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
e
ze
q
P
A
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.
nq
B
Pe
B
P
 2max
6


2.3.3. FLEXIÓN.
Ubicación de las secciones críticas para determinar el máximo momento
mejorado en una zapata aislada.
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.
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  
2
1 1
1
(0.85 ) 2 (0.85 )nb c c
A
P f A f A
A
    
A
45
0
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
simplificaciónpuede conducir a errores importantes y requiere parasu estudioaproximarse
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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