ZAPATAS DE CIMENTACIÓN
La zapata es una cimentación superficial utilizada normalmente en terrenos con resistencia media o alta a la compresión, sobre terrenos homogéneos. Su función es anclar y transmitir las tensiones que genera una estructura al terreno sobre el que se encuentra. Se ubica en la base de la estructura y suele encontrarse como un prisma de concreto debajo de los pilares (o columnas) de la estructura.
Las zapatas son divididas
en diferentes tipos dependiendo de la función requerida, entre las que se
encuentran.
Las zapatas aisladas son utilizadas para
la creación de columnas singulares, se suelen incorporar en estructuras de
carga moderada, son aplicadas en edificaciones u obras que tienen juntas de
dilatación y recaen en una sola columna para transmitir las cargas sobre el
terreno.
Tipos de zapatas aisladas:
- Zapatas
flexibles: El canto
(altura) de estas zapatas es menor que el vuelo (largo) en
las dos direcciones de la zapata. Este tipo de zapata soporta fuerzas de
tracción y de compresión de la estructura.
- Zapatas
deformables o rígidas: El
canto es igual o menor que el vuelo máximo medido en ambas direcciones.
- Zapatas
excéntricas o de medianería: En
estas zapatas la carga no se centra en el cimiento, es el caso en el cual
el pilar o la pared de carga (medianera) que apoya sobre una zapata,
aislada o continua, está tocando el límite del predio, y la carga no puede
quedar centrada en el cimiento (puede ser por cuestiones de propiedad del
predio).
- Zapatas
centradas: Este tipo de zapata se
mantiene amarrada o arriostrada con riostras de concreto u hormigón armado
de sección inferior a la zapata.
- Zapatas
rectangulares: Son zapatas que presentan
lados desiguales.
- Zapatas
circulares: Su característica principal
es su forma circular.
- Zapatas
cuadradas: Son las que presentan sus
lados iguales.
ZAPATAS CORRIDAS
Es la base de los muros y cuya ejecución no se interrumpe
caracterizándose por su uniformidad en cuanto a profundidad. Llamada también
“Cimientos Corridos”.
Cimientos para muros: por esta denominación se entiende
los elementos de concreto ciclópeo que constituyen la base de fundación de los
muros y que sirve para transmitir al terreno el peso propio de los mismos y la
carga de la estructura que soportan. Por lo general su vaciado es continuo y en
grandes tramos, de allí su nombre de cimientos corridos. Llamadas perimetrales
y centrales.
a) Zapata
corrida de concreto simple
Factores
en el diseño (RNE)
·
20.2.4
El peralte mínimo para zapatas de concreto simple será de 30 cm. No se permitirá
el uso de zapatas de concreto simple apoyadas sobre pilotes.
·
22.7.1
Las zapatas de concreto simple estructural deben diseñarse para las cargas amplificadas y las reacciones, de acuerdo con
los requisitos de diseño apropiados de esta Norma y según lo indicado en 22.7.2
a la 22.7.8.
·
22.7.2
El área de la base de la cimentación debe determinarse a partir de las fuerzas
y momentos en servicio transmitidos por la estructura y de las presiones
admisibles del suelo determinadas de acuerdo con los principios de la mecánica
de suelos.
·
22.7.3
No se permite el uso del concreto simple para zapatas sobre pilotes.
·
22.7.5
Los momentos amplificados máximos deben calcularse en:
(a)
A
media distancia entre el eje y el borde del muro, en zapatas que soporten un
muro de albañilería.
·
22.7.6
Cortante en zapatas de concreto simple 22.7.6.1 La fuerza cortante Vu debe
calcularse de acuerdo con
·
22.7.6.2,
con la sección crítica ubicada en la cara del muro en zapatas que soporten
estos elementos.
·
22.7.7
Para la ubicación de las secciones críticas de momento y cortante, se pueden
tratar a las columnas con forma circular o de polígono regular, como elementos
cuadrados con la misma área.
a) Zapata
corrida de concreto armado
Es un elemento constituido
por concreto y armadura de acero, también llamada cimientos reforzados.Además
de sus funciones normales los cimientos deben conectar toda la estructura de
tal manera que al sufrir la acción de un sismo todo vibre como un conjunto. En
terrenos blandos y húmedos, así como en terrenos no debidamente consolidados la
cimentación debe llevar refuerzo metálico.
Factores
en el diseño
El diseño de cimentaciones involucra una serie de etapas
que se enumeran a continuación:
i. Determinación de la presión neta del suelo y
dimensionamiento de la zapata.
ii. Verificación del corte por flexión y por
punzonamiento.
iii. Calculo del refuerzo por flexión o refuerzo
longitudinal.
iv. Verificación de la conexión muro - zapata.
ZAPATA AISLADA DE CONCRETO ARMADO
Definición: Es la base de la columna, es decir, son aquellas que soportan
una sola columna. Cuando exista una zapata para cada columna, actuando
independientemente una de otra.
Las zapatas aisladas son losas rectangulares o cuadradas
que sirven de apoyo a columnas. Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas.
Las zapatas deberán dimensionarse para transmitir al
suelo una presión máxima que no exceda a la especificada en el Estudio de Mecánica de
Suelos.
Las columnas de forma circular, podrán considerarse como columnas
cuadradas con la misma área para efectos de la localización de las secciones
críticas para diseño por flexión, cortante o longitud de anclaje del refuerzo
en las zapatas.
Tiene peralte constante o variable, disminuyendo hacia
los bordes. Las zapatas aisladas pueden ser de concreto simple o de concreto armado.
Sin embargo en el presente trabajo solo estudiaremos las zapatas de concretos
armado.
En
general, su construcción se aconseja cuando la carga de la columna es
aproximadamente 75% mas baja que la capacidad de carga admisible del suelo.
·
El
cálculo de estas zapatas se basa en los esfuerzos críticos a que se encuentran
sometidas, pero su diseño lo determinan:
ü el esfuerzo cortante de penetración
ü la compresión de la columna sobre la zapata
ü el esfuerzo de flexión producido por la presión
ascendente del suelo contra la propia zapata
ü los esfuerzos del concreto en el interior de la zapata
ü el deslizamiento o falta de adherencia del acero con el
concreto.
FACTORES EN EL DISEÑO
·
CARGAS Y REACCIONES
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
en el Capítulo 15.
El área de la zapata debe determinarse a
partir de la resistencia admisible del suelo, establecida en el estudio de
mecánica de suelos.
·
MOMENTOS FLECTORES EN ZAPATAS
El momento flector en cualquier sección de
una zapata debe determinarse pasando un plano vertical a través de la zapata, y
calculando el momento de las fuerzas que actúan sobre el área total de la
zapata que quede a un lado de dicho plano vertical.
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