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• Ronal Jose Olortegui

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Zapata (cimentación) Ir a la navegaciónIr a la búsqueda

Dibujo esquemático de cimentación con zapatas.

Una zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura. Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla. Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o losas de cimentación.

Índice 

  

1Tipos de zapatas o 1.1Zapatas aisladas o 1.2Zapatas combinadas o 1.3Zapatas corridas o continuas o 1.4Cálculo de zapatas 2Véase también 3Enlaces externos 4Bibliografía

Tipos de zapatas[editar] Existen varios tipos de zapatas en función de si servirán de apoyo a uno o varios pilares o bien sean a muros. Para pilares singulares se usan zapatas aisladas, para dos pilares cercanos zapatas combinadas, para hileras de pilares o muros zapatas corridas.

Zapatas aisladas[editar] Empleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada. Esta última condición se cumple mucho mejor en los pilares no perimetrales de un edificio. Las zapatas aisladas según su relación entre el canto y el vuelo o largo máximo libre pueden clasificarse en:

Construcción de una cimentación con zapata asilada

 

Zapatas rígidas o poco deformables. Zapatas flexibles o deformables.

Y según el esfuerzo vertical esté en el centro geométrico de la zapata se distingue entre:    

Zapatas centradas. Zapatas excéntricas. Zapatas irregulares. Zapatas colindantes

El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobación de la capacidad portante de hundimiento, la comprobación del estado de equilibrio (deslizamiento, vuelco), como la comprobación resistente de la misma y su asentamiento diferencial en relación a las zapatas contiguas. 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. Constructivamente, conviene que las instalaciones del edificio estén sobre el plano de los cimientos, sin intersectar zapatas o riostras. 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. El informe geotécnico proporciona información sobre la resistencia a compresión de los diferentes estratos, por lo que a partir de él es posible decidir el estrato más adecuado teniendo en cuenta la heterogeneidad del terreno y el coste de construcción de los diversos tipos de cimentación. En el caso que el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos soportes. En cuanto al hormigón, la mayor parte de instrucciones de hormigón recomiendan bajo condiciones usuales, usar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40 mm. 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. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 10 cm. en el estrato del terreno.

Zapatas combinadas[editar] A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante vigas centradoras, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentación. Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su

propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga centradora. Dicha viga centradora junto con otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas.

Zapatas corridas o continuas[editar]

Dibujo esquemático de zapata continua.

Se emplea normalmente este tipo de cimentación para sustentar muros de carga, o pilares alineados relativamente próximos, en terrenos de resistencia baja,media o alta. Las zapatas de lindero conforman la cimentación perimetral, soportando los pilares o muros excéntricamente; la sección del conjunto muro-zapata tiene forma de "L" para no invadir la propiedad del vecino. Las zapatas interiores sustentan muros y pilares según su eje y la sección muro-zapata tiene forma de T invertida; poseen la ventaja de distribuir mejor el peso del conjunto.

Armado de una zapata como rígida y flexible 8 febrero, 2016 Cimentaciones, Geotecnia, Normativas 10 Comments

En este post vamos a plantear un ejemplo sencillo para determinar las diferencias de armados en zapatas rígidas y flexibles. Para ello se plateará una zapata sometida a un axil de compresión. La instrucción EHE-08 clasifica las zapatas como rígidas y flexibles y esto conduce a distintas formas para la obtención de su armado.

Si la zapata es flexible, rige la teoría general de la flexión, es decir, se cumplen las hipótesis de Navier-Bernouilli y la zapata se calcula como una viga (elemento lineal). Si la zapata es rígida, lo anterior ya no se cumple, tratándose de una región D, donde se plantea para el cálculo de las armaduras un modelo de bielas y tirantes. ¿Dónde está el límite entre rígida y flexible? La EHE-08 plantea una sencilla distinción en función del vuelo de la zapata a partir de la cara del pilar y del canto de ésta (aunque en otro post hablaremos de cimentaciones rígidas y flexibles y veremos que intervienen más parámetros).

Supongamos una zapata que está al límite entre los dos casos anteriores. Por ejemplo: Una zapata con un canto H=60 cm y sobre la que arranca un pilar de dimensiones axb=40×40 cm Aplicando la clasificación anterior, el límite estaría igualando el vuelo v = 2·H=120 cm. Esto significa que para una zapata cuadrada las dimensiones en planta AxB serían A=B=2·120+40=280 cm Si sobre esta zapata se aplica un axil para la combinación pésima de 2000 kN, suponiendo la distribución tensional σ uniforme, se tiene: σ = 2000/2,8·2,8=255 kN/m2

1.- Determinación del armado necesario como zapata flexible: En este caso se emplea la teoría general de la flexión. La armadura se dimensiona para el momento que ha de soportar como elemento en voladizo, considerando el empotramiento situado un 15% de la dimensión del pilar, retranqueado hacia su interior:

La resultante de tensiones a partir de la sección de referencia, vendrá dada por: Rd=σ·(v+0,15·a)·B=255·(1,20+0,15·0,40)·2,80=900 kN Y por tanto, el momento de la resultante sobre la sección de referencia: Md= Rd·(v+0,15·a)/2= 900·(1,20+0,15·0,40)/2=566,7 kN·m

Este es el momento que ha de soportar la armadura inferior de la zapata (cara traccionada). Suponiendo acero B-400S y hormigón HA-25, y estimando un canto útil de 600-50=550 mm, se obtiene un área de acero necesaria por flexión de 3066 mm2 para la sección transversal completa de la zapata. 2.- Determinación del armado necesario como zapata rígida:

En este caso se emplea el método de bielas y tirantes. El modelo para el caso de un axil es el siguiente, donde las bielas se representan en azul con línea discontinua y los tirantes en magenta con línea continua.

La determinación del tirante viene dada por: Td=R1d·x1/(0,85·d)= 1000·0,70/(0,85·0,55)=1497 kN Siendo x1 la posición del centro de gravedad del bloque de tensiones: x1=A/2=2,80/4=0,70 m Y R1d la resultante de dicho bloque de tensiones: R1d=σ·A·B/2=255·(2,8/2)·2,8=1000 kN Por tanto el área de acero vendrá dada por: As=Td/fyd=1497000/(400/1,15)=4305 mm2 A la vista de los resultados, podemos comprobar lo siguiente: 

Armado la zapata como flexible, se obtiene en torno a un 30% menos de armado.

   

Si el acero fuera B-500S, la diferencia sería aún mayor, ya que en bielas y tirantes la resistencia de cálculo del acero se limita a 400 MPa, por lo que las nuevas areas de acero serían en este caso: Caso flexible: 2453 mm2 Caso rígido: 3743 mm2 En este caso se obtendría aproximadamente un 35% menos de armado. Finalmente hay que indicar que estos son los resultados para este problema concreto y que no se han comprobado las cuantías mínimas tanto mecánicas como geométricas, que en el caso de las zapatas rígidas suelen ser condicionantes. Espero que os haya gustado el post. En próximas ediciones seguiremos hablando de zapatas.