zapatas aisladas

Zapatas aisladas.

Las zapatas aisladas consisten generalmente en un cuerpo regular de concreto colocado a poca profundidad bajo el nivel superficial del terreno, y sirven para sostener una columna de edificio. Las zapatas aisladas son el tipo más común de cimentaciones para edificios.

Zapatas en terrenos inclinados.

Por lo común en terrenos inclinados las zapatas se escalonan a la manera de escaleras. A veces, cuando la inclinación de la superficie del terreno es relativamente ligera, las cimentaciones se cuelan de modo que se conformen a la inclinación de la ladera.

Cuando una zapata deba encontrarse cerca de otra y a mayor elevación, es común restringir la colocación de tal modo que un plano trazado desde la parte inferior de la zapata más alta, a un ángulo de 45 grados de horizontal, no intersecte a la zapata más baja. Este concepto se ilustra en la figura 14.2. por supuesto, la zapata inferior se deberá construir y rellenar primero. No obstante en algunos casos, será necesario excavar por debajo de una zapata adyacente para instalar una nueva zapata a menor elevación. Puede ser que el ángulo del talud superior no siempre sea seguro. Por ejemplo, si el suelo es de arena con ángulo de fricción de 30grados, el talud estable de 30 grados significará que la zapata superior puede fallar. Es necesario pedir a los ingenieros de suelos métodos adecuados.

Si se hace necesario poner zapata a menor distancia que la línea de 45 grados, puede ser necesario limitar el valor de capacidad de carga para la zapata superior y puede esperarse que la zapata inferior tenga asentamientos un poco mayores, puesto que soportará parte de la carga de la zapata superior. Quizá sea mejor poner la zapata superior a mayor profundidad. Asimismo, será posible modificar la localización de la zapata superior y hacer un diseño especial para la conexión entre la columna y la zapata.

Hay otro problema relacionado con las cimentaciones en suelos estratificados o rocas sedimentarias. Esta condición se muestra en la figura 14.2. aunque el suelo o la roca sea firme, cada plano de deposición situado a la derecha de la zanja en un plano posible de corrimiento o deslizamiento. La cuña ABC no puede utilizarse para soporte de cimentaciones. La zapata de la derecha deberá mantenerse más allá del punto C; por lo contrario, la zapata de la izquierda puede situarse más cerca de la zanja.

Cajones acampanados.

Se han fabricado perforadoras especiales para la instalación de cajones acampanados como los que aparecen en la figura 14.3. el tipo de perforadora que se usa para instalar estos cajones se en la figura 4.5. en general, se trata de un tipo muy económico de cimentación, porque esos cajones no suelen estar reforzados. Se diseñan como columnas cortas, que no requieren acero vertical de refuerzo.

Para fines de diseño, se considera que esos cajones son zapatas aisladas profundas y se utilizan valores de capacidad de carga similares a los que se emplean en el caso de las zapatas aisladas. Debido a la profundidad considerable de la base de los cajones, en general se usan valores más altos de capacidad de carga. Al calcular el peso del cajón, el peso de la tierra extraída se resta del peso de concreto.

A veces se instala una forma modificada de cajón acampanado, perforando un pozo abierto de gran diámetro, colando una zapata circular en el fondo y ascendiendo con un pedestal. Con frecuencia, se emplean formas de cartón de sonotubo para el colado de la columna.

También los cajones perforados se suelen excavar como pozos rectos, hasta llegar a un estrato duro o al lecho rocoso. Los cajones se diseñan como zapatas aisladas, utilizando la presión de carga permitida sobre la base de la zapata (véase el capítulo 21).

Zapatas corridas.

Las zapatas corridas tales como las de muros y las continuas, así como las cimentaciones con trabes, son zapatas aisladas alargadas, a la longitud suficiente para recibir un muro o una hilera de varias columnas.

