DEFINICION Y TIPOS DE ZAPATAS: ZAPATAS CORRIDAS Y AISLADAS
¿Que son las zapatas?
Las zapatas son cimentaciones superficiales utilizadas para la cimentación de elementos aislados de una estructura, tales como pilares o muros. Las zapatas se clasifican dependiendo de la forma en que van a trabajar.
En la cimentacion por zapatas, las cargas de azapata pueden consistir en una combinación de cargas verticales y horizontales (resultante inclinada) o estas cargas en combinación con momentos de vuelco. El hormigón se utiliza casi universalmente para las azapatas debido a su durabilidad en un entorno potencialmente hostil y por motivos económicos.
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Tipos de Zapatas
En la cimentacion por zapatas, existen distintos tipos de zapata de concreto reforzado, estos son: las zapatas corridas, las zapatas aisladas, las zapatas combinadas, las losas de cimentacion y las cabezas de pilotes. A continuación se presentan brevemente estos tipos:
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1.- Las zapatas continuas o zapatas corridas tienen la finalidad de distribuir adecuadamente la carga sobre el suelo de la cimentación. Estas son simplemente el alargamiento de la parte inferior de un muro. Los tipos de zapata corrida comúnmente se usan al contorno de un edificio y a veces bajo los muros interiores.
2.- Una zapata aislada o zapata para una sola columna es usada para el soporte de la carga de una sola columna. Los tipos de zapatas aisladas son los más comúnmente usados, en particular cuando las cargas son ligeras y las columnas no están muy cercanas entre sí.
3.- Las zapatas combinadas se usan para sostener las cargas de dos o más columnas. Los tipos de zapata combinada pueden llegar a ser económica cuando de dos a más columnas enormemente cargadas están alejadas entre sí a una distancia tal que sus zapatas individuales quedarían cruzadas. Mayormente, los tipos de zapatas individuales son cuadradas o rectangulares y en caso de que se empleen para columnas localizadas en los linderos del terreno, se prolongarían más allá de éstos. Una zapata para tal columna, combinada con otra para una columna interior, se puede diseñar de manera que no cruce los linderos de la propiedad.
4.- Una plancha de cimentación, losa de cimentación o cimentación flotante es una losa continua de concreto reforzado sobre un área grande que se usa para soportar muchas columnas y muros.
Este tipo de cimentación es útil cuando la resistencia del suelo es menor o las cargas de las columnas son grandes, pero no se usan pilotes o cajones de cimentación. En tal caso, las zapatas aisladas resultarían demasiado grandes que sería más económico el uso de una losa continua sobre toda el área. El costo de la cimbra para una losa de cimentación es menor que el costo de la cimbra para una gran cantidad de zapatas aislada. En caso de que se diseñen azapatas individuales para cada columna y su área combinada es mayor que la mitad del área contenida dentro del contorno del edificio, normalmente es más económico usar una sola losa continua.
La losa de cimentación es útil para reducir los asentamientos diferenciales entre las columnas; esta disminución puede ser de 50% o más. Para este tipo de cimentación las excavaciones suelen ser bastante hondas.
5.- Las cabezas de pilotes son losas de concreto reforzado usadas para distribuir las cargas de las columnas a grupos de pilotes.
Definicion: ¿Que es una Zapata Corrida?
El concepto de zapata corrida es simplemente el alargamiento de la parte inferior de un muro, cuya finalidad es distribuir adecuadamente la carga sobre el suelo de la cimentación. Las zapatas corridas comúnmente se usan al contorno de un edificio y a veces bajo los muros interiores.
Se entiende por zapata corrida aquella que recibe una carga lineal (en realidad distribuida en una faja estrecha de contacto con un muro), y eventualmente un momento flector transmitido por el muro.
Armado de Zapata Corrida
Para la construccion de zapatas se requiere tener un buen armado de zapata corridas y para realizar el armado de una zapata corrida, no se forman líneas paralelas, sino que se forman retículas que se cruzan en los puntos donde comienzan los pilares para darle mayor rigidez a la cimentación.
En el armado de una zapata continua, al igual que la aislada, lleva un emparrillado en su base para evitar posibles deformaciones que se pueden producir y de la misma forma para repartir la carga de manera unificada. Cuando se encuentra un edificio en el que hay cargas muy distintas y, por tanto, pilares distintos en cuanto a sección y alineación, es muy difícil hacer esta distribución uniforme, la solución que se debe tomar en este caso es proyectar una cimentación de ancho desigual que se adapte a las cargas y a las reacciones del terreno.
Despiece de Armadura de Zapata Corrida
L1 es la longitud de solape o longitud de anclaje de la armadura, fi1, es decir, la longitud de la armadura de espera de la zapata.
