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