infomre de diseño de zapatas conectadas y aisladas de-mecánica-de-suelos-

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO - CHIMBOTE

MECÁNICA DE SUELOS 1

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME

TÍTULO

“DISEÑO DE ZAPATAS CONECTADAS Y AISLADAS”

AUTORES

ÁLVAREZ SIFUENTES, Ángelo

GAITAN ELÍAS, Anthony

HUANILO GONZÁLES, Yasir

ASESOR

VILLOSLADA QUEVEDO, Carlo Alberto

NVO. CHIMBOTE

PERÚ-2015



ÍNDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3

MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 4

I. ZAPATAS CONECTADAS ..................................................................................................... 5

1.1. DEFINICIÓN. .............................................................................................................. 5

1.2. DISEÑO. ..................................................................................................................... 6

1.2.1. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA. ..................................................................... 6

1.2.2. VIGA DE CONEXIÓN. ........................................................................................... 7

II. ZAPATAS AISLADAS ........................................................................................................... 8

2.1. DEFINICIÓN. .............................................................................................................. 8

2.2. TIPOS. ........................................................................................................................ 8

2.3. CRITERIOS DISEÑO. .................................................................................................... 9

2.3.1. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA: PRESIÓN NETA ADMISIBLE. ........................ 10

2.3.2. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA. ................................................................... 11

2.3.3. FLEXIÓN. .......................................................................................................... 12

2.3.4. FLEXIÓN- DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO........................................................... 13

2.3.5. CORTANTE. ...................................................................................................... 13

2.3.6. TRANSFERENCIA DE LA FUERZA DE LA COLUMNA A LA ZAPATA. ....................... 16

2.4. CARACTERÍSTICAS GENERALES ................................................................................. 17

MARCO METODOLOGICO ........................................................................................................ 18

CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 22

BIBLOGRAFÍA .......................................................................................................................... 23



INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo de investigación se abordará el tema de zapatas aisladas y conectadas,

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.

También se presentara un panorama sobre los diversos tipos de cimentaciones para las

construcciones más comunes, así como su importancia como elemento resistente que forma

parte el sistema denominado estructura. También en forma breve, se transcribe conocimientos

de la Mecánica de Suelos necesarios para elegir y calcular las cimentaciones.

Es posible que se empleen cimentaciones superficiales que son menos costosos y más simples

de ejecutar, cuando tiene problema con la capacidad portante o la igualdad o semejanza del

mismo no es posible que usen cimentación superficial donde se valoran otros tipos de

cimentaciones como las profundas y las zapatas combinadas donde se hará énfasis en su

clasificación así como la secuela de cálculo para su análisis y diseño. Una zapata combinada se

caracteriza por soportar más de un elemento sobre una misma base, además de tener un

espesor mucho mayor que el de una zapata aislada o corrida. Como una alternativa, se pueden

ligar los elementos a soportar por medio de una contratrabe, con lo que esto se reduce el

espesor de la zapata. Esta opción podría utilizar un menor volumen de concreto.

Se debe cumplir que haya seguridad respecto a la rotura del suelo, y que no se produzcan

asentamientos diferenciales entre las distintas partes de la estructura, que no excedan de

ciertos límites compatibles con los esfuerzos admisibles empleadas para pilares aislados en

terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada.



MARCO

TEÓRICO



I. ZAPATAS CONECTADAS 1.1. DEFINICIÓN.

La zapata conectada está compuesta por una zapata excéntrica y una zapata

interior unida por una viga de conexión rígida, que permite controlar la rotación de

la zapata excéntrica correspondiente a la columna perimetral.

Se considera una solución económica, especialmente para distancias entre ejes de

columnas mayores de 6m. Usualmente es más económica que la zapata combinada.

Son aquellas zapatas que están conectadas por una viga de cimentación. Se utilizan

generalmente cuando el terreno es de baja capacidad portante o cuando se quiere

aliviar las presiones de la zapata al terreno

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.



1.2. DISEÑO.

1.2.1. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA. Las dos zapatas se dimensionan de manera que, bajo las cargas de servicio, las

presiones en cada una de ellas sea uniformes e iguales entre sí.

El momento de flexión, debido a que la carga de la columna y la resultante de las

presiones del terreno no coinciden, es resistido por la viga de conexión. La viga de

conexión debe ser muy rígida para que sea compatible con el modelo estructural

supuesto. La única complicación es la interacción entre el suelo y el fondo de la viga.

Algunos autores recomiendan que la viga no se apoye en el terreno, o que se apoye

debajo de ella de manera que solo resista su peso propio. Si se usa un ancho

pequeño de 30 cm 0 40 cm, este problema es de poca importancia en el análisis.