La armadura de espera consiste en empalmar por solape la armadura a la salida de la azapata. Comúnmente, la armadura de espera tiene el mismo diámetro que la del muro, por tanto, el canto de la zapata será la suficientemente grande para que el tramo recto L2 sea mayor o igual que 2/3 de la longitud de anclaje, es decir: L2=2/3lb
Esto condicionara el canto mínimo de la asapata, más que nada en el caso de que el diámetro de la armadura de espera sea grande. Si se quisiera reducir la longitud L2 sin reducir el área de la armadura de espera, se colocaría más barras de armadura de espera que barras de soporte.
L3 deberá asegurar el atado de la armadura de espera de fi1 a dos transversales fi2 y no podrá ser menor que 2s, siendo s la separación que hay entre las barras fi2. Normalmente a la hora de hacer los cálculos, se considera L3 como si de otra longitud de anclaje se tratara.
Fi2 será la armadura transversal del emparrillado de la zapata y fi3 el diámetro de la armadura longitudinal.
Fi4 es una armadura de despunto que se colocara cada cinco parejas de barras verticales del muro y fi5 es la armadura nominal de montaje.
Ambas son armaduras de diámetro aproximadamente a la mitad de fi1:
- Fi4=fi/2
- Fi5=f1/2
Estas armaduras cumplen la misma misión que los estribos en la armadura de espera en las zapatas aisladas, solo se utilizan para mantener rígido el conjunto de dicha armadura mientras se vierte el hormigón. También se atan en todos los puntos de cruce, aunque hay veces que este atado puede sustituirse por la colocación de la armadura fi6 en la longitud de solape L1 antes de hormigonar.
El recubrimiento lateral de la zapata será denominado r1, siendo sus valores:
- 5cm si los laterales de la zapata cimiento se encofran
- 7cm si hormigonamos directamente contra el terreno
R3 será el recubrimiento inferior de la zapata. Este valor lo tomaremos normalmente de 2,5cm, pero nunca será inferior al valor de fi3.
La junta de hormigonado la dejaremos tal y como queda después de vibrarla, pero se debe impedir que se forme en la superficie una capa de lechada. No se puede fratasar esa zona al realizar el acabado general de la cara superior de la zapata, que se alisara con bandera vibrante. Antes de hormigonar el muro se limpiará la junta de contacto con la zapata y se regará esperando para hormigonar hasta que este superficialmente seca.
El hormigón de limpieza es una capa de 10 cm de hormigón pobre, su espesor puede variar para que se adapte al fondo de la excavación. En suelos blandos no se excavan los últimos 25 cm que hay por debajo del suelo hasta un tiempo poco antes de verter el hormigón para que este no se emblandezca por posibles lluvias antes del hormigonado.
Para ver de qué tipo y cuál es la longitud de anclaje de la armadura fi3, relacionamos los vuelos con los cantos y según la relación encontrada, se tendrán distintas formas de anclaje:
v<=h:
En este caso se contará el anclaje a partir del punto final de la parte recta de la armadura fi3, doblándola con el radio de doblado correspondiente.
Partes de una Zapata Corrida
Teniendo en cuenta el concepto de zapata corrida: las zapatas corridas son el alargamiento de la parte inferior de un muro, cuya finalidad es distribuir adecuadamente la carga sobre el suelo de la cimentación. Entonces las partes de una zapata corrida son las siguientes:
- En la parte inferior de la zapata corrida, se encuentra la base que ha sido compactada, por encima de esta se halla una capa de hormigón de 10cm de espesor y con un acabado rugoso en su superficie.
- En el interior de la zapata se encuentran unas de las partes más importantes de una zapata corrida, el armado superior e inferior de la zapata junto a los calzos de apoyo de la zapata con una longitud no menor de los 5cm. Finalmente, en la parte central de la zapata corrida están los pilares (y las armaduras de estos)
Medidas de una Zapata Corrida
Para el cálculo de las medidas de zapata corrida, se ha considerado hormigón H-25 con aceros B400 y B500. Las medidas de zapata corrida se han realizado ajustándose a la Instrucción EHE, con figuración comprobada para clase de exposición IIb. Las presiones admisibles van de 0,1 a 0,5 N/mm2.
El ancho mínimo a1, corresponde al caso pésimo de muro con cuantía máxima de acero, pero no menor de 200mm.
El esfuerzo axial de cálculo Nd es el transmitido por el muro a la zapata, es decir sin contar el peso de ésta. El peso propio de la zapata elegida sumado a Nd/Yfp produce la presión admisible O, consignada en la cabecera de cada tabla. Yfp es el valor ponderado de Yfg y Yfq.
Las tablas están calculadas para Yfp=1,4, que corresponde a Yfg=1,35, Yfq=1,5 con relaciones Nq/Ng=0,45.
Las zapatas, con los precios actuales del acero y del hormigón, resultan más baratas cuanto más flexibles. Esto da a notar al regir las cuantías mínimas previstas en EHE, que pueden producir que una zapata con mayor canto tenga más armadura. Es por eso que, si es necesario un gran canto, la solución más económica es adoptar la zapata más barata y disponer debajo hormigón pobre hasta llegar al plano de cimentación.
