constructivo pasa por un cálculo estructural, las zapatas están encargadas de pasar el peso de la de la estructura hacia el piso, necesita estar bien cimentada y estructurada. ABSTRACT OSUMARY This paper is based on the learning from the calculation of a shoe to the realization of this, all construction process involves a structural calculation, the shoes are responsible for passing the weight of the structure onto the floor, you need to be well grounded and structured. KEY WORDS
Retroexcavadora Concreto Hierro (Fe) Malla Solado Estructuración
OBJETIVOS
Específicos o Estudiar el Cálculo de cargas de una zapata General o Ver como es el proceso constructivo de una zapata, que elementos tiene, tipos de zapatas y para qué son utilizadas.
MARCO TEORICO 1. DEFINICIÓN: Una zapata (a veces llamada poyo) es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura 2. FUNCIÓN: Es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla. Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o losas de cimentación.
3. TIPOS DE ZAPATAS: ZAPATAS SEGÚN SU FORMA:
Zapata maciza: La zapata maciza tiene un vuelo y una altura. La transmisión de esfuerzos se realiza de forma piramidal. Tiene forma triangular y es más rápida y económica de construir. Los pilares en las zapatas pueden ser centrados o excéntricos. Los pilares centrados hacen que la distribución de las tensiones sean más homogéneas. Las zapatas macizas sólo trabajan a compresión. Pueden ser de hormigón sin armadura interior, aunque se puede colocar una armadura de reparto para que no se fisure el hormigón, aunque lo normal es que esa armadura no sea calculada. El ángulo que se forma en el triángulo de distribución de los esfuerzos suele ser mayor o igual a 60º y el vuelo (v) suele ser menor o igual a la mitad de la altura (h).
Zapata rígida: Es igual que la zapata maciza pero esta si tiene una armadura estudiada porque tiene que trabajar a esfuerzos de flexión. El diámetro mínimo de la armadura debe de ser de 12 mm para evitar la corrosión. La cantidad de hierro suele ser de 25 a 40 Kg/m3 y el recubrimiento de hormigón debe ser como mínimo de 8 cm.
Zapata flexible: Las zapatas flexibles soportan esfuerzos de compresión y de tracción. A diferencia de las anteriores el ángulo que se forma en el triángulo de distribución de los esfuerzos suele ser menor o igual a 45º y el vuelo (v) es mayor o igual a la altura (h). La cantidad de hierro en su armazón es de 50 a 100 Kg/m3 y el recubrimiento de hormigón debe ser como mínimo de 5 cm.
Zapatas según su tipología:
Zapata aislada: Sólo les llega un pilar. Según su planta pueden ser:
cuadradas: con lados iguales.
rectangulares: lados desiguales.
circulares
Según su forma pueden ser:
de sección constante: son las más utilizadas y de mejores resultados.
ataluzadas
escalonadas
Normalmente las zapatas aisladas se arriostran para que estén unidas mediante vigas estabilizadoras y no haya asientos diferenciales y todas funcionen en conjunto. El arriostramiento es una estructura de sujeción y equilibrio en la construcción de edificaciones mediante contrafuertes, arbotantes o tirantes metálicos o de madera.
Zapata Centrada: Las zapatas aisladas centradas van arriostradas con riostras de hormigón armado de sección inferior a la zapata. Pueden ejecutarse de hormigón en masa, es decir sin armar, si las mismas tienen un canto considerable (son las denominadas zapatas macizas).
Zapata Excéntrica: Son un tipo de Cimentaciones por Zapatas. Son las también llamadas Zapatas de Medianería. Es el caso en el cual el pilar o la pared de carga (medianera) que apoya sobre una zapata aislada o continúa, está tocando el límite del predio, y la carga no puede quedar centrada en el cimiento. De hecho, ésta quedaría fuera de los límites del solar; entonces, es necesario que el pilar o la pared carguen en un extremo de la zapata. Por ello, a este tipo de zapata se la denomina excéntrica.
