SEMANA 3 - ZAPATAS COMBINADAS

ZAPATAS COMBINADAS

Las zapatas combinadas son un tipo de cimentación superficial, la cual se usa en caso de que columnas de una edificación estén separadas por una corta distancia.

Las zapatas superficiales que brindan apoyo a más de una columna o a más de un muro son conocidas como zapatas combinadas. A su vez este tipo de zapatas se pueden clasificar en dos categorías. La primera categoría son las zapatas que solo soportan a dos columnas. Y en la otra categoría están las que sostienen a más de dos columnas.

Las zapatas combinadas se requieren cuando las columnas están tan cercanas al límite de la propiedad que no permite el uso de zapatas individuales sin que se sobrepase el límite. También son requeridas las zapatas combinadas cuando hay columnas adyacentes tan cerca que sus zapatas se traslapan.

Si el subsuelo tiene una capacidad de carga baja se necesitan grandes áreas de contacto, por lo que las zapatas individuales son remplazan por zapatas continuas que pueden sostener más de dos columnas y usualmente todas las columnas en una fila. A veces las franjas se colocan en dos direcciones, obteniéndose una cimentación reticular. Este tipo de cimentación puede proyectarse en una mayor área de contacto, resultando más económico que si se usaran zapatas individuales.

Zapatas combinadas que soportan dos o más columnas

Este tipo de zapatas se utiliza en edificios donde la presión del suelo admisible es suficientemente grande para que puedan proyectarse zapatas individuales en la mayor parte de las columnas, las zapatas para dos columnas se hacen necesarias en dos situaciones:

a)      Cuando las columnas están tan cerca del límite de la propiedad que no se pueden construir zapatas individuales sin sobrepasar este límite.

b)     Cuando algunas columnas adyacentes están tan cerca entre sí que sus zapatas se traslapan.

Zapatas que soportan más de dos columnas

Cuando la capacidad de carga del subsuelo es baja de modo que se hacen necesarias grandes áreas de contacto, las zapatas individuales se remplazan por zapatas en franjas continuas que sostienen más de dos columnas y por lo general todas las columnas en una fila. En algunos casos estas franjas se disponen en dos direcciones, en cuyo caso se obtienen una cimentación reticular.

Las cimentaciones por franjas pueden proyectarse para que se desarrollen un área de contacto mucho mayor, lo cual resulta más económico que proyectar zapatas individuales, puesto que en las franjas individuales representan vigas continuas cuyos momentos son mucho menores que los momentos en voladizos de las grandes zapatas individuales que se extienden distancias considerables desde la columna en las cuatro direcciones.

En general en este caso es una buena práctica dimensionar el cimiento de forma que el centro de gravedad de su superficie en planta coincida sensiblemente con el de las acciones. Esto se puede conseguir con varias formas; una de ellas consiste en construir la zapata de ancho constante, de forma que el centro de gravedad del rectángulo de la planta de la zapata coincida con el punto de paso de la resultante de las cargas de los dos pilares, esto mismo puede alcanzarse con otras formas de planta, como por ejemplo la trapezoidal, pero ello tiene el inconveniente de complicar mucho

el acero de refuerzo, al organizar las barras de longitud variable, por lo que rara vez se recurre a esta solución.

Actualmente, por motivos económicos se tiene a dar a las zapatas combinadas canto constante, aunque a veces, en casos particulares, se emplea la solución indicada en la figura de T invertida.

TIPOS DE ZAPATAS COMBINADAS

Las zapatas combinadas pueden ser una losa en forma rectangular o trapezoidal.

Ø  Las zapatas combinadas rectangulares son cimentaciones en donde se distribuyen uniformemente los esfuerzos transmitidos al suelo.

Ø  Las zapatas combinadas de forma trapezoidal tienen en esencia la misma función que la rectangular, pero además se usan cuando hay problemas de lindero, es decir cuando no se puede extender más allá sin sobrepasar los límites del terreno, o cuando no se puede usar una zapata rectangular porque hay una columna muy cercana o una zapata aislada.

Ø  Zapatas combinadas felxibles

El conjunto de fundación, cuando son flexibles requiere de un cálculo y dimensionado mucho más cuidadoso y severo que la viga considerada como rígida. Se supone para el cálculo que la flecha de esta viga elástica flotante es igual es igual al asentamiento que sufre el terreno situado debajo de la misma.

