notas de geotecnia iii zapatas

4.

ZAPATAS

4.1
INTRODUCCIÓN
La cimentación es la parte de la estructura que transmite las cargas al suelo o roca del terreno.
Todos los suelos se comprimen y causan asentamientos en la estructura soportada. Los dos
requisitos esenciales en el diseño de cimentaciones son: que el asentamiento total de la estructura
esté limitado a una cantidad tolerablemente pequeña y que el asentamientodiferencial de las
distintas partes de la estructura se elimine en lo posible. La eliminación de asentamientos
diferenciales es más importante que los límites impuestos sobre el asentamiento uniforme global.
Para limitar los asentamientos es necesario: (1) transmitir la carga de la estructura hasta un estrato de
suelo que tenga la resistencia suficiente, y (2) distribuir la carga sobre un áreasuficientemente
grande de este estrato para minimizar las presiones de contacto. Si no hay suelos adecuados, es
necesario usar cimentaciones profundas como pilotes para transmitir la carga hasta estratos más
profundos y de mayor firmeza. Si existe un suelo con la capacidad portante suficiente, se puede
distribuir la carga mediante zapatas u otros medios. Estas subestructuras se conocen como
cimentacionessuperficiales
4.2

ZAPATAS SUPERFICIALES

Las zapatas superficiales pueden clasificarse como zapatas para muros y para columnas. Una
zapata para muro consiste simplemente en una franja de concreto reforzado más ancha que el
muro y que distribuye su presión. Las zapatas para columnas individuales por lo general son
cuadradas, algunas veces rectangulares y representan el tipo de cimentación mássencillo y
económico. El diseño para columnas exteriores cambia si los linderos impiden la utilización de
zapata. En este caso, se utilizan zapatas combinadas o zapatas amarradas para permitir el diseño
de una zapata que no se extienda más allá del muro o columna. Las zapatas combinadas para dos o
más columnas se utilizan también para columnas interiores con cargas considerables y poco
espaciamientoentre sí, donde las zapatas individuales, si se hicieran, quedarían casi o totalmente
traslapadas.
Si el suelo de fundación es blando o las cargas de las columnas son grandes, las áreas requeridas
para las zapatas son tan grandes que estas se vuelven muy costosas. En este caso se adopta una
losa de cimentación o en una cimentación flotante o cimentación profunda, dependiendo de la
capacidad del suelode fundación. La cimentación flotante es una losa maciza en dos direcciones
de concreto reforzado bajo todo el edificio y distribuye la carga de la estructura sobre el área de
suelo. Esta cimentación minimiza los asentamientos diferenciales. Una forma que proporciona
mayor rigidez y es más económica, consta de un piso invertido conformado por vigas secundarias
y principales. Las vigas principalesse localizan en los ejes de columnas en una dirección, con
vigas secundarias en la otra dirección, casi siempre a espaciamientos menores. Si las columnas se
distribuyen en un patrón cuadriculado, las vigas principales se colocan a espacios iguales en las
dos direcciones y la losa se refuerza en las dos direcciones. También se utilizan como losas de
cimentación, losas planas invertidas concapiteles en la parte inferior de las columnas.

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4.3

FACTORES DE DISEÑO

La carga sobre un muro o columna se transmite verticalmente a la zapata, la cual a su vez la
sostiene la presión hacia arriba del suelo. Si la carga es simétrica con respecto al área de contacto,
la presión de contacto se supone uniformemente distribuida. Para zapatas que descansan sobre
suelos granulares gruesos, lapresión es mayor en el centro de la zapata y disminuye hacia el
perímetro, debido a que los granos individuales de este tipo de suelos están relativamente sueltos
de manera que el suelo localizado en las cercanías del perímetro puede desplazarse hacia afuera en
la dirección de menores esfuerzos en el suelo. En suelos arcillosos las presiones son mayores cerca
del borde que en el centro de la zapata,...