INTRODUCCIN

Prcticamente todas las superestructuras, sean de edificios, puentes, tneles, carreteras, muros, torres, canales, diques, etc., necesitan transmitir sus esfuerzos al terreno. La subestructura o cimentacin es aquella parte de la estructura que estando en la misma superficie del suelo o dentro del mismo transfiere las cargas al suelo adyacente. Con superestructura en general se designa a toda parte de la estructura que no corresponde al sistema de fundacin. Sin embargo, debe tenerse mucha precaucin al usar los trminos pues en realidad la estructura es una sola, las fundaciones son parte de ellas y como tal se las debe considerar desde el mismo inicio del proceso de diseo. Si el proyectista no considera la forma en que va a transmitir las cargas y acciones, las ssmicas incluidas, desde el planteo inicial de la estructural global, las hiptesis planteadas en la superestructura podran resultar poco vlidas y podra ser necesario una reformulacin de todo lo proyectado. Por ejemplo, la rigidez de las fundaciones ante acciones ssmicas es un requisito fundamental a ser evaluado al menos en forma cualitativa o conceptual antes de asignar acciones y disear los elementos. Para algunas normas esto es mandatario.1. ZAPATAS Y LOSAS DE CIMENTACIONA. TIPOS DE ZAPATAS

Existen varios tipos de zapatas en funcin de si servirn 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 pequea o moderada. Esta ltima condicin se cumple mucho mejor en los pilares no perimetrales de un edificio. Las zapatas aisladas segn su relacin entre el canto y el vuelo o largo mximo libre pueden clasificarse en:

Zapatas rgidas o poco deformables.

Zapatas flexibles o deformables.

Y segn el esfuerzo vertical est en el centro geomtrico de la zapata se distingue entre:

Zapatas centradas.

Zapatas excntricas.

Zapatas irregulares.

Zapatas colindantes

El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobacin de la capacidad portante de hundimiento, la comprobacin del estado de equilibrio (deslizamiento, vuelco), como la comprobacin resistente de la misma y su asentamiento diferencial en relacin a las zapatas contiguas.

Construccin de una cimentacin por zapata asilada

Zapatas combinadas

A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presin del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentacin. Una forma comn de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentacin de este pilar con la ms prxima, o mediante vigas centradoras, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentacin.

Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianera o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excntricas. 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

Se emplea normalmente este tipo de cimentacin para sustentar muros de carga, o pilares alineados relativamente prximos, en terrenos de resistencia baja, media o alta. Las zapatas de lindero conforman la cimentacin perimetral, soportando los pilares o muros excntricamente; la seccin del conjunto muro-zapata tiene forma de "L" para no invadir la propiedad del vecino. Las zapatas interiores sustentan muros y pilares segn su eje y la seccin muro-zapata tiene forma de T invertida; poseen la ventaja de distribuir mejor el peso del conjunto.

Dibujo esquemtico de zapata continua.

B. CONSIDERACIONES GENERALES

En las zonas fras, las zapatas se desplantan comnmente a una profundidad no menor que la penetracin normal de la congelacin. En los climas ms calientes, y especialmente en las regiones semiridas, la profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una contraccin y expansin apreciable del suelo.

La elevacin a la que se desplanta una zapata, depende del carcter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento. Ordinariamente, la zapata se desplanta a la altura mxima en que pueda encontrarse un material que tenga la capacidad de carga adecuada. En algunos casos, si se encuentra un estrato especialmente firme a mayor profundidad, puede ser ms econmico desplantar la zapata a una elevacin menor, debido a que el rea necesaria para la zapata es menor.

La excavacin para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posicin correcta mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en los suelos que contienen agua puede ser necesario bombear, ya sea de crcarnos o de un sistema de drenes instalado previamente. Generalmente, se requieren moldes en los lados de la zapata. La necesidad de bombear y de soportar los frentes de las excavaciones en las que se construyen las zapatas, puede aumentar mucho el costo de una cimentacin de este estilo.

Figura 10.1 Tipos de zapatas a) Zapata individual para columnas b) Zapata para muro. c) y d) Zapatas Combinadas e) Zapata en cantiliver.C. ZAPATAS COMBINADAS

Las zapatas corridas tales como las de muros y las continuas, as 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 rpido y econmico. Esas excavaciones se pueden recortar en forma manual hasta el tamao exacto de las zapatas corridas que se vayan a instalar colando el concreto sin necesidad de utilizar cimbras laterales. La eliminacin del trabajo de carpintera 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 ofrecern un apoyo ms uniforme para un muro o una hilera de columna que las zapatas individuales.

Las zapatas corridas pueden ser bajo muros, o bajo pilares, y se define como la que recibe cargas lineales, en general a travs de un muro, que si es de hormign armado, puede transmitir un momento flector a la cimentacin.

