Zapatas corridas y aisladas.

Zapata corrida
Zapata corrida

Zapatas corridas

Las zapas corridas o para muros se componen de franjas de concreto colocadas debajo de los muros. El tipo más común de zapatas de muro consiste en una franja de sección rectangular, colocada simétricamente con respecto al muro y que se proyecta, como un voladizo, a distancias iguales sobre ambas caras del muro. Con respecto al esfuerzo en el suelo, la dimensión más crítica de la zapata es el ancho de su base, medido perpendicularmente, a la cara del muro.

En la mayoría de las situaciones, la zapata corrida se utiliza como plataforma sobre la cual se construye el muro. Por lo tanto se establece un ancho mínimo para la zapata según el espesor del muro, por lo que, en general, se hace un poco más ancha que el muro. Con un muro de concreto, este ancho adicional se utiliza para soportal la cimbra del muro mientras se cuela el concreto. En el caso de los muros de mampostería, este ancho adicional garantiza una base adecuada para la plantilla de mortero que se utiliza para la primera hilada de bloques. El ancho adicional exacto que se requiere para esta finalidad es una cuestión de criterio. Para el apoyo de las cimbras en general conviene tener, por lo menos, una proyección de 3 pulg; para mampostería, el mínimo común es de 2 pulg. Con muros ligeros, el ancho mínimo que se requiere para la plataforma es más que adecuado en función del esfuerzo admisible de presión sobre el suelo. Si este es el caso, la proyección corta de la zapata, desde la cara del muro, producirá esfuerzos transversales por cortante y por flexión, relativamente insignificantes, que permiten un espesor mínimo para la zapata y la omisión el esfuerzo transversal. La mayoría de los proyectistas prefieren, sin embargo, proporcionar refuerzo continuo en la dirección larga de la zapata aun cuando no se necesita colocar ninguno en la dirección transversal. El objetivo es reducir el agrietamiento por contracción (debida a la disminución de la humedad) y también aumentar su capacidad, a la manera de una viga, par que cubra el claro sobre los puntos blandos en el suelo de apoyo. A medida que se incrementa la carga sobre el muro, el incremento del ancho necesario de la zapata, para controlar los esfuerzos en el suelo, produce a la larga cortante y flexión transversales significativos en la zapata. En algún punto, esto determina el espesor requerido de la zapata y para el esfuerzo necesario en la dirección transversal, el esfuerzo predominante es, en general, el esfuerzo flexionantes por tensión transversal en el concreto. Si la zapata cuenta con refuerzo transversal, el esfuerzo predominante en el concreto es, por lo común, el esfuerzo cortante.

Zapatas aisladas

La mayoría de las zapatas para columnas, aisladas o independientes, son de planta cuadrada, con refuerzo que consiste en dos esfuerzos de varillas perpendiculares entre sí. Este se conoce como refuerzo en dos direcciones. La columna se coloca directamente, sobre el bloque de la zapata, o se apoya sobre un pedestal. Un pedestal, o dado, es un bloque ancho y corto sometido a compresión, que sirve para reducir el efecto penetrante sobre la zapata. Para columnas de acero, un dado sirve para levantar la parte inferior de la columna de acero sobre el nivel del terreno.

El diseño de una zapata aislada de basa, en general, en las siguientes consideraciones:

Presión máxima del suelo. La suma de la carga aplicada sobre la zapata y el peso de ésta, no deben exceder el límite de presión de apoyo sobre el material de soporte. El área total requerida, en la planta, de la zapata, de determina con base a esto.

Control de asentamientos. En los casos en que los edificios se apoyan sobre suelo compresible, es necesario seleccionar áreas de zapatas que garanticen un uso máximo de presión admisible del suelo.

Tamaño de la columna. Entre más grande sea la columna, menores serán los esfuerzos cortantes, flexionantes y de adherencia en las zapata, puesto que estos se producen por el efecto de voladizo de la proyección de la zapata, más allá de los bordes de la columna.