Notas: Recubrimiento de la armadura principal es 30mm. A continuación, se pueden ver los distintos tipos de anclajes:
Otros tipos de zapata corrida
Zapata Corrido Arquitectura
En arquitectura, zapata es el tipo de cimentación que con más frecuencia se encuentran en la obra. Como se ha visto anteriormente, la zapata corrida en arquitectura también se utiliza cuando el terreno no sea lo suficientemente resistente para soportar la construcción que sobre él se levantará.
La zapata corrido en arquitectura es aquella que se utilizara cuando se quieran cimentar muros o una hilera de columnas que estén cercanos, también tiene una forma de prisma o de T invertida. Las zapatas corrida pueden ser de sección escalonada, rectangular o estrechada cónicamente. En cuanto a las dimensiones de la zapata, estas están relacionadas con la carga que soportan, la resistencia que presentan a la compresión del material y también a la presión admisible sobre el terreno.
Zapata Corrida de Lindero o de Colindancia
Las zapatas corridas soportan la carga de más de una columna. Uno de los casos en que pueden usarse es cuando las columnas están tan cerca una de otra que las zapatas individuales se interferirían entre ellas figura a. Las zapatas corridas de lindero son usadas cuando una columna está muy cerca de un lindero, de manera que una zapata se extendería más allá del lindero de la propiedad. En este caso, la asapata de la columna exterior se combina con la zapata de una columna interior, tal y como se ilustra en la figura b.
Cuando una columna está cerca de un lindero y se quiere combinar su zapata con la zapata de una columna interior, se puede usar una zapata de lindero. En ese caso también se puede proporcionar a la columna exterior contrapesos o “muertos”, para tomar en cuenta la excentricidad de la carga.
Debido a que es conveniente que las presiones de apoyo sean uniformes sobre toda la zapata de lindero, el centroide de la zapata debe hacerse coincidir con el centroide de las cargas de la columna para impedir asentamientos diferenciales. Esto puede lograrse con zapatas corrida que son rectangulares en planta. En caso de que la carga de la columna interior sea mayor que la de la columna exterior, la zapata se dimensiona de modo que su centroide termine en la posición correcta, extendiendo la proyección hacia adentro de la zapata.
Otras formas de zapatas corridas que permiten al proyectista hacer que los centroides coincidan, son las trapezoidales y las T, mostradas en las figuras (a) y (b). Las zapatas con las formas mostradas en dichas imágenes son económicas en caso de que haya grandes diferencias entre las magnitudes de las cargas de las columnas o sea el caso de que los espacios disponibles no se prestan a zapatas rectangulares largas. En el caso de que se usen zapatas trapezoidales, las varillas longitudinales se dispondrán usualmente en forma de abanico con las varillas alternadas y cortadas a una corta distancia del extremo estrecho.
Es posible que se advierta de que surge un problema al establecer los centroides de las cargas y de las zapatas y se tiene que decidir si se usan cargas de servicio o cargas factorizadas. El centroide requerido de la zapata aislada de lindero será ligeramente diferente en los dos casos.
El diseño de zapatas corrida de colindancia no ha sido estandarizado, por esta razón, los proyectistas de concreto reforzado utilizan procedimientos que varían ligeramente.
Para empezar, se determina el área requerida de zapata para las cargas de servicio y luego las dimensiones de la zapata son escogidas de tal forma que los centroides coincidan. Después, las diversas cargas se multiplican por los factores de carga apropiados y se trazan los diagramas de momentos y de cortante para tales cargas a lo largo del lado mayor de la zapata aislada de lindero. Luego de haberse trazado los diagramas de cortante y de momento, se halla el espesor por cortante en una dirección (cortante de viga) y por cortante en dos direcciones (cortante de penetración) y se escoge el refuerzo en la dirección larga.
Se corta la carga de la columna, la cual se reparte sobre la dirección larga, igual al ancho de la columna más d/2 a cada lado si tal longitud de zapata está disponible. Después se diseña el acero y se proporciona una cantidad mínima de acero por temperatura y contracción en la parte restante de la zapata.
El ancho que se ha seleccionado probablemente tenga poca influencia en la capacidad a flexión transversal de la zapata de colindancia, pero es posible que afecte considerablemente la resistencia al cortante en dos sentidos o por penetración. En el caso de que el refuerzo por flexión se coloque dentro del área considerada para cortante en dos direcciones, este refuerzo reducirá el ancho de las grietas diagonales por cortante, asimismo aumentará también la trabazón del agregado por todo lo largo de las superficies de corte.
En el caso de que la longitud de la zapata corrida de lindero no sea escogida de manera que su centroide quede exactamente en el centroide de las cargas de las columnas, entonces los diagramas de momento no cerrarán debido a que las expresiones numéricas son demasiado sensibles. Por otro lado, se recomienda redondear las dimensiones laterales de la zapata a las 3 pulgadas más próximas.
Otro de los factores que impide que el diagrama de momentos se cierre, es el hecho de los factores promedio de cargas varíe debido a que las cargas de las columnas son diferentes.
Concepto de Zapata Aislada
¿Que es una zapata aislada? Se trata de una cimentación puntual que recibe un solo sistema de carga, como son los pilares, se emplea en terreno firme o competente. Las zapatas aisladas son usadas para el soporte de la carga de una sola columna. Las zapatas aislada son los más comúnmente usados, en particular cuando las cargas son ligeras y las columnas no están muy cercanas entre sí.
Zapata Aislada Caracteristicas
Las características de la zapata aislada consideran que la zapata funciona como una losa en una dirección, inicialmente, y a continuación se utiliza el mismo acero en la otra dirección. Esto lleva a una opinión relativamente conservadora, ya que es diseñada como si se cargara dos veces, debido a que en realidad es una losa con trabajo bidireccional, cuyo cálculo sería más complicado, este método simplificado resulta más apropiado para el trabajo práctico.
Otras caracteristicas de la zapata aislada son que transmite una tensión de media a alta causando asientos pequeños o moderados. Además la zapata aislada es la cimentación más económica con tensiones admisibles superiores a 0.15N/mm2.
Partes de una Zapata Aislada
Las partes de una zapata aislada son las siguientes:
- En la parte inferior de la zapata aislada, se encuentra la base que ha sido compactada, por encima de esta se halla una capa de hormigón de 10cm de espesor y con un acabado rugoso en su superficie.
- En el interior de la zapata se encuentran unas de las partes más importantes de una zapata aislada, el armado superior e inferior de la zapata junto a los calzos de apoyo de la zapata con una longitud no menor de los 5cm. La superficie de la zapata debe ser limpia y rugosa, y debe encontrarse humedecida antes de hormigonar.
- En el centro se encuentra el armado del pilar o del muro. Y finalmente, sobre la zapata se encuentra una capa de relleno.
Predimiensionamiento de Zapatas Aisladas: ¿Cuáles son las medidas y dimensiones de una zapata aislada?
El método de cálculo de dimensiones de zapatas aisladas que se utiliza, queda del lado de la seguridad y permite hallar las medidas de zapatas aisladas a partir de las tablas de cálculo de dimensiones de zapatas aisladas cuadradas sin merma apreciable de la economía del proyecto.
Supongamos una zapata aislada de medidas a2.b2 (como se observa en la figura). En la dirección de los lados mayores s2, colocamos la misma armadura p.m.1 que es la correspondiente en las tablas a la zapata cuadrada de lado a2.
En la direccion de los lados b2, llamando Usr y Usc a las capacidades mecanicas de las armaduras de la zapata rectangular y cuadrada, respectivamente, se tiene:
Siendo siempre k ligeramente mayor que la unidad como:
O lo que es lo mismo, llamando Asr y Asc a las áreas de armaduras
Se obtiene:
Que permite el cálculo inmediato de la armadura paralela a los lados de longitud b2. Para que no resulten necesarias las comprobaciones de figuración, no debe emplearse para Asr un diámetro superior a Asc.
Zapata Aislada Cuadrada
Las zapatas para una sola columna, llamadas también zapatas aisladas, normalmente otorgan la solución más económica para la cimentación de columnas. Estas zapatas comúnmente son cuadradas en planta, aunque también pueden ser rectangulares, circulares u octagonales.
La mayoría de las zapatas cuadradas aisladas constan de losas de espesor constante, pero si los espesores calculados son mayores de 3 o 4 pies, puede ser más económico usar zapatas cuadradas aisladas escalonadas. Cerca de la columna las fuerzas cortantes y los momentos en una zapata son mayores con el resultado de que se necesita un mayor espesor en esa zona en comparación con las partes exteriores de la zapata. Para zapatas que son muy grandes, como las de estribos de puentes, las zapatas escalonadas pueden dar ahorros demasiado considerables en la cantidad de concreto.
Ocasionalmente, se usan zapatas aisladas con declives en lugar de las escalonadas, pero el costo de la mano de obra puede ser mayor. De tal modo. Si se usa una zapata escalonada o una con declives, se considera necesario verter el concreto en una sola colada para garantizar una estructura monolítica, evitando así zonas horizontales débiles a cortante. En caso de no seguir este procedimiento, es preferible el uso de cuñas o refuerzos por fricción cortante (espigas) entre las partes para obtener una acción monolítica.
Además, cuando se usan zapatas cuadradas aisladas escalonadas o con declives, es necesario revisar los esfuerzos en más de una sección de la zapata. Por ejemplo, los requisitos del área de acero y de la longitud de desarrollo deben ser revisados tanto en los escalones como en las caras de los muros o columnas.
Zapata Aislada Rectangular
Las zapatas aisladas también pueden ser de planta rectangular si la columna tiene una forma rectangular muy pronunciada, o en el caso de que el espacio disponible para la zapata obliga al proyectista a usar una forma rectangular. Si es conveniente una zapata aislada cuadrada, ésta es preferible a una usar una zapata aislada rectangular ya que requerirá menos material y será más fácil construirla.
El procedimiento de diseño para una zapata aislada rectangular es casi idéntico al usado para diseñar zapatas cuadradas. Después de haber hecho el cálculo del área requerida y de que se hayan seleccionado las dimensiones laterales, los peraltes requeridos por cortante en un sentido y en dos sentidos se deben determinar con los métodos usuales. La fuerza de corte de la zapata aislada en un sentido suele controlar el peralte de las zapatas rectangulares, mientras que la fuerza de corte en dos sentidos suele controlar el de las zapatas cuadradas.
El siguiente paso es seleccionar el refuerzo en la dirección larga. Estas varillas longitudinales se colocan con una separación uniforme entre ellas a través de la zapata rectangular, pero no es así el caso para el refuerzo en la dirección corta. El apoyo que proporciona la zapata rectangular a la columna se concentra cerca del medio de la zapata, por lo que el momento en la dirección corta es concentrado más o menos en el área cercana la columna.
Cierta cantidad del porcentaje mínimo del refuerzo total de la dirección corta debe ponerse en un ancho de banda igual a la longitud de la dirección corta de la zapata aislada rectangular. El refuerzo requerido en esta banda es obtenido haciendo uso de la siguiente expresión, donde b es la relación de la longitud del lado largo al ancho del lado corto de la zapata:
El refuerzo restante en la dirección corta debe distribuirse por los extremos de la zapata rectangular.
Diferencia entre Zapata Aislada y Corrida
La diferencia entre zapata aislada y zapata continua es:
- La zapata aislada es aquella que recibe la carga puntual de un pilar, mientras que la zapata corridas recibe una carga en línea.
- La zapata corrida o continua es usada cuando se quiere cimentar muros o una hilera de pilares que estén próximos, en cuanto a la zapata aislada se usa cuando se quiere cimentar una sola columna o pilar.
- La zapata aislada está constituida por dados de hormigón de forma cuadrada o rectangular. También hay zapatas aisladas con el dado circular, pero son menos habituales. En el caso de las zapatas continuas, tiene forma prismática o de T invertida y en ellas predomina una dirección sobre las otras.
- La principal diferencia entre zapata aislada y zapata continua, es que la primera soporta cargas puntuales, mientras que la segunda soporta cargas distribuidas.
Zapatas combinadas
Las zapatas superficiales que sostienen más de una columna o muro se conocen como zapata combinada. Las zapatas combinadas dividirse en dos tipos: aquellas que soportan dos columnas y las que sostienen más de dos columnas (en general una gran cantidad).
Ejemplos del primer tipo, es decir, zapatas para dos columnas ocurren en edificios donde la presión del suelo admisible es suficientemente grande para que puedan proyectarse zapatas individuales en la mayor parte de las columnas, la zapata combinada para dos columnas se hace necesaria en dos situaciones: (1) cuando las columnas están tan cerca del límite de la propiedad que no se pueden construir zapatas individuales sin sobrepasar este límite, y (2) cuando algunas columnas adyacentes están tan cerca entre sí que sus zapatas se traslapan.
Cuando la capacidad de carga del subsuelo es pequeña de modo que se hacen necesarias grandes áreas de contacto, las zapatas individuales son reemplazadas por zapatas combinadas en franjas continuas que sostienen más de dos columnas y generalmente a todas las columnas en una fila. A veces estas franjas se disponen en las dos direcciones, en ese caso se obtiene una cimentación reticular. Las cimentaciones por franjas pueden proyectarse para desarrollar un área de contacto mucho mayor, lo cual resulta más económico que proyectar zapatas individuales, puesto que las franjas individuales representan vigas continuas cuyos momentos son mucho menores que los momentos en los voladizos de las grandes zapatas individuales que se extienden distancias considerables desde la columna en las cuatro direcciones.
En muchos casos, las franjas se traslapan entre sí para obtener una losa de cimentación. Es decir, la cimentación consta de una losa maciza de concreto reforzado ubicada en la planta inferior de todo el edificio. El comportamiento estructural de este tipo de losas es muy similar al de una losa plana o una placa plana, pero volteada, es decir, cargada hacia arriba por la presión de contacto y hacia abajo por las reacciones concentradas en las columnas. La losa de cimentación obtiene evidentemente la máxima área de contacto disponible bajo el edificio. Si la capacidad del suelo es tan baja que aún esta gran área de contacto es insuficiente, debe utilizarse algún tipo de cimentación profunda, como pilotes o pilas.
Las losas de cimentación se pueden diseñar con pedestales en las columnas, como se ilustra en las figuras 1 y 2, o sin ellos, dependiendo de si son realmente necesarios o no para la resistencia a cortante y para la longitud de desarrollo de los bastones.
Además de desarrollar grandes áreas de contacto, otra ventaja de las cimentaciones continuas, reticulares o de las losas de cimentación, consiste en que su continuidad y rigidez ayudan a disminuir los asentamientos diferenciales de las columnas individuales con respecto a las adyacentes, que de otra forma pueden presentarse por variaciones locales en la calidad del subsuelo u otras causas. Con este fin, las cimentaciones superficiales continuas se utilizan a menudo en situaciones donde la superestructura o el tipo de ocupación son especialmente sensibles a los asentamientos diferenciales.