Son cimentaciones de gran longitud en comparacin con su seccin transversal.Las zapatas corridas estn indicadas cuando:

1. Se trata de cimentar un elemento continuo , como por ejemplo un muro

2. Queremos homogeneizar los asientos de una alineacin de pilares y nos sirve de arriostramiento.

3. Queremos reducir el trabajo del terreno

4. Para puentear defectos y heterogeneidades del terreno

5. Por la proximidad de zapatas aisladas, resulta ms sencillo realizar una zapata corrida.

Forma de trabajo:

A. Zapata corrida bajo muro

Para el clculo se considera invertida

B. Zapata corrida bajo dos pilares

B.1 Zapata combinada:

Aquella sobre la que apoyan dos pilares separados una distancia que oscila de 3 a 5 mts de distancia.

Para calcularla hay que hacer pasar la resultante de los esfuerzos provenientes de los soportes por el centro de gravedad de la zapata.

B.2- Zapata asociada

Aquella sobre la que apoyan dos soportes muy prximos, se une por el bulbo de presiones.

Jugando con el vuelo desaparece el momento flector positivo, que en un primer momento nos aparece.

B.3- Zapata corrida bajo tres o ms pilares. Viga reversa o viga de cimentacin.

Seccin transversal:

En forma de t

Rectangular

Tenemos mayor superficie de cimentacin y por lo tanto necesitamos menor respuesta del terreno, los pilares tiene una alineacin.

Funciona:

longitudinalmente : como una viga invertida

Transversalmente : como una zapata

Tcnicas de ejecucin:

Las tcnicas de ejecucin son las mismas que para las zapatas aisladas, partiendo del replanteo, movimiento de tierras,... D. LOSAS DE CIMENTACION

Cuando son insuficientes otros tipos de cimentacin o se prevean asientos diferenciales en el terreno, aplicamos la cimentacin por losas.

En general, cuando la superficie de cimentacin mediante zapatas aisladas o corridas es superior al 50 % de la superficie total del solar, es conveniente el estudio de cimentacin por placas o losas.

Tambin es frecuente su aplicacin cuando la tensin admisible del terreno es menor de 0.8 Kg/cm2.

DEFINICION

Elemento estructural de hormign armado cuyas dimensiones en planta son muy elevadas respecto a su canto.Define un plano normal a la direccin de los soportes.

CAMPO DE APLICACIN

-Los asientos en una cimentacin directa son aproximadamente el doble de lo admisible.

-Para el sellado de cubetas sometidas a una supresin, evitando as que fluya el agua en un stano.

-Estanqueidad de stanos.

-Para la estabilidad de una cimentacin por placa o losa es condicin indispensable que la resultante de cargas y la reaccin del terreno sean colineales y pasen por el centro de gravedad de la placa.

FORMA DE TRABAJO

Su forma de trabajo es inversa a la de un forjado unidireccional.

En la placa los pilares estn ms prximos y trabajan en las dos direcciones.

Se hormigona en dos fases:

1. Primer da la cara inferior para sujetar sobre ella el encofrado de las vigas reversas que sobresalen.

2. Da siguiente la cara o mitad superior hasta llegar a una junta de momento flector igual a 0.

3. Tercer da se hormigonaria lo restante.

TIPOLOGIA DE LOSAS

A. De espesor constante

B. Con refuerzos o capiteles

C. Nervada

D. Aligerada

E. Especiales con alveolos. En forma de cajn.

DISPOSICION DE LAS ARMADURAS

Se dispone de barras dobladas en las dos direcciones para absorcin del cortante cuando el canto de hormign no es suficiente.

Las armaduras se colocan:

Dos mallazos de montaje + Armaduras de momento + y momento en la direccin de los pilares, a modo de vigas reversas + las barras dobladas necesarias para la absorcin del cortante en las proximidades de los pilares.

TECNICA CONSTRUCTIVA

1. Capa de bolos o piedra de escollera apisonadas en el suelo para evitar que suba el agua por capilaridad.

2. Dos capas de zahorra compactas

3. Hormign de regularizacin

4. Membrana impermeabilizante

5. Capa de hormign de ridos finos ( 5 cms ) para proteger la membrana

6. Mallazo con calzos

7. Armaduras de refuerzo y de momento

8. Mallazo superior con los distanciadores adems de armadura de refuerzo y de momento + ms armaduras de cortante.

9. Armaduras de los enanos de pilares con sus cercos.

10. Vertido de hormign por tongadas y vibrado, excepto en zona del pilar .

RECOMENDACIONES

a. Disponer bajo la losa una capa de hormign de regularizacin de 10 cms y apoyar las armaduras en el mediante los calzos

b. Si es posible , conviene que las losas sean de espesor constante

c. La junta placa soporte ser muy rugosa

d. Las juntas coincidirn con las juntas de retraccin para disminuir el nmero de ellas y evitar que el hormign dilate en funcin del clima.

e. Las juntas tendrn el tratamiento adecuado y estarn en los lugares de momento flector mnimo y se dispondrn en el talud natural del hormign

f. El canto mnimo ser de 25 cms

g. Separacin entre armaduras ms de 10 cms y menos de 30 cms

h. Recubrimiento lateral ms de 5cms , con el hormign de limpieza entre 5 y 10 cms

i. Evitar que la diferencia de cargas en distintas direcciones de pilares sea mayor del 50%

2. ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACION

A. CARGAS A UTIIZAR

Para la elaboracin de las conclusiones del EMS, y en caso de contar con la informacin de las cargas de la edificacin, se debern considerar: a) Para el clculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarn como cargas aplicadas a la cimentacin, las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseo estructural de las columnas del nivel ms bajo de la edificacin. b) Para el clculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares y cohesivos: se considerar la Carga obtenida de acuerdo a la Norma

Tcnica de Edificacin E .020 Cargas. c) Para el clculo de asentamientos, en el caso de edificaciones con stanos en las cuales se emplee plateas o losas de cimentacin, se podr descontar de la carga total de la estructura (carga muerta ms sobrecarga ms el peso de losa de cimentacin) el peso del suelo excavado para la construccin de los stanos.

B. ASENTAMIENTO TOLERABLE

En todo EMS se deber indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para la edificacin o estructura motivo del estudio. El Asentamiento Diferencial (Figura N 3) no debe ocasionar una distorsin angular mayor que la indicada en la Tabla 8. En el caso de suelos granulares el asentamiento diferencial se puede estimar como el 75% del asentamiento total.

FIGURA N 3

Asentamiento diferencial

El asentamiento de un edificio se puede medir como el asentamiento total de la estructura, o bien, como el asentamiento diferencial entre zapatas adyacentes o entre el centro y las esquinas de un edificio.

En general, si los asentamientos totales son uniformes se pueden tolerar sin grandes dificultades. Si todas las cimentaciones de un edificio se asientan 3 pulgadas, el nico problema ser el de acomodo de las instalaciones de servicio pblico que llegan al edificio y el nivel de las aceras o banquetas y las zonas de estacionamiento de vehculos.

Si el asentamiento de los cimientos es desigual, por ejemplo, en el caso de que la zapata de una columna se asiente 1 pulgada (2.54 cm), mientras que una zapata adyacente se asiente 2 pulgadas (5 cm), esto puede hacer que el edificio se distorsione y que las paredes se agrien. Este tipo de asentamiento es mucho ms difcil de tolerar. Por consiguiente, los asentamientos diferenciales tienen una importancia mucho mayor que los totales.

Algunos tipos de estructura, como las de almacenes grandes llegan a asentarse varios pies, y a pesar de ello se ha tenido pocas dificultades para mantenerlos en funcionamiento. A menudo, los grandes tanques de almacenamiento de petrleo se construyen suponiendo que el asentamiento sea de un pie (30 cm). Lo ms importante es que el casco del depsito se asiente de manera uniforme en todas sus partes.

En las estructuras comerciales ms importantes, es comn limitar los asentamientos diferenciales permisibles entre columnas adyacentes a 1/4de pulgada o menos. Los asentamientos entre columnas adyacentes pueden ser aceptables para estructuras de madera o edificios industriales de estructura ligera de acero.

C. CAPACIDAD DE CARGA

La capacidad de carga es la presin ltima o de falla por corte del suelo y se determina utilizando las frmulas aceptadas por la mecnica de suelos. En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limo-arcillosa), se debe emplear un ngulo de friccin interna (() igual a cero.

En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas), se debe emplear una cohesin (c) igual a cero.

D. FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A FALLA POR CORTE

Los factores de seguridad mnimos que debern tener las cimentaciones son los siguientes: a) Para cargas estticas: 3,0

b) Para solicitacin mxima de sismo o viento (la que sea ms desfavorable): 2,5

E. PRESION ADMISIBLELa determinacin de la Presin Admisible, se efectuar tomando en cuenta los siguientes factores: a) Profundidad de cimentacin.

b) Dimensin de los elementos de la cimentacin.

c) Caractersticas fsico mecnicas de los suelos ubicados dentro de la zona activa de la cimentacin.

d) Ubicacin del Nivel Fretico, considerando su probable variacin durante la vida til de la estructura.

e) Probable modificacin de las caractersticas fsico mecnicas de los suelos, como consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.

f) Asentamiento tolerable de la estructura.

La presin admisible ser la menor de la que se obtenga mediante: a) La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el factor de seguridad correspondiente (Ver inciso D).

b) La presin que cause el asentamiento admisible.

CONCLUSINEn la elaboracin de este trabajo se han tratado de visualizar a grandes rasgos los distintos tipos de zapatas que existen y se utilizan comnmente, sus ventajas y desventajas, as como el asentamiento tolerable, el factor de seguridad frente a falla por corte y la presin admisible. La eleccin de alguno de alguna de estas cimentaciones o combinacin de ellas depender en parte de lo complejo del problema de cimentacin a resolver, del tipo de suelo en que se trabaje, de los recursos -humanos, tecnolgicos, econmicos, etc.- con los que se cuente y de la experiencia y criterio del constructor, quien debe anteponer sobre todo, la seguridad y buen funcionamiento de la cimentacin.

ZAPATAS Y LOSAS DE CIMENTACIN, ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN

ALUMNO:

INGENIERA DE CIMENTACIONES