Zapatas combinadas

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1. ZAPATAS COMBINADAS
1.1. GENERALIDADES
– Zapata superficial de más de una columna o muro
• Ej.: fundación reticular, losa de fundación
• Aumenta la capacidad a carga axial y mejora ostensiblemente la capacidad a flexión
• Aumenta la rigidez del sistema de fundación, disminuyendo asentamientos diferenciales que pueden afectar la integridad de la estructura
• Las losas de fundación puedenestudiarse como losas apoyadas en columnas con carga distribuida (losa sin vigas)
Se entiende por zapata combinada la que cimenta dos soportes. En general, es una buena práctica dimensionar el cimiento de forma que el centro de gravedad de su superficie en planta coincida con el de las acciones. Esto puede conseguirse de varias formas (figura 1). Una de ellas consiste en construir la zapata deancho constante, de forma que el centro de gravedad del rectángulo de la planta de la zapata coincida con el punto de paso de la resultante de las cargas de los dos soportes. Esta solución también se puede alcanzar con otras formas de planta, como por ejemplo la trapezoidal, pero tiene el inconveniente de complicar mucho la ferralla, al organizarla con barras de longitud variable, por lo que muy raravez se recurre a esta solución.
Actualmente, por motivos económicos, se tiende a dar a las zapatas combinadas canto constante, aunque a veces, en casos concretos la solución indicada en la figura 2 con sección en T invertida.
El caso más general es el de dos cargas con dos momentos (figura 3):


Estableciendo el equilibrio con la resultante R, se tiene:
N1 + N2 = R
M1 + M2 - N2 × x2 = -R× x
De donde:

Con lo que queda definida la magnitud y posición de la resultante.
Si es posible, el cimiento, generalmente rectangular, se dispone concéntrico con R, con lo cual se tiene la ventaja de que las presiones sobre el suelo, si el cimiento va a ser rígido, pueden considerarse uniformes.
Si la coincidencia del centro de gravedad en planta del cimiento con el punto de paso de laresultante no puede conseguirse la distribución de tensiones es trapecial. En ese caso a partir del valor de R y de su excentricidad e respecto al centro de gravedad de la planta de la zapata, se aplica:


Una vez dimensionado el cimiento, de acuerdo con la presión admisible, el valor de R y su peso propio, debe calcularse su sección para que la pieza pueda serconsiderada como rígida. Para ello debe cumplirse que la sección del cimiento por un plano vertical que pase por los ejes de los soportes debe ser tal que (figura 4):

K: Coeficiente de balasto.
Si las tres relaciones anteriores no se cumplen, el cimiento debe ser calculado como flexible.

La hipótesis de rigidez del cimiento debe ser verificada siempre, salvo que resulte evidente. No debeolvidarse que si dicha hipótesis no resulta cierta, las presiones bajo las zonas próximas a los soportes (figura 5) serán mayores que lo previsto y menores en las zonas alejadas. Desde el punto de vista estructural del cimiento es favorable, pues al acercar las cargas a los soportes, se reducirán tanto los esfuerzos cortantes como los momentos flectores. Sin embargo, es desfavorable desde el puntode vista del suelo, ya que las presiones máximas sobre éste serán mayores de lo previsto.

• Parámetros de diseño
Eje longitudinal:
• Carga uniforme genera máximo refuerzo longitudinal
• Diseño a flexión
• Diseño al corte directo
• Diseño al corte por punzonamiento
– Flexión excéntrica (carga columna vs reacción del terreno) respecto del centro de corte de la sección crítica puedeintroducir tensiones de corte por torsión en el análisis de punzonamiento
Eje transversal:
• Carga uniforme, pero concentrada bajo columnas (área tributaria con perímetro a ~d/2 de la columna) genera máximo refuerzo transversal (a diferencia de distribuirlo en toda la fundación)




Cálculo a flexión
Se calcula como una viga simplemente apoyada con dos voladizos.
La armadura...
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