La zapata exterior transfiere su carga a la viga de conexión, actuando la zapata como

una losa en voladizo a ambos lados de la viga de conexión. Se recomienda

dimensionarla en planta considerando una dimensión transversal iguala 2 0 2.5

veces la dimensión en la dirección de la excentricidad.1

n

eze

q

PA

20.1

1. Calavera, J. 2000.” Cálculo de Estructuras de Cimentación”.



1.2.2. VIGA DE CONEXIÓN.

En la parte inferior del elemento se recomienda distribuir acero adicional igual a

un tercio o un medio del refuerzo negativo para absorber asentamientos

diferenciales.



II. ZAPATAS AISLADAS 2.1. DEFINICIÓN.

Soporta una sola columna y aquellas que soportan dos columnas contiguas

separadas por una junta de dilatación (diapasón).

2.2. TIPOS. Interior, cuando soporte una columna interior de la estructura.

De medianería, si se trata de una columna del borde del terreno.

De esquina si se trata de una columna de la esquina de la estructura.



2.3. CRITERIOS DISEÑO. En general las zapatas interiores serán de planta cuadrada, tanto por su

facilidad constructiva como por la sencillez del modo estructural de trabajo.

Sin embargo, podrá convenir diseñar zapatas de planta rectangular cuando:

Las separaciones entre crujías sean diferentes en dos sentidos

perpendiculares.

Existan momentos flectores en una dirección.

Los pilares sean de sección rectangular.

Se haya de cimentar dos pilares contiguos separados por una junta de

dilatación.2

Si los condicionantes geométricos lo permiten, las zapatas de medianería

serán de planta rectangular y las de esquina de planta cuadrada.

Se considerarán estructuralmente rígidas las zapatas cuyo vuelo v en la

dirección principal de mayor vuelo sea menor que dos veces el canto h (v <

2h). Las zapatas se considerarán flexibles en caso contrario (v>2h).

Las zapatas aisladas se podrán unir entre sí mediante vigas de acople

horizontal, que tendrán como objeto principal evitar desplazamientos

laterales. En especial se tendrá en cuenta la necesidad de vigas de acople

horizontal entre las zapatas en aquellos casos que prescriba la Norma

Técnicas: E.030, E.060.

Podrá ser conveniente unir zapatas aisladas, en especial de medianería y

esquina, a otras zapatas contiguas mediante vigas de conexión

(centradoras) para resistir momentos aplicados por muros o columnas para

redistribuir cargas y presiones sobre el terreno. Para cumplir este cometido

se podrá disponer asimismo de otras múltiples posibilidades de diseño

(contribución de techos, introducción de tirantes, etc.).3

2. Dal Ré Tenreiro, R. Ayuga Tellez, F. 2001. “Cimentaciones superficiales. Zapatas aisladas”

3. Rodríguez Ortiz, J.M. et al. 1989. “Curso aplicado de Cimentaciones”



2.3.1. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA: PRESIÓN NETA ADMISIBLE.

Peso propio y sobrecarga de suelo.

Presión Neta.

Presión Bruta.



2.3.2. DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA.

a) e=M/P=0

b) 0<e=M/P≤L/6

En algunos casos se utilizan zapatas con una excentricidad física de la columna

para disminuir la excentricidad mecánica y así reducir los esfuerzos en el extremo

de la zapata o incluso, si las excentricidades son pequeñas, conseguir una

distribución uniforme de presiones.

nqB

Pe

B

P

2max

6



2.3.3. FLEXIÓN. Ubicación de las secciones críticas para determinar el máximo momento

mejorado en una zapata aislada.

Ubicación de las secciones críticas para determinar el máximo momento

mayorado en una zapata aislada



2.3.4. FLEXIÓN- DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO. En las zapatas cuadradas o rectangulares que trabajan en una sola dirección y

en las zapatas cuadradas que trabajan en dos direcciones, la armadura de flexión

se debe distribuir uniformemente en todo en ancho de la zapata (15.4.3). En el

caso de las zapatas rectangulares que trabajan en dos direcciones, la armadura

se debe distribuir como se indica en la Tabla.

2.3.5. CORTANTE. Ubicación de las secciones críticas para determinar el máximo momento

mayorado en una zapata aislada.



Cortante acción de viga:

Punzonamiento (acción dos direcciones):

La sección critica para este modo de falla se considera en un perímetro que rodea la columna a

una distancia igual a la mitad del peralte efectivo de la zapata, medida desde la cara de la

columna.




Para las columnas de borde, en las cuales la zapata se prolonga en voladizo más allá de la

columna, el perímetro crítico puede estar formado tanto por tres como por cuatro lados.


