ZAPATA

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.

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

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 por 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.

Zapatas combinadas

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

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.

Cálculo de zapatas

El cálculo de zapatas requiere comprobar que no se sobrepasan diversos estados límite (ELU) últimos entre ellos:

ELU de estabilidad: vuelco y deslizamiento.

ELU de hundimiento en el terreno.

ELU de agotamiento por flexión mecánica.

ELU de punzonamiento.12 Tipos de zapatas

Zapatas según su forma:

Zapata maciza

La zapata maciza tiene un vuelo y una altura. La transmisión de esfuerzos se realiza de forma piramidal. Tiene forma triangular y es más rápida y económica de construir. Los pilares en las zapatas pueden ser centrados o excéntricos. Los pilares centrados hacen que la distribución de las tensiones sean más homogéneas. Las zapatas macizas sólo trabajan a compresión. Pueden ser de hormigón sin armadura interior, aunque se puede colocar una armadura de reparto para que no se fisure el hormigón, aunque lo normal es que esa armadura no sea calculada. El ángulo que se forma en el triángulo de distribución de los esfuerzos suele ser mayor o igual a 60º y el vuelo (v) suele ser menor o igual a la mitad de la altura (h).

Zapata rígida

Es igual que la zapata maciza pero esta si tiene una armadura estudiada porque tiene que trabajar a esfuerzos de flexión. El diámetro mínimo de la armadura debe de ser de 12 mm para evitar la corrosión. La cantidad de hierro suele ser de 25 a 40 Kg/m3 y el recubrimiento de hormigón debe ser como mínimo de 8 cm.

Zapata flexible

Las zapatas flexibles soportan esfuerzos de compresión y de tracción. A diferencia de las anteriores el ángulo que se forma en el triángulo de distribución de los esfuerzos suele ser menor o igual a 45º y el vuelo (v) es mayor o igual a la altura (h). La cantidad de hierro en su armazón es de 50 a 100 Kg/m3 y el recubrimiento de hormigón debe ser como mínimo de 5 cm.

Zapatas según su tipología:

Zapata aislada

Sólo les llega un pilar.

Según su planta pueden ser:

cuadradas: con lados iguales.

rectangulares: lados desiguales.

circulares

Según su forma pueden ser:

de sección constante: son las más utilizadas y de mejores resultados.

ataluzadas

escalonadas

a) zapata de sección constante b) zapata ataluzada

c) zapata escalonada

Normalmente las zapatas aisladas se arriostran para que estén unidas mediante vigas estabilizadoras y no haya asientos diferenciales y todas funcionen en conjunto. El arriostramiento es una estructura de sujeción y equilibrio en la construcción de edificaciones mediante contrafuertes, arbotantes o tirantes metálicos o de madera.

Zapatas arriostradas,

Las zapatas aisladas no requieren de un encofrado ya que estas se construyen directamente sobre el suelo excavado.

Después de tener el terreno excavado con las dimensiones de la zapata aislada y cota correspondiente, se vaciará una capa de hormigón pobre sobre la base del terreno con una dosificación 1: 8 (cemento : arena) para empezar con el armado de los fierros.

Doblado y montaje de armaduras:

El doblado y cortado de la armadura será realizado de acuerdo a las medidas de los planos estructurales.

La armadura longitudinal será colocada sobre galletas. Los fierros de la armadura transversal serán sujetados a los fierros de la armadura longitudinal con la separación indicada en los planos estructurales.

Todas las intersecciones de las armaduras deben ser amarradas con alambre  para evitar que posibles desplazamientos de la armadura al momento del vaciado y vibrado del hormigón.  El armado de fierros de las columnas será hecho afuera, es decir no se armará dentro de la zapata, después será bajado y colocado en plomada respetando sus respectivos ejes.

Figura 28. Armadura para zapatas aisladasSe recomienda que los fierros de las zapatas que forman parte de las columnas lleguen a sobrepasar el primer piso de la construcción en una longitud de 40 veces el diámetro por encima de ésta (primera losa) y así evitar gastos innecesarios en los empalmes.

Colocado del hormigón:

El hormigón será vaciado de acuerdo con las especificaciones de preparación y puesta en obra del hormigón.

Antes de vaciar el hormigón se deberá marcar la altura h1 de la zapata en los cuatro lados con clavos y la altura h2 amarrando alambre en la armadura de la columna, esto para evitar que se produzcan incrementos de volumen.

Con la ayuda de un frotacho se irá formando las pendientes laterales de la zapata antes del fraguado del hormigón.

Después de 8 horas de vaciada la zapata, respetando los ejes de la columna, se deberá vaciar un dado en la parte superior de la zapata, el cual debe tener las dimensiones de la columna y una altura de 5 cm. La base de coronamiento de la zapata deberá tener una sección incrementada en 2 ” a las dimensiones de la columna, la cual servirá para poder asentar el encofrado de la columna.

El dado será vaciado con mortero de cemento con una dosificación 1 : 3 (cemento : arena).

Figura 29. Hormigonado de zapatas aisladas

 Figura 30. Zapata aisladaCurado:

El curado de las zapatas será realizado por lo menos durante los primeros de 7 días después del vaciado mediante un vertido permanente de agua, hasta que el hormigón  haya alcanzado como mínimo el 70 % de su resistencia.

Cimentación

Venecia es quizás uno de los ejemplos más notables de la cimentación por medio de pilotes de

madera.

Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes).

La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno.