4. CARACTERISTICAS TÉCNICAS
Las zapatas deben diseñarse para resistir las cargas amplificadas (Diseño por Resistencia) y las reacciones inducidas, de acuerdo con los requisitos de diseño apropiados de esta Norma y conforme a lo dispuesto. El área de la base de la zapata o el número y distribución de pilotes debe determinarse a partir de las fuerzas y momentos no amplificados (en servicio) transmitidos al suelo o a los pilotes a través de la zapata. El área de la zapata debe determinarse a partir de la resistencia admisible del suelo o de la capacidad admisible de los pilotes, establecida en el estudio de mecánica de suelos. En el cálculo de las presiones de contacto entre las zapatas y el suelo no se deberán considerar las tracciones. Se podrá considerar un incremento del 30% en el valor de la presión admisible del suelo para los estados de cargas en los que intervengan cargas temporales, tales como sismo o viento. Para determinar los esfuerzos en el suelo o las fuerzas en pilotes, las acciones sísmicas podrán reducirse al 80% de los valores provenientes del análisis, ya que las solicitaciones sísmicas especificadas en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente están especificadas al nivel de resistencia de la estructura. En terrenos de baja capacidad portante ó cimentaciones sobre pilotes, deberá analizarse la necesidad de conectar las zapatas mediante vigas, evaluándose en el diseño el comportamiento de éstas de acuerdo a su rigidez y la del conjunto suelocimentación. En los casos de muros de albañilería, se podrá lograr esta conexión mediante cimientos o sobre cimientos armados. El cálculo de los momentos y cortantes en las zapatas apoyadas sobre pilotes puede basarse en la suposición que la reacción de cualquier pilote está concentrada en el eje del mismo.
5. CRITERIOS BASICOS DEL DISEÑO
Esfuerzo permisible Transmitido: Se obtiene empíricamente al observar que la presión máxima no causa daño estructural en diferentes condiciones de suelos. Lo anterior no significa que no ocurrirán asentamientos. Esta presión admisible es válida para tamaños de cimentación y tipos de estructuras para las cuales las reglas prácticas se han establecido. Los valores son conservadores y es difícil averiguar en qué datos han sido basados. Las fallas registradas se atribuyen a mala clasificación de suelos, en vez de mala regla empírica. En muchos casos se verifica con ensayos de carga, que pueden no ser significativos.
Factor de Seguridad contra Falla por Capacidad Portante: El factor de seguridad (2 a 4) debe reflejar no sólo la incertidumbre en el análisis de capacidad portante, sino la observación teórica y práctica que el asentamiento no es excesivo. No debe usarse sin estimar el asentamiento.
Movimientos Permisibles: Es el verdadero criterio de diseño para la mayoría de estructuras. Existen dos problemas al aplicar el criterio: o (a). Qué movimiento puede ser tolerado por la estructura o (b). Cómo se pueden predecir tales movimientos.
Las Zapatas deberán diseñarse para resistir fuerzas cortantes en cada dirección independientemente, tomando las secciones críticas a una distancia d, desde la cara de la columna, el dado o el elemento vertical que trasmite la carga
6. MATERIALES
Equipo de Excavación: o 1 Retroexcavadora, Cuchara y/o Martillo.
o Equipo de Ferrallado:
o 1 Grúa Pequeña, cuando se requiera.
Equipo de Hormigonado: o 1 Camión Hormigonera.
o 1 Grúa con Cubilote.
o 1 Bomba de Hormigón, cuando se requiera. Vibradores; siempre tener reserva.
7. CARGA ACTUANTE Y CALCULO DE ZAPATAS
TIPOLOGÍA Las zapatas son cimentaciones superficiales que cumplen D/B <4 siendo D = altura del terreno + altura de la zapata B = largo o ancho de la zapata (el que sea menor) Otros tipos de cimentaciones son los pilotes y los pozos que quedan fuera de este documento.
CARGAS El estudio de una zapata se hace desde un punto de la pilastra o pedestal. A ese punto llegan una serie de cargas exteriores que se reducen a una fuerza vertical, dos fuerzas horizontales y dos momentos.
De momento, solo vamos a considerar las fuerzas externas actuantes en un plano: o FV: fuerza vertical o FH: fuerza horizontal o MF: momento Además de las fuerzas exteriores hay otras intrínsecas al terreno y a la zapata, que son peso de la zapata: fuerza vertical que pasa por el centro de la zapata igual al volumen de hormigón de la zapata más la parte de pedestal considerada por la densidad del hormigón. Peso de las tierras sobre la zapata: fuerza vertical que pasa por el centro de la zapata, igual al volumen de tierras por la densidad. A veces no se considera esta carga ya que no es posible en algunos casos asegurar que las tierras sobre la zapata se mantendrán en ese lugar a lo largo del tiempo.
Estabilidad En el cálculo de zapatas es necesario comprobar la estabilidad de las mismas de manera que el apoyo sobre el terreno sea estable. Esta estabilidad se basa en que la zapata no deslice sobre el terreno, no vuelque y que las tensiones que transmite al terreno no superen un valor máximo.
