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Tipos de zapatas Las cimentaciones superficiales por losa o zapata corrida sirven de elemento de reparto y colaboración de cargas muy diversas, planteando un complejo problema de interacción y compatibilidad entre el terreno y la estructura. Las condiciones de rigidez son más difíciles de establecer que en el caso de las zapatas aisladas y el cálculo de esfuerzos y asientos se complica, progresivamente, al pasar de las piezas lineales, tipo zapatas corridas, a las bidimensionales, tipo losa. Ello obliga a considerables simplificaciones de cálculo y a aproximaciones semiempíricas cuyo grado de validez es objeto de continua discusión. Además de lo expuesto en el Capítulo 8, las zapatas corridas están indicadas cuando: —Se trata de cimentar un elemento continuo como un muro. —Se quieren homogeneizar los asientos de una alineación de pilares, sirviendo de arriostramiento. —Interesa reducir las presiones de trabajo, combinando una serie de zapatas alineadas. —Se quieren puentear eventuales defectos o heterogeneidades del terreno. —Se busca una mayor facilidad constructiva en grupos de zapatas, etc. La cimentación por losa está especialmente indicada cuando: —El área de zapatas ocuparía más del 50% de la planta del edificio, para la presión admisible del terreno. Es un caso frecuente en edificios altos ( > 10 plantas) y/o en terrenos de capacidad portante baja (< 1,5 Kp/cm2). —Se requiere un sótano estanco, bajo el nivel freático. —Se desea reducir los asientos diferenciales en terrenos heterogéneos o con inclusiones o defectos erráticos. —Interesa conseguir una mayor presión de trabajo aprovechando la descarga producida por la excavación de sótanos. Este es el fundamento de las denominadas cimentaciones compensadas. En la mayor parte de los casos la facilidad constructiva aconseja realizar losas de canto constante (fig. 4.4 a). A veces se combinan losas de diversos cantos para cimentar zonas de edificios con cargas muy diferentes (fig. 4.5).

Figura 4.4 Tipologia de losas. También se han utilizado en cierta frecuencia losas regruesadas en base de pilares (fig. 4.4 b, c, d) con objeto de mejorar la resistencia al punzoriamiento y ganar espacio para depósitos subterráneos, paso de conductos, etc. Un caso particular de esta solución son los llamados emparrillados unidos por placas de forjado (fig. 4.6). En el caso de grandes esfuerzos de flexión y cuando se quieren reducir cargas se recurre a losas aligeradas (fig. 4.4. e, fl creando huecos con encofrados perdidos (generalmente tubos) o recuperables.

Figura 4.5 Losa de canto variable bajo un edificio con cargas muy diversas.

Figura 4.6 Emparrillado de zapatas corridas.

Figura 4.6 Soluciones de losa bajo nivel breatico. Cuando la losa queda bajo el nivel freático se combina normalmente con muros- pantalla para crear un recinto estanco (fig. 4.7 a). En casos de terreno muy blando de gran espesor, la losa puede combinarse con pilotes flotantes para reducir los asientos (fig. 4.7 b). Si las subpresiones de agua son fuertes puede ser necesario anclar la losa (fig. 4.7 c) o disponer una instalación permanente de drenaje y bombeo (mala solución por la servidumbre que supone) (flg. 4.7 d).

Losas o placas de cimentación

Las losas o placas (fig. 4.3) son elementos de cimentación cuyas dimensiones en planta son muy grandes comparadas con su espesor y que, en general, definen un plano sobre el que apoyan los pilares o muros de un edificio.

Figura 4.3 Losa de cimentación. Las losas y las zapatas corridas eran ya utilizadas en las civilizaciones antiguas. Los caldeos y asirios las construían uniendo bloques cerámicos macizos con asfalto natural. Los griegos, chinos, mayas, etc. colocaban grandes sillares unidos cuidadosamente con llaves de plomo o hierro. Por ejemplo, en el Mausoleo de Halicarnaso se emplearon bloques de 0,90 x 0,90 x 0,30 unidos por grandes grapas. A partir de los romanos la cohesión de los sillares se conseguía con diversos morteros hidráulicos y se conocen grandes plataformas de ladrillo construidas por los árabes, holandeses, etc. Con el descubrimiento del hormigón en masa o armado, este material pasó a ser el componente exclusivo de este tipo de cimentaciones.

as Cimentaciones por Losa, también conocidas como Cimentaciones por Placa o Plateas de Fundación, son aquellas Cimentaciones Superficiales que se disponen en plataforma, la cual tiene por objeto transmitir las cargas del edificio al terreno distribuyendo los esfuerzos uniformemente. Estas losas llevan una armadura principal en la parte superior para contrarrestar la contrapresión del terreno y el empuje del agua subterránea, y una armadura inferior, debajo de las paredes portantes y pilares, para excluir en lo posible la producción de flechas desiguales. En casos de terrenos de poca resistencia para cimentación (inferior a 1 kg/cm2), puede ocurrir que las zapatas de los pilares aislados tiendan a juntarse. La cimentación por losa es una buena solución cuando:



La construcción posee una superficie pequeña en relación al volumen (rascacielos, depósitos, silos).

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La base de cimientos calculada resulta tal que la transmisión de carga a 45º representa una profundidad excesiva.



El terreno tiene estratificación desigual y son previsibles asientos irregulares



El terreno de asiento es flojo y de gran espesor y los pilotes a colocar serían exageradamente largos.

En los casos en que la mecánica de suelos del lugar lo indique, ya que la elección del tipo de cimentación está en función de las propiedades mecánicas del suelo, y regularmente se rigen por asentamientos mas que por capacidad de carga, el costo dependerá del número de niveles y la sobrecarga admisible del terreno. la diferencia en costos es enorme, dependiendo, repito, de las características del suelo.

Zapata aislada Las zapatas aisladas no requieren de un encofrado ya que estas se construyen directamente sobre el suelo excavado. Después de tener el terreno excavado con las dimensiones de la zapata aislada y cota correspondiente, se vaciará una capa de hormigón pobre sobre la base del terreno con una dosificación 1: 8 (cemento : arena) para empezar con el armado de los fierros.

Zapatas corridas Las zapatas corridas son cimentaciones de gran longitud comparada con su dimensión transversal y que se utilizan como base de muros o alineaciones de pilares (fig. 4.1). En algunos casos se combinan mediante riostras diversas zapatas corridas, constituyendo un emparrillado sobre el que apoya el forjado de la planta inferior (fig. 4.2).

Figura 4.1 Zapatas corridas.

Figura 4.3 Combinación de zapatas corridas

Movimientos sísmicos Independientemente de las acciones naturales permanentes, los elementos arquitectónicos están expuestos a otras acciones, también naturales, que se pueden producir de forma imprevista, pero que en la mayoría de los casos resultan de mucha mayor capacidad destructiva que las anteriores. • Terremotos: las ondas sísmicas producen movimientos en la superficie terrestre que provocan vibraciones intensas a los edificios, pudiendo causar su colapso total o daños de consideración. Cimentaciones en Zonas Sísmicas.

Los efectos de un terremoto sobre un edificio dependen, además de su concepción estructural, de la forma en que las ondas sísmicas se transmitan al mismo a través del terreno y de su cimentación. La transmisión hasta un edificio de las ondas generadas en el epicentro de un terremoto es un fenómeno muy complejo en el que interviene la deformabilidad dinámica del terreno (las ondas se amortiguan antes en suelos flojos, rocas blandas, etc.) los espesores de recubrimiento del substrato rocoso, los accidentes geológicos, etc. Ello hace que en una misma ciudad, un seísmo afecte de forma muy desigual de unos barrios a otros y sólo en zonas de gran sismicidad (San Francisco, México, etc.) se dispone de mapas urbanos de riesgo potencial. En los demás casos hay que contentarse con estimaciones o normas generales. En un caso concreto el problema consiste en prever la forma en que las vibraciones del substrato se transmiten al edificio a través de su cimentación, diseñando ésta para que los efectos sean lo menos perjudiciales posibles. En general, las cimentaciones muy rigidizadas mediante riostras de tamaño adecuado o mediante losa, hacen que todo el edificio deba moverse en la misma fase con lo que Los movimientos diferenciales quedan muy atenuados. Así, en La norma sismorresistente española PDS-l (1974) se obliga a arriostrar las zapatas en la zona sísmica primera, resultando en cualquier caso el coeficiente sísmico para losas menor que el de zapatas. Las mismas prescripciones aparecen prácticamente en toda la normativa mundial. Respecto al comportamiento sísmico de edificios con cimentaciones profundas, existen opiniones contradictorias entre las normativas. Así, en toda la normativa europea salvo la alemana, y en la japonesa y americana, el coeficiente sísmico es algo menor, para e! caso de cimentación profunda que en el de cimentación superficial, mientras que en la norma alemana (DIN-4149) el coeficiente sísmico es el doble en el caso de construcción por pilotes (0, 10) que en el de cimentación superficial (0,05). Por Otro lado, e independientemente del valor que se adopte del coeficiente sísmico, la cimentación profunda hace que el edificio se comporte como si tuviera una altura mayor, elevando también el centro de gravedad de las masas, con lo que el mecanismo equivalente está menos coaccionado frente a movimientos oscilatorios; esto es, para aceleraciones o velocidades de! mismo orden, las fuerzas sísmicas sehan menores en el caso de pilotes que en el de cimentación superficial. En cualquier caso, y considerando estos factores, la sismicidad de una zona no obliga a elegir una determinada tipología de cimentación, y solamente hará necesario aumentar el arriostramiento entre los distintos elementos de apoyo, con lo que resultarán más adecuadas las cimentaciones que por su naturaleza supongan un alto grado de arriostramiento (losa y zapatas corridas) frente a las de menor arriostramiento (pilotes y zapatas aisladas).

Cimentaciones y el Terreno: Introducción. Cimentación, propiamente dicha, es el material que media entre el terreno y los muros o entre terreno y estructura, según la naturaleza del edificio a construir. Prácticamente se puede cimentar en cualquier sitio, siempre que se observen los procedimientos que han señalado las investigaciones para cada clase de terreno. Lo ideal, por rápido y económico, sería cimentar sobre roca, pero como la mayoría de las veces esto no es posible, hay que adaptarse a las circunstancias del terreno, debiendo analizarse el comportamiento del mismo antes de comenzar una edificación. El objeto de toda cimentación es transmitir al terreno todas las cargas y sobrecargas de un edificio. Está claro que si el terreno fuese lo suficientemente duro y firme, no harían falta cimientos, sino que en la misma rasante del terreno se podrían construir las paredes o estructuras. Pero como esto no sucede así generalmente, hay que buscar la manera de que estas cargas y sobrecargas asienten en una mayor superficie del terreno a fin de que a cada porción del suelo le correspondan menos kilos que soportar, consiguiéndose, por tanto, una menor fatiga del terreno. Efectivamente: el terreno cede bajo la presión de una carga, obligando a sus moléculas a que modifiquen sus distancias y posiciones produciéndose entonces una deformación, la cual será menor cuanto mayor sea la cohesión y dureza del terreno. Los terrenos pueden clasificarse en dos grandes grupos: los compresibles y los incompresibles. Es decir que la compresión es su principal característica y su resistencia vendrá determinada por el esfuerzo con que se oponga a la citada compresión. Resolver científicamente un caso de cimentación es siempre difícil. Es cierto que el estudio de la Mecánica del suelo es de extraordinaria importancia, pues ella nos permitirá analizar los fenómenos para sus experiencias emplearlas en la práctica, con cierta aproximación que se considera como suficiente, pero siempre será de una forma dudosa, pues son muchos los coeficientes y mucha su variabilidad. Por esta razón no es necesario, a nuestro juicio, resolver un problema de cimentación recurriendo a la rigurosidad de la alta matemática. Cuando un cimiento se apoya, o mejor dicho, tiene como base un terreno compacto formado por capas de reconocido espesor, resistencia y extensión, no hay peligro alguno para la estabilidad del edificio. Cuando el suelo no es compacto, o sea que está constituido por bancos de pequeña extensión, y pequeña potencia, mientras los estratos o capas tengan un espesor constante, entonces se podrá cimentar con alguna tranquilidad; pero si por

el contrario el terreno es compresible y está formado por capasde espesor variable, entonces toda cimentación está expuesta a un verdadero peligro.