Otros Tipos de Zapatas
Zapata Corrida de Concreto Armado
Para la construccion de zapatas de concreto armado debe tenerse presente que una vez hecha la excavación en el terreno debidamente compactada y nivelada se procederá a construcción de las zapatas corridas de concreto armado, para esto es necesario conocer las dimensiones: 70 centímetros de base por 60 centímetros de altura y se dejarán 10 centímetros de cada lado de la zapata armada para poder maniobrar la cimbra.
Paso número 1, Plantilla:
Se debe colocar una plantilla de mortero pobre sobre el terreno, las proporciones para plantillas de mortero pobre son de: un bulto de mortero 12 botes de arena y 2.5 botes de agua.
Paso número 2, Armado:
Primero se empieza con el armado de la base compuesto de una parrilla de cuatro varillas de tres octavos de pulgada en el sentido longitudinal, es decir, a lo largo del eje y en el otro sentido varillas de tres octavos de pulgada a cada 20 centímetros. Las varillas deben estar unidas con alambre recocido en cada una de sus intersecciones, utilizando para ello el gancho metálico. Se sigue con el armado de la viga este se compone de seis varillas de tres octavos de pulgada con la longitud total de la zapatas de concreto armado y de los estribos o anillos de alambrón de un cuarto de pulgada, que tienen la función de garantizar las dimensiones horizontal y vertical de la viga. Para hacer los estribos de alambrón de un cuarto de pulgada, es necesario contar con un trozo de madera y poner cuatro clavos con las medidas de los estribos para con un tubo a hacer los dobleces
- Se corta el alambrón con la ayuda de una cizalla con la longitud del estribo más seis centímetros adicionales a cada extremo para el doblez
- Se endereza el alambrón
- Con la ayuda de un tubo se hacen los dobleces de acuerdo a las marcas puestas en el trozo de madera, es importante dejar seis centímetros adicionales en cada extremo para hacer el doblez a 135 grados. Los estribos deben ser colocados cada 20 centímetros en todo lo largo de la viga. Para armar la viga primero se colocarán varillas en cada una de las esquinas de los estribos amarrándolos con el alambre recocido, ayudándonos de un gancho metálico. Una vez que se tenga completo el armado debemos calzarlo con la ayuda de piedras o trozos de madera que permitan el paso del concreto por debajo del armado y que se encuentren al mismo nivel. Debe asegurarse que los armados tengan como mínimo dos centímetros de recubrimiento.
Paso número 3, Cimbra:
Para la base se utilizan tablas de madera de 15 centímetros cuidando que la dimensión de la base de la zapata sea de 70 centímetros. Para poder recargar los tablones de madera es necesario contar con un elemento que sirva de apoyo, en este caso una silleta, que es una varilla doblada que separa 15 centímetros del piso, esta queda ahogada en el concreto. Debe asegurarse que la colocación de la cimbra permita que los armados tengan al menos dos centímetros de recubrimiento. Para lograr un mejor apoyo es ideal que la unión de la base con la viga tenga un ángulo de al menos 15 grados. Para la cimbra de la viga se utilizan tarimas o tablones de madera de pino de tercera, estos tablones se apoyan en la silleta. Antes de colocar la cimbra es importante poner una capa de aceite quemado con la intención de que la madera no se hinche. Es importante cuidar la colocación de la cimbra al centro de la zapata, al eje del muro, al armado de la viga y a la altura correspondiente. Para evitar que las cimbras de cierre se ponen separadores de varilla con la dimensión exacta del ancho de la viga. Antes de colar se puede mojar la cimbra con el fin de evitar la pérdida de agua en la mezcla.
Paso número 4, Colado:
Una vez terminada la cimbra se procederá a hacer la mezcla para zapatas: un bulto de cemento cuatro y medio botes de arena seis botes de grava y un medio botes de agua. Se hace el vaciado para ambos elementos con la ayuda de cubetas llenas de la mezcla, es importante asegurar que la mezcla se distribuya homogéneamente, para lo cual se debe picar con una varilla o vibrado. Si hay que interrumpir el colado se debe de hacer a la cuarta parte del tramo del cimiento al continuar el colado se humedece la parte ya colada y se limpia el polvo del armado.
Paso número 5, Retiro de la cimbra:
Ésta se hace dos noches después del colado para asegurar una resistencia mínima, en caso de que la construcción se encuentre en un lugar con temperaturas menores a 10 grados centígrados se recomienda dejarla una noche más
Paso número 6, Relleno:
Una vez hecho el retiro de cimbra se recomienda mojar toda la zapata de concreto armado o zapata cimiento de concreto para que no pierda humedad. Se deberá rellenar con la misma tierra producto de la excavación.