Índice

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1   Generalidades 2   Tipos de cimentación

o 2.1   Cimentaciones superficiales o directas 2.1.1   Cimentaciones ciclópeas 2.1.2   Zapatas aisladas 2.1.3   Zapatas corridas 2.1.4   Zapatas combinadas 2.1.5   Losas de cimentación

o 2.2   Cimentaciones semiprofundas o 2.3   Cimentaciones profundas

3   Cimentaciones de máquinas 4   Véase también 5   Enlaces externos

Generalidades[editar]

Vista transversal de la cimentación de la torre de televisión de Stuggart.

Siempre que sea posible, se preferirá que los cimientos estén solicitados por cargas centradas, ya que las excéntricas pueden provocar empujes diferenciales.

Se buscará siempre que el terreno de apoyo sea resistente y, si eso no fuese posible, habrá que buscar soluciones alternativas.

En muchos casos, los cimientos no solo transmiten compresiones, sino que mediante esfuerzos de rozamiento y adherencia llegan a soportar cargas horizontales y de tracción, anclando el edificio al terreno, si fuese necesario. Las funciones principales, los cimientos han de cumplir otros propósitos:

Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante. Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se

dispondrán armaduras en su cara inferior, que absorberán las tracciones. Acomodarse a posibles movimientos del terreno. Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si la hay.

Tipos de cimentación[editar]

La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentación superficial se valoran otros tipos de cimentaciones.

Hay dos tipos fundamentales de cimentación: directas y profundas.

Cimentaciones superficiales o directas[editar]

Zapata que transmite el esfuerzo a una cimentación superficial de una viga de puente. La

cimentación está enterrada y no es visible en la figura.

Esquema que muestra donde se aplican las cimentaciones superficiales (más baratas) y las

cimentaciones profundas. Muchas veces en terrenos malos hay que optar siempre por la

cimentación profunda, incluso para construcciones de poco peso, como una casa pequeña.

Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal.

En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

Cimentaciones ciclópeas. Zapatas .

Zapatas aisladas. Zapatas corridas. Zapatas combinadas.

Losas de cimentación.

Cimentaciones ciclópeas[editar]

En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas. El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en

lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento. Precauciones:

Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja. Que las piedras no queden amontonadas. Alternar en capas el hormigón y las piedras. Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón.

Zapatas aisladas[editar]

Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flectoren la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar. La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos, aunque en las estructuras si que es normal además de aconsejable poner una junta cada 30 m aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Una variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata bajo pilar en junta de diapasón".

Construcción de una cimentación mediante zapata aislada

En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta además del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto desfavorable respecto al hundimiento. Por otra parte en el cálculo de vuelco, donde el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable. El cálculo de la presión de

hundimiento, para excentricidades pequeñas ( , donde   es la carga

vertical sobre el terreno y   es el momento flector máximo) pueden usarse las siguientes fórmulas:

donde A es el área de la zapatada aislada y P su peso. 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. Conviene que las instalaciones del edificio estén

sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni riostras. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 1 dm en el estrato del terreno.

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. En el caso en que el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos soportes. Conviene utilizar 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 10 cm de espesor (hormigón de limpieza), antes de colocar las armaduras. las zapatas tienen hormigón.

Zapatas corridas[editar]

Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas.

Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida.

Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la resistencia a la compresión del material y la presión admisible sobre el terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos de hormigón de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.

En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en hormigón apisonado, pueden hormigonarse sin necesidad de los mismos.

Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda cortar en escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con el tramo siguiente. Asimismo colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión.

Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación (CTE), aquellas zapatas que recogen más de tres pilares. Las considera así distintas a las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen dos pilares. Esta distinción es objeto de debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente cuatro pilares.

Zapatas combinadas[editar]

Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.

Losas de cimentación[editar]Artículo principal: Losa de cimentación

Una losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el terreno. Como losa está sometida principalmente a esfuerzos de flexión. El espesor de la losa será proporcional a los momentos flectores actuantes sobre la misma. La relación entre el

espesor de la losa, los momentos flectores de la placa, las cargas exteriores y las propiedades elásticas del hormigón de la losa viene dada por la siguiente expresión:

Donde:

 momentos flectores en las direcciones x e y.

 constantes elásticas del hormigón.

 carga superficial efectiva en cada punto en la cara superior de la losa.

 el coeficiente de balasto del terreno bajo la losa.

 el descenso vertical en cada punto de la losa.

Cimentaciones semiprofundas[editar]

Excavando uno de los pozos de cimentación para un puente. El tubo de

hormigón (concreto) se va hundiendo a medida que se excava. En este caso

se llegó a 24 m de profundidad.

Pozos de cimentación  o caissons: Son en realidad soluciones intermedias entre las superficiales y las profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas.

Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería . Muros de contención bajo rasante: no es necesario anclar el muro

al terreno. Micropilotes, son una variante basada en la misma idea

del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentación semiprofunda.

Cimentaciones profundas[editar]Artículo principal: Pozo de cimentación

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

Pilotes : son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una

cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.

Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno. pantallas isostáticas: con una línea de anclajes pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

Cimentaciones de máquinas[editar]

A diferencia de las cimentaciones de edificación, que generalmente están sometidas a

cargas estáticas o cuasiestáticas, las cimentaciones de maquinaria están sometidas

frecuentemente a cargas cíclicas. La existencia de cargas cíclicas obligan a considerar el

estado límite de servicio de vibraciones y el estado límite último de fatiga.

Algunos tipos de cimentación usados para maquinaria son:

Tipo bloque

Tipo celdas

De muros

Porticadas

Con pilotes

Sobre apoyos elásticos

De soporte

Población Actual Población a 2025Número de Habitantes 3,705 Hab. 4,980 Hab.

Densidad (Hab.x