Posted by Una zapata aislada es un tipo de cimentación superficial que se utiliza para soportar cargas puntuales, tales como columnas o pilares, ya sea en estructuras pequeñas o medianas.
Consiste en una losa de concreto armado que se apoya directamente sobre el suelo y que distribuye las cargas de la columna o pilar a través de un área más amplia para evitar que el suelo ceda o se deforme.
Las zapatas aisladas se utilizan cuando las cargas son relativamente ligeras y la resistencia del suelo es suficiente para soportarlas. Se coloca en la superficie del terreno y se excava un área, en donde se coloca una capa de grava o piedra para evitar que la humedad afecte el concreto y se procede a verter el concreto.
Tabla de contenidos
Diseño general de una zapata aislada
Se diseñan considerando la carga que soportará y las características del suelo, mediante un análisis geotécnico. La forma y tamaño de la zapata dependerá del diámetro y altura de la columna o pilar que soportará.
El diseño de esta estructura implica realizar una serie de cálculos que consideren la carga que soportará, las características del suelo y las dimensiones de esta.
Pasos principales para el cálculo de una zapata aislada
Determinar la carga que soportará la zapata: Esto dependerá del peso de la columna o pilar que se apoyará sobre la zapata, así como de las cargas adicionales que se produzcan en la estructura.
Identificar las características del suelo: Es necesario realizar un estudio geotécnico del terreno para determinar la capacidad portante del suelo y su tipo de suelo.
Determinar las dimensiones de la zapata: La zapata se diseña de manera que la presión que ejerce sobre el suelo no supere la capacidad portante del suelo. El área de la zapata se calcula dividiendo la carga total que soportará la zapata por la capacidad portante del suelo.
Calcular la profundidad de la zapata: La profundidad de la zapata dependerá del tipo de suelo y de la carga que soportará. En general, se recomienda que la zapata se extienda por debajo de la zona de congelamiento del suelo y que la profundidad mínima sea de 30 cm.
Diseñar la armadura de la zapata: Se debe diseñar la armadura de la zapata considerando la carga que soportará y la resistencia del concreto.
Verificar la estabilidad de la zapata: Se debe comprobar que la zapata esté bien diseñada para soportar las cargas que se le aplicarán y que no se produzcan deformaciones excesivas o fallas en la estructura.
Para realizar el diseño detallado de la zapata aislada es necesario el criterio de un profesional, ya que es un proceso que involucra varios factores y consideraciones técnicas.
Ventajas y desventajas de una zapata aislada
La zapata aislada es una solución común para soportar cargas puntuales en estructuras pequeñas o medianas.
Ventajas
Fácil de construir: son relativamente fáciles de construir, ya que no requieren de grandes excavaciones o la instalación de pilotes o vigas.
Económica: es una opción económica en comparación con otros tipos de cimentaciones.
Rapidez de construcción: el proceso de construcción es rápido y eficiente, lo que reduce el tiempo total de construcción.
Flexibilidad: se puede diseñar en diferentes formas y tamaños, lo que la hace adaptable a diferentes tipos de estructuras.
Desventajas
Capacidad limitada: por lo que no es adecuada para estructuras con grandes cargas.
Vulnerabilidad sísmica: no son adecuadas para zonas sísmicas, ya que no proporcionan suficiente resistencia para soportar las fuerzas sísmicas.
Asentamientos diferenciales: La carga concentrada puede generar asentamientos diferenciales en el terreno, lo que puede afectar la estabilidad de la estructura.
Depende del suelo: depende de la capacidad portante del suelo en el que se apoya. Si el suelo es inestable, la zapata aislada no será adecuada.
Es importante destacar que el tipo de cimentación adecuado dependerá de las características específicas de la estructura y del terreno, por lo que siempre es recomendable consultar a un especialista para tomar la mejor decisión en cada caso.
Cuando se utiliza la zapata aislada
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que se utilizan principalmente en estructuras pequeñas o medianas con cargas puntuales. Algunas situaciones en las que se pueden utilizar este tipo de zapatas:
Viviendas unifamiliares: son una opción común para cimentar viviendas unifamiliares o pequeñas.
Estructuras ligeras: comúnmente en estructuras ligeras como torres de transmisión, postes de iluminación, entre otros.
Cargas puntuales: son ideales para soportar cargas puntuales como columnas, muros, pilares, entre otros.
Suelos estables: se utilizan en suelos estables y consistentes, ya que requieren una buena capacidad portante del suelo.
Es importante destacar que el tipo de cimentación adecuado dependerá de las características específicas de la estructura y del terreno.
Ejemplo básico de diseño de zapata aislada
Los datos necesarios para llevar a cabo el diseño:
- Carga muerta
- Carga viva
- Sección de columna
- Capacidad portante
- Sobrecarga
Paso 1. Dimensionamiento en planta: se calcula el esfuerzo neto y se determina el área mínima de zapata.