Zapata Circular
La zapata circular hasta hace poco tiempo era de rarísimo uso, pues no encierra ninguna ventaja económica respecto a las cuadradas, y en cualquiera de las dos variantes clásicas de armado, la zapata circular conduce a una ferralla de elevado coste tanto en la fase de elaboración como en la de colocación. La zapata circular es la mejor opción para las cimentaciones de grandes torres y estructuras análogas.
La zapata circular flexible es un caso particular, aunque puede aclararse que no es normalmente empleada para el cimiento de un pilar aislado, debido a que en ese caso la armadura radial, la cual es resistente, es de ferralla muy compleja.
En la figura se ha supuesto que el pilar es circular de diámetro fi. Los pilares cuadrados y los rectangulares no muy alargados pueden sustituirse por los circulares de área equivalente. Recuerde, si el canto es variable y la zapata armada, por tanto, troncónica, se dispondrá de una meseta AB horizontal, de no menos de 100 a 150mm para el montaje del encofrado del pilar
Zapata Aislada de Mamposteria
El método que se usa para el cálculo de una viga de fundación de un edificio de mampostería, asumiendo que las presiones tienen una distribución continua por debajo de las zapatas de mamposteria igual a la capacidad del suelo qa, es:
- Se define el ancho de la viga
- El peralte de la viga se obtiene:
- Se halla la cortante unidireccional requerida por metro lineal
- Se debe cumplir que:
En la longitud de la viga, el acero de refuerzo que se utiliza es el mínimo, 0.0018 B.
El uso de este algoritmo tiene resultados aceptables cuando se trata de cimentar sistemas de mampostería estructural o muros de concreto reforzado, donde el asentamiento diferencial no depende de la rigidez de la fundación, sino de la rigidez de los muros del edificio. El procedimiento anterior también se aplica para edificaciones con muros y con sus respectivas zapatas.
- La cimentación de una zapata de mamposteria estructural sin vanos (garaje, pasadizo, etc) es la que debe dar la rigidez para no permitir que el muro concentre las solicitaciones inducidas por asentamientos diferenciales. Esto se obtiene definiendo un peralte importante a la sección y una cuantía mínima de acero de refuerzo.
- Se recomienda que para una zapata de mamposteria que sirve de cimentación con vanos (garaje, pasadizo, etc), no apoyarla en la zona donde el muro no le trasmite carga, como se puede ver en la siguiente figura. Este método controla mucho mejor los asentamientos diferenciales y rebaja el diagrama de momentos en un porcentaje que puede ser del 500%, según sea la carga que transmite el muro y la longitud del hueco, pudiéndose entonces utilizar zapatas de mamposteria más flexibles y eficientes.
Zapata Intermedia, Zapatas Rigidas y Escalonada
Zapata Intermedia
La zapata intemerdia aparece cuando hay pilares cerca del límite de la propiedad del terreno, por lo que son de uso muy común. La carga resultante generada en la columna es excéntrica con respecto a la cimentación, provocando un diagrama de tensiones no uniforme de respuesta del terreno.
A la zapata intermedia también se la conoce como zapata excéntrica por lo que su carga no se centra en el cimiento. Si la excentricidad de la zapata intermedia es moderada y la columna pueda agrandarse lo suficiente que pueda tener la rigidez necesaria para que controle la rotación puede ser una solución económica.
Zapatas Rigidas
Se llama zapatas rigidas, a aquellas zapatas que tienen el vuelo inferior o igual a dos veces la altura, es decir, v<=2h. Se sabe que el vuelo es la distancia que hay entre la cara del pilar o del muro y el lateral de las zapatas rigidas.
Dentro de las zapatas rigidas pueden darse también dos casos dependiendo de que el vuelo sea mayor o menor que la altura:
Si v<=h, en este caso el anclaje lo contaremos a partir del punto final de la parte recta de la armadura fi3, doblándola con el radio de doblado correspondiente y llevando, a partir de este punto, la longitud mayo de las 3 siguientes
- 1/3 lb, siendo lb la longitud teórica de anclaje en posición i
- 15cm
- 10 fi, es decir, diez veces el diámetro de la barra.
Si se cumple la primera condición, la armadura se colocará de lado a lado sin ganchos y sin subir por las caras laterales.
Si se da la segunda condición, dispondremos en el extremo el tramo vertical necesario para completar la longitud, por lo que debemos comprobar si es suficiente una terminación en patilla:
V=d+0.7lb+5(en cm)
O calcular la longitud de la patilla lb medida verticalmente desde el codo:
Lb’=lb-(n-d-5)/0.7 mayor e igual a 2fi (todo en cm)
Zapata Escalonada
Las zapatas escalonadas son aquellas en donde la carga que es transmitida a la columna coincide con el centroide de la zapata; y además son de carácter puntual, constituidas normalmente por dados de concreto de planta cuadrada. Las zapatas escalonadas rectangulares son usadas cuando las restricciones de espacio obligan a esta selección o si la columna tiene una sección rectangular alargada.