Con frecuencia las excavaciones para esas zapatas largas se pueden con excavadoras de zanjas, lo que constituye un sistema rápido y económico. Esas excavaciones se pueden recortar en forma manual hasta el tamaño exacto de las zapatas corridas que se vayan a instalar colando el concreto sin necesidad de utilizar cimbras laterales. La eliminación del trabajo de carpintería para el cimbrado puede ahorrar tiempo y dinero. Esas cimentaciones siempre van reforzadas.

Las zapatas corridas tienen la ventaja de que sirven como “puentes” sobre las zonas blandas locales. Por consiguiente ofrecerán un apoyo más uniforme para un muro o una hilera de columna que las zapatas individuales.

Losas de cimentación.

Con frecuencia se utilizan losas de cimentación bajo las estructuras muy pesadas. Estas losa son continuas en ambas direcciones y, por tanto, ocupan una superficie muy amplia. Por lo común son gruesas, requieren de gran volumen de concreto y tienen un peso considerable de acero de refuerzo, por lo que resulta costosas. Puede ser conveniente instalarlas donde haya una presión hidrostática ascendente, debido a un alto nivel m freático.

Las losas de cimentación tienen ciertas ventajas ya que junto con los muros laterales de los edificios actúan como barcazas. El peso de la tierra excavada antes del colado de la cimentación se puede restar del peso total del edificio, lo que puede hacer que se reduzca considerablemente el asentamiento. A veces las losas de cimentación se sitúan a tal profundidad que el peso de la tierra retirada es igual al peso bruto del edificio. En este caso, los asentamientos futuros de los edificios suelen ser muy pequeños, puesto que no se ejerce ningún peso nuevo sobre el suelo que esta debajo de la cimentación.

Las losas de cimentación actúan como zapatas corridas, en ambas direcciones y, por consiguiente, pueden servir como puentes sobre las zonas blandas, con lo que se obtiene un apoyo más uniforme para las columnas de los edificios.

Cimentaciones planas.

Con frecuencia se utilizan cimentaciones planas bajo estructuras ligeras de uno o dos pisos, tales como las casas, los edificios escolares y los edificios ligeros industriales y comerciales.

Por lo común, el borde de la cimentación se hace más grueso para construir una zapata perimetral. Además, se puede poner rellenos o encostillados como partes de refuerzo de la cimentación, para recibir muros o zapatas. En la figura 14.4 se ilustra ese tipo de cimentación.

Este diseño se emplea, sobre todo, por razones económicas. No es adecuado en zonas de congelación profunda, en niveles freáticos altos o en suelos expansivos.

En sus diseños, el Distrito Escolar de la Ciudad de Los Angeles utiliza frecuentemente cimentaciones planas de este tipo.

Cargas temporales.

Los valores de la capacidad de carga que se dan en l figura 14.1 se aplican a cargas muertas estáticas, a cargas vivas estáticas y, con frecuencia, a las cargas vivas aplicadas.

También se pueden aplicar cargas temporales debido a la fuerza del viento, las presiones sísmicas laterales, las fuerzas de impactos u otras cargas temporales de muy corta duración. Para esas circunstancias, se acostumbra dejar margen para un aumento de las presiones de carga que pesan sobre el suelo. Los márgenes varían del 10% hasta el 100% un incremento del 33%.

Durante la construcción, se pueden aplicar cargas temporales a las zapatas. Por ejemplo, es frecuente que se pongan muros de concreto inclinados sobre zapatas, en posiciones de columnas y en seguida se cuela la zapata corrida bajo el muro inclinado.

En ese caso, cuando se termina la construcción del edificio, la zapata puede estar sujeta a una presión de carga mucho mayor que la que debía resistir en el diseño.

En general hay cierta resistencia de reserva, que permite que se sobre carguen las cimentaciones. A esto se le suele dar el nombre de factor de seguridad. Con frecuencia los factores de seguridad van de 1.5 a 4.0

Si se planean cargas temporales que sobrepasen considerablemente el valor de capacidad de carga de diseño, será preciso revisar los planos con el diseñador estructural del edificio, para asegurarse de que no se sobrepasará la resistencia de reserva de la cimentación. A veces las cimentaciones fallan, debido a las cargas temporales de construcción.