Límite del esfuerzo cortante para el concreto. Para zapatas de sección transversal cuadrada, este es, en general, la única condición crítica de esfuerzo para el concreto. Para producir la cantidad necesaria de refuerzo, el peralte de la zapata es establece, por lo común, muy por arriba del que se requiere según el límite del esfuerzo por flexión para el concreto.

Esfuerzo por flexión y límites de las longitudes de anclaje en las varillas. Estos se consideran con base en el momento que se genera en la zapata en voladizo en la cara de la columna.

Espesor de la zapata para el anclaje del refuerzo de la columna. Cuando una columna soporta una columna de concreto reforzado, la fuerza de compresión de las varillas de la columna se debe de transferir a la zapata por medio del esfuerzo de adherencia, conocido como fijación de las varillas. El espesor de la zapata debe ser suficiente para dar lugar a la longitud de anclaje necesaria de las varillas de la columna.

(Parker 2008)

Zapata aislada
Zapata aislada

Zapatas para muros.

 

Los principios elementales del comportamiento de vigas se aplican a zapatas para muros con algunas modificaciones menores. La figura 16.4 ilustra las fuerzas que actúan sobre una zapata para muro; si los momentos flectores se calcularan a partir de estas fuerzas, el máximo momento se presentará en la mitad del ancho. En realidad, la muy alta rigidez del muro modifica esta situación y los ensayos citados en la sección 16.3 demuestran que, para zapatas bajo muros de concreto, es satisfactorio calcular el momento en la cara del muro (sección 1-1). En estos ensayos se formaron grietas de tensión en los sitios indicados en la figura 16.4, es decir, bajo la cara del muro, en vez de presentarse en la mitad del ancho.

Para zapatas que soportan muros de mampostería el momento máximo se calcula en la mitad de la distancia entre el centro y la cara del muro, puesto que la mampostería es en general menos rígida que el concreto. Por consiguiente, el momento flector máximo en zapatas bajo muros de concreto lo determina la ecuación:

Para determinar los esfuerzos cortantes se calcula la fuerza cortante vertical en la sección 2-2 que se localiza, al igual que para vigas, a una distanciad de la cara del muro. Así,

ZAPATAS PARA COLUMNAS

En planta, las zapatas para columnas individuales son en general cuadradas. Se utilizan zapatas rectangulares cuando las restricciones de espacio obligan a esta selección o si la columna apoyada tiene una sección transversal rectangular bastante alargada. En su forma más simple, constan de una losa sencilla (ver la figura 16.5a). Otro tipo es el que aparece en la figura 16.5b7 donde se interpone un pedestal o dado entre la columna y la losa de la zapata; el pedestal proporciona una transferencia de carga más favorable y en muchos casos se requiere con el fin de suministrar la longitud de desarrollo necesaria para los bastones. Esta forma se conoce también como una zapata escalonada. Todas las partes de una zapata escalonada deben vaciarse en la misma colada, con el fin de proveer una acción monolítica.

Algunas veces se utilizan zapatas acarteladas como las de la figura 16.5c. Estas consumen menos concreto que las zapatas escalonadas, pero la mano de obra adicional necesaria para producir las superficies acarteladas (formaletas, etc.) hace que las zapatas escalonadas sean casi siempre más económicas. En general, las zapatas de losa sencilla (ver la figura 16.5a) son las más económicas para alturas de hasta 3 pies.

Las zapatas para columnas individuales representan voladizos que se proyectan hacia afuera desde la columna en las dos direcciones y cargados hacia arriba con la presión del suelo. En la superficie inferior se producen los correspondientes esfuerzos de tensión en estas dos direcciones. En consecuencia, estas zapatas se refuerzan mediante dos capas de acero perpendiculares entre sí y paralelas a los bordes.

El área requerida de contacto se obtiene dividiendo la carga total, que incluye el peso propio de la zapata, por la presión de contacto seleccionada. En esta etapa debe estimarse el peso de las zapatas que generalmente está entre un cuatro por ciento y un ocho por ciento de la carga de la columna, intervalo en el que el primer valor es aplicable a los tipos de suelo más fuertes.