Existen casos de zapata escalonada en los cuales un pedestal o un dado se interponen entre la columna y la loza de la zapata; el pedestal otorga una transferencia de carga favorable y en algunos casos es requerido para suministrar la longitud de desarrollo necesaria para los bastones. Todas las partes de una zapata escalonada deben ser vaciadas en una misma colada, con la finalidad de proveer una acción monolítica.
Las zapatas acarteladas (sección trapezoidal) consumen menos concreto que las zapatas escalonadas, pero la mano de obra adicional necesaria para producir las superficies acarteladas (encofrados, etc.) hace que las zapatas escalonadas sean casi siempre más económicas.
Zapata con Dado
Si la capacidad portante de los estratos superiores del suelo es insuficiente para una cimentación superficial, pero existen estratos más firmes a profundidades mayores, se utilizan zapata con dado para transferir las cargas a estos estratos más profundos; los pilotes se distribuyen en general en grupos o paquetes, uno bajo cada columna.
El grupo de pilotes se corona con una zapata con dado de distribución, o dado, el cual distribuye la carga de la columna a todos los pilotes del grupo. Estos dados de pilotes son, en muchos aspectos, similares a las zapatas sobre suelo, excepto por dos características: la primera, que las reacciones en el dado actúan como cargas concentradas sobre los pilotes individuales, en vez de hacerlo como presiones distribuidas; la segunda, si el total de todas las reacciones de los pilotes de un grupo se divide por el área de la zapata para obtener una presión uniforme equivalente (sólo con propósitos de comparación), se encuentra que esta presión equivalente es sustancialmente mayor en los dados de los pilotes que en las zapatas superficiales.
Con el fin de distribuir la carga a todos los pilotes de manera uniforme, es aconsejable en todo caso suministrar una rigidez considerable, es decir, una buena altura al dado de los pilotes.
Los pilotes se distribuyen por lo regular en patrones ajustados, que minimizan el costo de los dados, pero no pueden colocarse a espaciamientos menores que los permitidos por las condiciones de hincamiento y que los que producirán alteración de la capacidad de carga. Se acostumbra utilizar un espaciamiento aproximado de tres veces el diámetro de la cabeza (parte superior) del pilote, pero no menor que 2 pies 6 pulg. Comúnmente, pilotes con reacciones admisibles entre 30 y 70 toneladas están espaciados a 3 pies O pulg.
El diseño de zapatas con dado sobre pilotes es similar al de zapatas para columnas individuales. Un método consiste en diseñar el dado para las reacciones de los pilotes calculadas con las cargas de columna. Así como en el caso de zapatas superficiales para columnas individuales, la altura del dado de pilotes es controlada por lo regular por cortante. Con respecto a esto debe tenerse en cuenta tanto el cortante por punzonarniento o en dos direcciones, como el cortante por flexión o en una dirección.
Preguntas Frecuentes
¿Que es una zapata en construccion?
La zapata en construcción es un elemento estructural que transmite el peso de la construcción que soportan muros de carga, las columnas o pilares, más el peso propio de cada uno de ellos. De tal forma que el peso es aguantado y distribuido hasta abajo del suelo, el lugar donde las zapatas se encuentran las zapatas.
Las zapatas en construccion están diseñadas para resistir la carga muerta total de la columna. La contribución de carga viva puede ser la cantidad total para edificios de uno o dos pisos o un valor reducido según lo permita el código de construcción local para estructuras de varios pisos. Además, la zapata en construcción es necesaria para resistir los efectos del viento o terremotos en combinación con las cargas muertas y vivas.
¿Que es una zapata en cimentacion?
En cimentacion, las zapatas son cimentaciones superficiales, que se utilizan comúnmente en terrenos con resistencia media o alta a la compresión, la zapata de cimentación es una ampliación de la base de una columna, tiene por objeto transmitir la carga del subsuelo, representa la forma más antigua de la cimentación, se pueden clasificar en función a su forma de trabajo.
La cimentación por zapatas es la solución más utilizada porque es la más económica, fácil de implementar y adaptarse bien a terrenos resistentes. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman cimentación con zapata aislada o individuales y las que se construyen debajo de un muro se llama cimentacion zapata continua o corrida, pero si una zapata soporta varias columnas se denomina zapata de cimentacion combinada. Según su forma de trabajo se puede clasificar como: zapata aislada, combinada, corrida o continua.
Fuentes
- Libro: Control de ejecución de estructuras (Menéndez S., Velasco Y.)
- Libro: Diseño de estructuras de concreto (Nilson A.)
- Libro: Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención (Yepes V.)
- Tesis: Análisis comparativo del diseño de zapatas aisladas y combinadas rectangulares por flexión uniaxial y biaxial con programa computacional elaborado y Safe (Rodríguez A.)
- Libro: Diseño de estructuras de cimentación de acuerdo a NSR-10 (Garza L.)
- Libro: Cálculo de estructuras de cimentación (Calavera J.)
- Libro: Foundations analysis and design (J. Bowles, P. E., S.E.)
- Libro: Diseño de concreto reforzado (Jack C., Russel B.)