Además mediante la utilización del coeficiente de balasto se acepta la hipótesis de la existencia de una relación entre el asentamiento del terreno y la presión ejercida sobre el suelo.

Ecuacion    δt = k*f

Donde:

Δt = esfuerzo del terreno.

K = coeficiente de balasto (kg/cm3)

F descenso del terreno o flecha de la viga (cm)

Para el cálculo de los esfuerzos en la masa del suelo, se debe hacer uso de la “Teoría de la Elasticidad” a pesar de que el suelo es un material elástico plástico viscoso.

Para complicar aún más el cálculo, en suelos finos y saturados, las propiedades de soporte dependen del tiempo, haciendo cambiar las reacciones actuantes en la estructura de fundaciones.

Para introducirnos en el cálculo de bases flexibles combinadas, y por lo anteriormente dicho es necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían producirse en el futuro. Para el cálculo, y frente a todas estas variables que se nos plantean, debemos hacer hipótesis de trabajo muy simples y conservadoras que nos

permitan la determinación de las solicitaciones en la interacción del suelo con la estructura.

Por lo expuesto, nos parece prudente no incursionar en un largo desarrollo teórico para el cálculo de las fundaciones flexibles, especialmente por su enorme complejidad y por la cantidad de variables a tener en cuenta. Además existe ya en el mercado del software para computadoras, una gran cantidad de programas especiales que tratan a estos tipos de estructuras y que permiten desarrollar mejores condiciones de borde para el cálculo.Ø  Zapatas combinadas felxibles

El conjunto de fundación, cuando son flexibles requiere de un cálculo y dimensionado mucho más cuidadoso y severo que la viga considerada como rígida. Se supone para el cálculo que la flecha de esta viga elástica flotante es igual es igual al asentamiento que sufre el terreno situado debajo de la misma.

Además mediante la utilización del coeficiente de balasto se acepta la hipótesis de la existencia de una relación entre el asentamiento del terreno y la presión ejercida sobre el suelo.

Ecuacion    δt = k*f

Donde:

Δt = esfuerzo del terreno.

K = coeficiente de balasto (kg/cm3)

F descenso del terreno o flecha de la viga (cm)

Para el cálculo de los esfuerzos en la masa del suelo, se debe hacer uso de la “Teoría de la Elasticidad” a pesar de que el suelo es un material elástico plástico viscoso.

Para complicar aún más el cálculo, en suelos finos y saturados, las propiedades de soporte dependen del tiempo, haciendo cambiar las reacciones actuantes en la estructura de fundaciones.

Para introducirnos en el cálculo de bases flexibles combinadas, y por lo anteriormente dicho es necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían producirse en el futuro. Para el cálculo, y frente a todas estas variables que se nos plantean, debemos hacer hipótesis de trabajo muy simples y conservadoras que nos

permitan la determinación de las solicitaciones en la interacción del suelo con la estructura.

Por lo expuesto, nos parece prudente no incursionar en un largo desarrollo teórico para el cálculo de las fundaciones flexibles, especialmente por su enorme complejidad y por la cantidad de variables a tener en cuenta. Además existe ya en el mercado del software para computadoras, una gran cantidad de programas especiales que tratan a estos tipos de estructuras y que permiten desarrollar mejores condiciones de borde para el cálculo.

RECOMENDACIONES

Bajo la zapata deben disponerse siempre un solado de e=10cm y las armaduras deben apoyarse sobre separadores. La excavación de los 20 cm inferiores de terreno no debe ser hecha hasta inmediatamente antes de verter el solado. Esta recomendación es especialmente importante en suelos cohesivos.

Salvo grandes zapatas, conviene ir a canto constante. Si se adopta canto variable debe disponerse, junto a los parámetros de la columna, unas zonas horizontales de, al menos 150 mm de ancho para montar los encofrados de la columna.

La separación máxima de armaduras no será superior a 300 mm ni inferior a 100 mm. Si es necesario, se agrupan por parejas en contacto. El recubrimiento lateral de las puntas de las barras no debe ser inferior a 70 mm, por razones, no solo de protección sino también para asegurar que las barras caben en el pozo excavado con las tolerancias normales de excavación y de corte de barras.

Es recomendable modular las dimensiones horizontales en múltiplos de 250 mm y los cantos en múltiples de 100 mm, con el fin de facilitar la ejecución.

Las zapatas combinadas deben atarse en sentido transversal.