Cargas:
Recordar que el peso propio de las tierras sobre la zapata a veces no se considera ya que puede resultar difícil prever si existirá en el futuro o si habrá instalaciones circulando sobre la zapata de menos valor. Frente a esta incertidumbre, nos podemos quedar en el lado de la seguridad y no tenerlo en cuenta. Los criterios de vuelco van unidos a los de superficie de despegue de la zapata. Cuando la zapata se encuentra sometida a cargas volcadoras, es posible que parte de la superficie inferior de la zapata se despegue del terreno. Es posible medir este despegue porcentualmente. No es recomendable que sea mayor que el 25% del total de la superficie de apoyo de la zapata, es decir, que la ley de tensiones sobre el terreno abarca por lo menos el 75% de la superficie de la base de la zapata.
Deslizamiento El deslizamiento es el cociente entre la resistencia por rozamiento y las fuerzas horizontales. La resistencia por rozamiento se obtiene a partir de las cargas verticales y el coeficiente de rozamiento. Este factor no suele ser importante en el caso de las zapatas, donde el vuelco y las tensiones sobre el terreno suelen poner los límites. Si es más importante en los muros de contención de tierras.
La tensión máxima admisible debe de ser proporcionada por el correspondiente informe geológico. Esta tensión depende de los asentamientos admisibles en cada caso. También hay que tener en cuenta la “carga de hundimiento”. La tensión
máxima sobre el terreno debe de ser inferior a la carga de hundimiento con un coeficiente de seguridad que puede variar pero no será menor que 3.
Cálculo de la armadura a flexión Las cargas principales sobre una zapata, en la mayoría de los casos, son verticales y por ello los esfuerzos sobre la misma producen una flexión con tracciones en la parte inferior. La armadura principal de flexión en una zapata es la inferior.
Para el cálculo de los esfuerzos actuantes hay que tener en cuenta que Las cargas de peso propio de la zapata y del terreno que hay sobre la misma no producen esfuerzos de flexión. Esto es fácil de entender si imaginamos la zapata apoyada sobre el terreno sin más cargas que su peso propio y una carga uniformemente distribuida (terreno sobre la zapata). Sobre la propia zapata no se produce esfuerzo alguno.
Para el cálculo de los esfuerzos sobre la zapata, a partir de las cargas actuantes, se obtienen las leyes de tensiones sobre el terreno. A partir de estas últimas se obtienen las fuerzas y momentos resultantes dentro de los límites necesarios y se aplican sobre la sección de la zapata.
Zapatas rígidas
Las zapatas rígidas tienen una serie de ventajas sobre las flexibles desde el punto de vista del proyectista:
no es necesario calcular la resistencia a cortante ni punzonamiento,
el cálculo a flexión es más sencillo que el de las zapatas flexibles. Según la EHE, el esquema general de cálculo a flexión de zapatas rígidas es:
Donde la tracción final es:
Y por tanto, el área de armadura final es:
Zapatas flexibles El cálculo para zapatas flexibles incluye el cálculo a flexión de la sección, el cálculo a cortante y a punzonamiento.
Calculo a flexión Para calcular la armadura inferior en una zapata flexible, es necesario obtener los esfuerzos en la sección crítica. La sección crítica viene definida en la norma EHE.
La forma de operar es similar al descrito para las zapatas rígidas. vez obtenidas las leyes de tensiones, se calcula la resultante componer el momento flector en la sección crítica.
Una para
Cálculo a cortante y punzonamiento La sección a cortante se toma a una distancia igual a un canto útil (se puede tomar 0.85 x canto) desde el borde del pedestal.
Para los cálculos de flexión, cortante y punzonamiento se siguen los métodos generales. 8. PROCESO CONSTRUCTIVO a) El proceso constructivo consta de los siguientes pasos: b) Preparación de la plataforma de trabajo: Para ello se ha de conseguir una superficie de trabajo uniforme y regular. c) Excavación: Generalmente las zapatas se colocan a poca profundidad pero hay que asegurar en todos los casos la estabilidad de los taludes. d) Ejecución de la capa de limpieza: Normalmente se realiza vertiendo directamente un espesor reducido de hormigón de baja calidad.
e) Colocación del encofrado: Si el terreno es suficientemente estable se puede hormigonar contra él, si no se puede colocar encofrados, habitualmente de madera o metálicos. f) Colocación de las armaduras: El acero de las armaduras puede llegar ya montado a la obra o colocarse in situ. 9. ENCONFRADOS: El encofrado de una Zapata solo re calcula por momentos, yq que no requiere presentación Encofrad o Marcos Arriostre o contraviento
Cargas que actúan: Solo actúa la presión lateral del concreto fresco, ya que el peso propio actúa sobre el terreno. Se calcula teniendo en cuenta el peralte de la zapata y tomando la presión del fondo de la zapata.
ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS CONCLUSIONES T RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA
