Zapatas Aisladas
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¿Que son las Zapatas?
Las zapatas son un tipo de elemento estructural superficial empleadas en terrenos con un grado razonable de homogeneidad y con resistencias a compresión de medias a altas, que permiten transmitir el peso de la construcción, soportan columnas, muros de contención mas el peso propio de ellas.
Se tratan de un prisma ancho hecho de hormigón que está ubicado debajo de los pilares de la estructura, las zapatas tienen como función transmitir las tensiones a las que está sometida la estructura al terreno, y a su vez anclarla. Existen diferentes zapatas, y los tipos de ellas dependerán de a cuantos pilares o muros brinden apoyo y la función requerida de las mismas. Cuando se trata de pilares singulares se utilizan zapatas aisladas, para dos pilares cercanos se usan zapatas combinadas, y cuando hay hileras de muros o pilares se requieren de zapatas corridas.
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Hablando un poco más sobre las zapatas aisladas, tenemos que se emplean para brindar soporte a pilares aislados, cuando el terreno es de de buena calidad y en caso de que la excentricidad de la carga del pilar vaya de pequeña a moderada. Podemos ver claramente esta última condición en los pilares que no son perimetrales de un edificio.
Tipos de Zapatas Aisladas
Dentro de la categoría de zapatas aisladas también hay varias clases de zapatas, estas se clasifican de acuerdo con la relación entre el canto y el largo máximo libre, pudiendo encontrar zapatas rígidas y zapatas flexibles.
Ahora bien, teniendo en cuenta que el esfuerzo vertical se encuentre en el centro geométrico de la zapata, hablaremos de: zapatas centradas, excéntricas, irregulares y colindantes.
Para dar con las dimensiones correctas de una zapata aislada hay que comprobar la capacidad portante de hundimiento, el estado de equilibrio, la resistencia de la misma y el asentamiento diferencial de esta con relación a zapatas contiguas.
Para la construcción de las zapatas aisladas hay que independizar cimientos y estructuras de edificios en terrenos heterogéneos, para que de esta manera las diferentes partes del mismo tengan cimentaciones estables.
Partes de las Zapatas Aisladas
- Parrilla
- Dado
- Columna
Diseño de Zapatas Aisladas
1. Localizacion de las Secciones Criticas
Para la localización de las secciones críticas de momento, cortante y desarrollo del refuerzo de las zapatas, en columnas o pedestales de concreto no cuadrados, la NSR-10 en su artículo C.15.3, permite, por simplicidad, trabajar con columnas o pedestales cuadrados equivalentes en área.
Los criterios aceptados para el diseño de zapatas aisladas cuadradas consideran que la zapata trabaja como una losa en una dirección, inicialmente, y luego se coloca el mismo acero en la otra dirección. Esto conduce a un criterio relativamente conservador ya que se diseña como si se cargara dos veces, puesto que en la realidad se trata de una losa con trabajo bidireccional, cuyo cálculo sería más complejo, este método simplificado resulta más apropiado para el trabajo práctico.
2. Consideraciones Sobre la Inclusion del Peso Propio en el Diseño de la Cimentacion
Con respecto a la inclusión o no del peso propio de la cimentación incluyendo el relleno encima de ella se debe tener en cuenta que para efecto de la capacidad de carga del suelo la presión que rodea la cimentación , al nivel de apoyo de la zapata es una presión que debería aumentarse a la capacidad de carga ya que esta es la presión que ha tenido el suelo antes de la aplicación de las nuevas cargas y por lo tanto solo la porción aplicada en la base de la zapata adicional a esta produce movilización de la resistencia. El peso propio de la cimentación y su relleno expresado en termino de esfuerzos aplicados en la base de la zapata es muy parecido a . Por lo que en la práctica se puede despreciar la diferencia no incluyendo el peso de la cimentación en la carga que baja a la columna. En casos específicos en los que se quiera considerar la presión inducida por el peso de la cimentación, se debería adicionar a la capacidad de carga admisible el término , como el caso de alguna combinación de carga en la que resulta una excentricidad considerable.
Lo anterior es igualmente valido en el comportamiento de la cimentación por asentamientos, ya que la carga que los produce es únicamente la diferencia entre la original y la nueva carga. Dicho en otras palabras la porción de carga que corresponde al peso propio de la zapata al ser tan similar a la carga que actuaba en el suelo antes de ser cargado, no produce asentamientos; al suelo solo lo afectan las cargas en exceso de las originales.
Calculos Generales para el Diseño de Zapatas Aisladas
- Reacción neta del Suelo.
- Dimensionamiento de altura (h) de la zapata por punzonamiento.
- Diseño del sentido longitudinal.
- Diseño del sentido transversal.
- Longitud de desarrollo del refuerzo de la zapata aislada.
- Transferencia del aplastamiento del concreto de la fundación o cimentación.
Clasificacion de la Zapatas Aisladas Concentricas
Las zapatas aisladas concéntricas pueden clasificarse de acuerdo a las fuerzas predominantes que actúan sobre las mismas, de tal forma que se pueden considerar en el
diseño los siguientes 3 tipos de zapatas aisladas concéntricas:
- Zapatas Aisladas Concéntricas Sometidas Solo a Carga Axial.
- Zapatas Aisladas Concéntricas Sometidas a Flexión Uniaxial.
- Zapatas Aisladas Concéntricas Sometidas a Flexión Biaxial.
Diseño de Zapatas Medianeras
Las zapatas medianeras son aquellas que soportan una columna dispuesta de tal forma que una de sus caras coincida con el borde de la zapata. La necesidad de su uso es muy frecuente debido a las limitaciones de colindancia con las edificaciones adyacentes.
Diseño de Zapatas Esquineras
El caso de zapatas esquineras con dos vigas aéreas, considerando que bajo la cimentación existe una distribución de presiones linealmente variable, presentando para este propósito el fundamento teórico expuesto por José Calavera, (Calavera, 1991). José Calavera presenta un análisis partiendo del hecho de que la complejidad del modelo es muy grande si la columna y la zapata no son cuadrados. Puesto que en el caso de zapatas de esquina no existe ninguna restricción preferente para hacerlas mayores en una dirección que en la otra.
¿Qué significa df en Mecanica de Suelos?
En Mecánica de Suelos, según la norma NCh 1508, el concepto DF significa Distancia Vertical desde la Superficie del terreno hasta el sello de fundación.
La forma de calcularlo es la siguiente:
Zp > Df + z
Donde Zp es la profundidad de excavacion; z corresponde a 1,5 B; siendo B el lado menor de la fundación prevista de mayor área.