La superficie crítica equivalente que deberá investigarse estará localizada de modo que su

perímetro, bo, sea mínimo, pero no necesita estar más cerca de d/2 desde:

(a) los bordes o las esquinas de las columnas, cargas concentradas, o áreas de reacción, o

(b) los cambios en el espesor de la losa, tales como los bordes de capiteles o ábacos.

P



2.3.6. TRANSFERENCIA DE LA FUERZA DE LA COLUMNA A LA ZAPATA.

Todos los esfuerzos aplicados en la base de una columna (elemento apoyado)

se deben transmitir a la zapata (elemento de apoyo) mediante apoyo sobre el

concreto y/o mediante refuerzo. Los esfuerzos de tracción deben ser resistidos

en su totalidad por el refuerzo.

Miembro apoyado (columna):

Donde A1 = área cargada

f = 0.65

Miembro de apoyo (zapata):

Donde A2 = área de la base inferior de la mayor pirámide, cono truncada o cuña que queda

contenida en su totalidad dentro del apoyo y que tiene por base superior el área cargada, y

pendientes laterales de 1 vertical por 2 en horizontal.

Cuando se supera la resistencia al aplastamiento es necesario disponer refuerzo para

transmitir el exceso de carga. Se debe proveer un área mínima de armadura que atraviese

la interface entre la columna y la zapata, aún cuando no se supere la resistencia al

aplastamiento del concreto.

El refuerzo puede consistir en barras prolongadas o barras en espera.

1(0.85 )nb cP f A

21 1

1

(0.85 ) 2 (0.85 )nb c c

AP f A f A

A

A

450

2

1

A2 se mide en esta plano



2.4. CARACTERÍSTICAS GENERALES

El dimensionamiento de la superficie de cimentación, o superficie de contacto cimiento o

zapata con los terrenos, depende de la distribución de presiones en dicha superficie.

La distribución real de presiones y asientos en el terreno es muy variable, según la rigidez

de la zapata y el tipo de terreno.

Esta variabilidad de forma de distribución de presiones y asientos, puede simplificar sin

excesivo error, en zapatas aisladas utilizando para su cálculo y estudio un diagrama de

distribución de presiones lineal. En cimientos o zapatas continuos o lineales, esta

simplificación puede conducir a errores importantes y requiere para su estudio aproximarse

a modelos de distribución de presiones y deformaciones más ajustados a los reales.

La carga vertical y el momento es equivalente a una sola carga vertical N1, aplicada en un

punto A con una excentricidad e=M/N1, al ser la carga excéntrica produce una distribución

de presiones, no uniforme, sino trapezoidal o triangular, según sea menor o mayor la

excentricidad.4

4. Urbán Brotons, P. 1999. “Zapatas conectadas y aisladas”.



MARCO METODOLOGICO Ejercicio zapata aislada.

Encontrar la altura mínima de la zapata aislada cuadrada considerando los siguientes

datos:



Ejercicio zapata Conectada.

Encontrar la altura mínima de la zapata conectada.



CONCLUSIONES se concluye que la zapata aislada es de suma importancia ya que nos permiten resistir

cargas de la estructura de manera individual

concluimos que las zapatas aisladas se caracterizan de estar separados de otras por una

cierta distancia proporcional a la longitud del lado de un edificio

se concluye que las zapatas conectadas se caracterizan de estar conectadas a otras

zapatas mediante una viga de conexión la cual permite distribuir las cargas de manera

uniforme por toda la viga

se concluye que los momentos flectores de una zapata es dependiente de las cargas

asignadas, ya sea por carga muerta o viva

se concluye que las zapatas deben ser diseñadas con un factor de seguridad para

prevenir posibles fallos estructurales del edificio en cuestión



BIBLOGRAFÍA

Calavera, J. 2000.” Cálculo de Estructuras de Cimentación”. INTEMAC. Madrid. Calavera,

J. 2000.” Proyecto y cálculo de estructuras de hormigón” 2 Tomos. INTEMAC. Madrid.

Dal Ré Tenreiro, R. Ayuga Tellez, F. 2001. “Cimentaciones superficiales. Zapatas

aisladas”. Monografía. ETSIA. Universidad Politécnica de Madrid.

NBE-AE/88. Acciones en la edificación. Ministerio de Fomento.

Rodríguez Ortiz, J.M. et al. 1989. “Curso aplicado de Cimentaciones” 4ª Ed. COAM.

Madrid.

Urbán Brotons, P. 1999. “Zapatas conectadas y aisladas”. Editorial Club Universitario.

Alicante.

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