Al calcular los momentos flectores y los cortantes, únicamente se considera la presión hacia arriba qu, generada por las cargas mayoradas de la columna. El peso mismo de la zapata no produce momentos ni cortantes, al igual que no existen, obviamente, momentos ni cortantes en un libro que descansa sobre la superficie de una mesa.

(Nilson 2001)

Las zapatas aisladas son losas rectangulares o cuadradas que sirven de apoyo a columnas. Tiene peralte constante o variable, disminuyendo hacia los bordes. También pueden ser escalonadas como la presentada en la figura 12.5. En este caso, el elemento debe vaciarse integralmente y no por escalones. El peralte efectivo mínimo en el borde de una zapata de sección variable es 15 cm.

Las zapatas aisladas son el tipo más usual de cimentación pues son las más económicas. La columna puede ser centrada o excéntrica, aunque el primer caso es el más común. Si la cimentación se ubica en el límite de propiedad, la excentricidad de las cargas aplicadas puede ser tan elevada que la capacidad portante del suelo es superada. En estos casos se hace uso de las zapatas conectadas o combinadas las cuales se presentan en las secciones siguientes.

Las zapatas aisladas pueden ser de concreto simple o de concreto armado. Sin embargo, las primeras no se pueden usar ni sobre pilotes ni en zonas sísmicas.

(Harmsen 2002)

Zapata aislada
Zapata aislada

Las Zapatas Aisladas son un tipo de Cimentación Superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite.

Las zapatas aisladas 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).

  • Armado de la parte inferior: Se realiza un mallazo conformado por barras cruzadas; la separación entre barras no ha de superar los 30 cm.
  • Barras: Se recomienda utilizar diámetros de barras grandes, mínimo del 12, ante posibles corrosiones.

La armadura longitudinal del pilar llega hasta el mallazo, por lo cual se colocan armaduras de espera iguales que las de los pilares.

  • Solape mínimo: Considerar 30 veces el diámetro de la barra más gruesa del pilar.

Normativa referida a zapata aislada de hormigón en masa o armado como cimiento de soportes verticales: Norma Tecnológica NTE-CSZ

Las Zapatas Aisladas son un tipo de Cimentación Superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite.

Las zapatas aisladas 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).

  • Armado de la parte inferior: Se realiza un mallazo conformado por barras cruzadas; la separación entre barras no ha de superar los 30 cm.
  • Barras: Se recomienda utilizar diámetros de barras grandes, mínimo del 12, ante posibles corrosiones.

La armadura longitudinal del pilar llega hasta el mallazo, por lo cual se colocan armaduras de espera iguales que las de los pilares.

Las Zapatas Aisladas son un tipo de Cimentación Superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite.

Las zapatas aisladas 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).

  • Armado de la parte inferior: Se realiza un mallazo conformado por barras cruzadas; la separación entre barras no ha de superar los 30 cm.
  • Barras: Se recomienda utilizar diámetros de barras grandes, mínimo del 12, ante posibles corrosiones.

La armadura longitudinal del pilar llega hasta el mallazo, por lo cual se colocan armaduras de espera iguales que las de los pilares.

  • Solape mínimo: Considerar 30 veces el diámetro de la barra más gruesa del pilar.
Normativa referida a zapata aislada de hormigón en masa o armado como cimiento de soportes verticales: Norma Tecnológica NTE-CSZ
  • Solape mínimo: Considerar 30 veces el diámetro de la barra más gruesa del pilar.
Normativa referida a zapata aislada de hormigón en masa o armado como cimiento de soportes verticales: Norma Tecnológica NTE-CSZ

Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con discontinuidades, para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables.

Conviene que las instalaciones del edificio estén sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni riostras.

Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 10 cm. en el estrato del terreno.

La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones del nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas zonas afectadas por estas variables.

En el caso que el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos soportes.

Conviene utilizar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40mm.

En la ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el fondo una capa de hormigón pobre de aproximadamente 5 cm de espesor, antes de colocar las armaduras.