Zapatas - Teoría

INGENIERÍA DE CIMENTACIONES

1. ZAP ZAPA ATAS Y LOSA LOSAS S DE CIMENT CIMENTA ACIÓN

Las zapatas y losas de cimentación son cimentaciones superficiales o directas. A las zapatas se les les considera como una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por finalidad transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo; como toda cimentación ha de garantizar, de forma permanente, la estabilidad de la obra que soporta.

1 .1 .

TIPOS DE ZAPATAS

Según Pec ! "anson ! #hornburn las zapatas se clasifican$

a) Zapa Zapatas tas ai aisl slad adas as.. Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sir%e de base de elementos estructurales puntuales como son las columnas; de modo que esta zapata ampl&a la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. 'l t(rmino zapata aislada se debe a que se usa para asentar una única columna, de ah& el nombre de aislada. 's el tipo de zapata m)s simple.

b) Zapa Zapatas tas corr corrid idas as.. Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de columnas. 'structuralmente funcionan como %iga flotante que flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas. Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección trans%ersal. Las zapa zapata tass corr corrid idas as est) est)n n indi indica cada dass como como cime ciment ntac ació ión n de un elemento elemento estructura estructurall longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terren terreno. o. #ambi(n mbi(n este este tipo tipo de ciment cimentaci ación ón hace hace de arriostramiento, arriostramiento, puede reducir la FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

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presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. *tro caso en el que resultan útiles es cuando se requerir&an muchas zapatas aisladas pró+imas, resultando m)s sencillo realizar una zapata corrida. Se considera como zapatas corridas a aquellas zapatas que recogen m)s de tres columnas, diferenci)ndolas de las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen dos pilares. 'sta distinción es obeto de debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente tres pilares.

c) Zapatas combiadas. -na zapata combinada es un elemento que sir%e de cimentación para dos o incluso m)s columnas. 'n principio las zapatas aisladas sacan pro%echo de que diferentes columnas tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento m)s estabilizado y sometido a un menor momento resultante.

d) Zapatas co!ctadas onsiste en dos zapatas independientes /una e+c(ntrica y la otra c(ntrica0 unidas a tra%(s de una %iga de cimentación, en su mayor&a se realiza este tipo de zapatas cuando la distancia entre ees de columnas sea mayor a 1 m. 'ste elemento busca transmitir el momento generado por la e+centricidad de la zapata e+terior a la zapata interior. La %iga debe ser r&gida para transferir y resistir las cargas transmitidas.

!) Zapata ! "oladi#o o catili"!r 's un tipo de zapata combinada que se realiza en %oladizos. Se proyectan para soportar columnas muy cerca de uno de sus bordes, sin producir presión %ariable en el suelo. La zapata cantili%er se puede considerarse como dos zapatas indi%iduales conectadas con una contratrabe.

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1.$.

CONSIDE%ACIONES &ENE%ALES

'l desplante en zonas fr&gidas comúnmente es a una profundidad no menor que la penetración normal de la congelación. 'n climas m)s calientes, y especialmente en las regiones semi)ridas, la profundidad m&nima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una contracción y e+pansión apreciable del suelo. La ele%ación a la que se desplanta una zapata, depende del car)cter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento. *rdinariamente, la zapata se desplanta a la altura m)+ima en que pueda encontrarse un material que tenga la capacidad de carga FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

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adecuada. 'n algunos casos, si se encuentra un estrato especialmente firme a mayor profundidad, puede ser m)s económico desplantar la zapata a una ele%ación menor, debido a que el )rea necesaria para la zapata es menor. La e+ca%ación para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posición correcta mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en los suelos que contienen agua puede ser necesario bombear, ya sea de c)rcarnos o de un sistema de drenes instalado pre%iamente. 2eneralmente, se requieren moldes en los lados de la zapata. La necesidad de bombear y de soportar los frentes de las e+ca%aciones en las que se construyen las zapatas, puede aumentar mucho el costo de una cimentación de este estilo.

1.'.

ZAPATAS COM(INADAS

Son aquellas zapatas sobre la que apoyan dos o incluso m)s columnas separadas una distancia que oscila de 3 a 4 m. Se opta por esta solución cuando se tienen dos columnas muy untas y al calcular el )rea necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus )reas se montan.

#ambi(n 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 cumplir&a la función de %iga de fundación.


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1..

LOSAS DE CIMENTACIÓN

-na losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el terreno. Se realiza cuando la presión admisible en el suelo es muy peque5a de tal manera que las zapatas indi%iduales %an a cubrir m)s de la mitad del )rea a edificar. Las losas se emplean en terrenos menos resistentes o menos homog(neos o bao estructuras m)s pesadas y menos deformables; con ellas se aumenta la superficie de contacto y se reducen los asientos diferenciales; a %eces tambi(n se emplean cuando la cimentación ha de descender por debao del ni%el fre)tico, para soportar la subpresión. Puede decirse, de forma apro+imada, que la losa es m)s económica 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 hormigón y menor cuant&a de armaduras, a una e+ca%ación m)s sencilla y a un ahorro de encofrados.

$. AN*LISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN $.1.

CA%&AS A +TILIZA% a) Para el c)lculo del factor de seguridad de cimentaciones$ se utilizar)n

como cargas

aplicadas a la cimentación, las argas de Ser%icio que se utilizan para el dise5o estructural de las columnas del ni%el m)s bao de la edificación.

b) Para el c)lculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares$ se deber) considerar la m)+ima carga %ertical que actúe /arga 6uerta m)s arga 7i%a m)s Sismo0 utilizada para el dise5o de las columnas del ni%el m)s bao de la edificación.