Paso 2. Dimensionamiento de altura: se determina la altura, se verifica punzonamiento y cortante.
Paso 3. Diseño por flexión: se determina el momento último, momento nominal, el acero, las cuantía y la distribución del acero.
Paso 4. Longitud de desarrollo: se estima la longitud disponible por barra, la transferencia de fuerzas en la superficie de contacto de la columna y la zapata, la resistencia al aplastamiento y las debidas comprobaciones.
Es importante que la zapata esté correctamente dimensionada y construida para garantizar su estabilidad, así como también la durabilidad en el tiempo. Además, es importante que se realice una correcta compactación del suelo. Así como también es necesaria una buena calidad de los materiales: concreto y acero para la armadura.
Excavación de cimientos
La excavación de cimientos es la remoción de material común para lograr los niveles de desplante requeridos y llevar a cabo la construcción de la base de la estructura. Se puede realizar por medios mecánicos o a través de medios manuales con el fin de alcanzar los niveles de desplante en el terreno.
Ejemplo de excavación para la construcción de cimientos
En el ejemplo mostrado se pueden apreciar los cimientos necesarios para llevar a cabo la construcción de una nueva terraza de dos (2) niveles, que incluye un área para elevador.
En la planta del ejemplo mostrado podemos encontrar distintos tipo de cimientos, necesarios para la construcción de una terraza. A continuación se muestra la sección para los tres tipos de cimientos resaltados en color amarillo (CP2, CP2A, CP4, CP4A, CP5, CP5A).
Detalles para excavación de zapata
Se deben construir tres (3) zapatas como base de las seis (6) columnas que soportan parcialmente la estructura. Las dimensiones de este tipo de zapatas es de 0.90 metros x 1.95 metros y un espesor de 0.30 metros.
La imagen que se muestra a continuación es el detalle para el otro tipo de cimiento, son dos (2) zapatas de este tipo. Para ambos casos el sistema constructivo es similar, que consiste en la construcción de zapata-pedestal construido en concreto reforzado con acero.
Se deben construir tres (3) zapatas como base de las seis (6) columnas que soportan parcialmente la estructura. Las dimensiones de este tipo de zapatas es de 0.90 metros x 1.95 metros y un espesor de 0.30 metros.
La imagen que se muestra a continuación es el detalle para el otro tipo de cimiento, son dos (2) zapatas de este tipo. Para ambos casos el sistema constructivo es similar, que consiste en la construcción de zapata-pedestal construido en concreto reforzado con acero.
A diferencia del detalle anterior, esta zapata tiene dimensiones de 2.35 metros de largo, 1.10 metros de ancho y un espesor de 0.40 metros.
Metodología para excavación de cimientos: zapatas
De acuerdo al ejemplo, tenemos dos (2) tipos de cimientos con dimensiones diferentes, así como diferentes profundidades de desplante. Por lo tanto, durante el proceso de excavación debe realizarse la diferenciación para no cometer errores.
Dependiendo del tipo de terreno, se define el ancho y largo de la excavación, en ocasiones el suelo brinda la suficiente estabilidad para ser utilizado como molde. Para nuestro ejemplo, el vaciado de la zapata será llevado a cabo contra terreno excavado, es por ello que el ancho y largo concuerdan con las dimensiones del plano. En caso de utilizar encofrado, se deben aumentar 50 centímetros de cada lado para tener el ancho necesario para la colocación de la formaleta.
Excavación de cimientos: viga sísmica
En el detalle de refuerzo de viga sísmica se puede apreciar que para ambos tipos la dimensión es la misma, la diferencia radica en el tipo de barra corrida. Por lo tanto, no implica ninguna variación para efectos de la excavación tipo 1 y tipo 2.
Calcular el nivel de desplante
Según el plano del detalle para cimientos CP2, CP4, CP5, CP2A, CP4A, CP5A el nivel de desplante es de 1.50 metros y se debe adicionar el espesor de losa y baldosa. Luego de trasladar el nivel de piso acabado (NPA) al terreno, se puede conocer cuanto será la profundidad real de excavación en el terreno.
Como se mencionó anteriormente, para lograr el nivel de piso acabado en el terreno mostrado en la imagen, es necesario llevar a cabo relleno con material común.
En la imagen se muestra el inicio de los trabajos de excavación de la cimentación para la zapata 0.90 x 1.95 metros y de la viga sísmica tipo 2. La viga sísmica está indicada en plano para llegar al nivel de desplante de la zapata, es decir que la profundidad de excavación será la misma.
Para efectos del ejemplo, se han diseñado dos (2) tipos de viga sísmica que deben construirse de la manera como se indica en el plano de planta.
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