Cm + Cv = Cs c) Para el c)lculo de asentamientos en suelos cohesi%os$ se considerar) la arga 6uerta m)s el 489 de la arga 7i%a, sin considerar la reducción que permite la :orma #(cnica de 'dificación '.88 argas.

Cm + !5Cv


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$.$.

ASENTAMIENTO TOLE%A(LE

'n todo 'studio de 6ec)nica de Suelos se deber) indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificación o estructura moti%o del estudio. 'n caso de suelos granulares el asentamiento diferencial, se puede estimar como el <49 del asentamiento total. 'n caso de tanques ele%ados y similares y=o estructuras especiales el asentamiento tolerable no deber) superar el requerido para la correcta operación de la estructura. 'l asentamiento tiene importancia por tres razones$ aspecto, condiciones de ser%icio y da5os a la estructura.

,-/L


DESC%IPCIÓN

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>=>48

L&mite en el que se debe esperar da5o estructural en edificios con%encionales.

>=48

L&mite en que la p(rdida de %erticalidad de edificios altos y r&gidos puede ser %isible.

>=388

L&mite en que se debe esperar dificultades con puentes grúas.

>=388

L&mite en que se debe esperar las primeras grietas en paredes.

>=488

L&mite seguro para edificios en los que no se permiten grietas.

>=488

L&mite para cimentaciones r&gidas circulares o para anillos de cimentación de estructuras r&gidas, altas y esbeltas.

>=148

L&mite para edificios r&gidos de concreto cimentados sobre un solado de espesor apro+imado de >.8 m.

>=<48

L&mite donde se espera dificultades en maquinar&a sensible a asentamientos.

?onde$ @

 ?BS#*CSBD: A:2-LAC

$.'.

CAPACIDAD DE CA%&A

La capacidad de carga por corte del suelo o presión última o de falla, se determinar) utilizando las fórmulas aceptadas por la mec)nica de suelos.

T = C + D!$an %A& ?onde$ #$ 'sfuerzo cortante. $ ohesión. ?$ 'sfuerzo normal o lateral. A$ Engulo de fricción de suelo.

$..

0ACTO% DE SE&+%IDAD 0%ENTE A 0ALLA PO% CO%TE


Página #


?ebe e%itarse este tipo de falla. 'l factor de seguridad debe reflear no sólo la incertidumbre en el an)lisis de capacidad portante, sino la obser%ación teórica y pr)ctica que el asentamiento no es e+cesi%o. :o debe usarse sin estimar el asentamiento. Los factores de seguridad m&nimos que deber)n tener las cimentaciones son los siguientes$

a) Para cargas est)ticas$ 3.8 b) Para solicitación m)+ima de sismo o %iento /la que sea m)s desfa%orable0$ .4 Se presenta la forma de determinar q.

( = () Fs ?onde$ q$ apacidad admisible. qu$ apacidad última del suelo. Fs$ Factor de seguridad.

$.. P%ESIÓN ADMISI(LE La determinación de la Presión Admisible, se efectuar) tomando en cuenta los siguientes factores$

a) Profundidad de cimentación b) ?imensión de los elementos de la cimentación c) aracter&sticas f&sicoGmec)nicas de suelos ubicados dentro de la zona acti%a de la cimentación

d) -bicación del ni%el fre)tico !) Probable modificación de las caracter&sticas f&sicoGmec)nicas de los suelos, como consecuencia de los cambios en el contenido de humedad

2) Asentamiento tolerable de la estructura La presión admisible ser) la menor de la que se obtenga mediante$


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a) La aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el factor de seguridad correspondiente

b) La presión que cause el asentamiento admisible.


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CONCL+SIONES



Las zapatas aisladas sir%en de base para una única columna.



Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes o presencia de zapatas aisladas pró+imas.



Las zapatas combinadas y conectadas se unen a tra%(s de %igas de cimentación proporcionando mayor estabilidad a la estructura.



Los factores clim)ticos influye de cierta manera que los desplantes %ar&an de acuerdo al tipo de clima de cierta región.



Las losas de cimentación son usadas en terrenos de poca resistencia e in%olucran la presencia de numerosas columnas, consiguiendo cumplir los requerimientos para el terreno de baa resistencia e incluso podr&a salir m)s rentable que realizar un sin número de columnas.



Las cargas de ser%icio se usar)n para el dise5o de las columnas, as& como su asentamiento tolerable.



onocer los factores que influyen para la determinación de la presión admisible


Página 1


ANE,%I./GENE-&


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HAPA#AS *CCB?AS

HAPA#A *6IB:A?A


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HAPA#A *:'#A?A

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L*SA ?' B6':#ABD:


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(I(LI&%A03A

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Bngenier&a de imentaciones JJJJJJ.JJJ .J..Pec ! "anson G #hornburn.



:orma #(cnica '.848 ! Suelos y imentaciones ! ap. 3JJJ...Ceglamento :acional de 'dificaciones.



:orma #(cnica '.848 ! Suelos y imentaciones ! ap. KJJJ... Ceglamento :acional de 'dificaciones.

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?ise5o de imentacionesJJJJJJJJJJJJJJ....Bng. orge Al%a "urtado

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?ise5o de imentaciones /onceptos teóricos y Aplicaciones pr)cticas0....-:B ! Post 2rado.

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Publicación ! Hapatas JJJJJJJJJJJJJJ JJ-ni%ersidad de "uel%a /MMM.uhu.es0

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Bnternet


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