Zapatas Combinadas

ZAPATAS CON DOBLE COLUMNA

INTRODUCCIÒN

Son aquellas fundaciones que soportan más de una columna. Se opta por esta solución cuando se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan.

También se puede construir una fundación combinada en el caso de que una de las columnas sea medianera y se quiera amarrar con una de las fundaciones interiores, note que aquí la misma zapata cumpliría la función de viga de fundación.

Otro caso de fundaciones combinadas es cuando soportan más de dos columnas. Se puede dar cuando el esfuerzo admisible es pequeño y se requiere una gran área de fundación. La combinación puede cubrir columnas de un solo eje y se convierte en fundación alargada.

Si se reúnen todas las columnas de una edificación se convierte en losa de fundación.

a. Fundaciones combinadas para dos columnas:

Filosofía de diseño:

Se quiere que la presión de contacto sobre el suelo sea uniforme para evitar cualquier rotación de la fundación. Esto se traduce en que entre la resultante de las cargas actuantes de las columnas y la resultante de las presiones del suelo no exista ninguna excentricidad. La posición de la resultante debe coincidir con el centro geométrico de la fundación.

Las geometrías más comunes para estas zapatas son:

La forma y dimensiones de las fundaciones salen de igualar las ecuaciones de posición de la resultante con el centroide de la fundación. Por ejemplo en el caso de fundación rectangular al igualar esta ecuaciones podemos despejar L. Una vez determinado esta dimensión podemos conocer B por medio de la ecuación de esfuerzos admisibles del suelo:

Si el lado L tiene alguna restricción particular, caso de medianería, y la dimensión hallada es mayor que la disponible, entonces tenemos que recurrir a cambiar la forma de la fundación, ya sea por formas trapezoidales o compuestas.

En estas formas toca resolver las ecuaciones colocando el valor máximo de L permitido y asumiendo un valor ya sea de B1 o B2 y encontrando el otro.

Para el diseño de estas zapatas se sigue la misma metodología de las zapatas con viga de fundación, o sea se construye un diagrama de momentos y cortante en el sentido largo de la fundación y se calcula refuerzo y verifica corte con esos diagramas; para el sentido corto se resuelve el problema como si fuera una fundación simple. Se debe tener en cuenta que en realidad los esfuerzos se reparten en las zonas cercanas a las columnas, entonces se coloca refuerzo de voladizo en el sentido corto en una zona con líneas a 45 grados a partir del eje de columna, en la zona que no abarcan estas líneas, o sea la central, se coloca refuerzo mínimo.

1. Generalidades

Es frecuente que por razones constructivas, de cálculo o superposición de la superficie de zapatas, sea necesario utilizar un solo cimiento o zapata para dos o más pilares, los casos más frecuentes son:

a) Pilares próximos: Cuando dos o más pilares están muy próximos o su carga es muy fuerte, puede ocurrir, o que las zapatas aisladas para cada uno de ellos se solapen o queden muy próximas, siendo necesario entonces proyectar una única zapata para los dos o más pilares. Un caso frecuente se da en los núcleos de ascensores o escaleras.

b) Pilar de medianería: La distribución de pilares por condicionantes constructivos o de diseño, obliga en muchos casos a que una o varias de las líneas de pilares coincidan con la línea de medianería o de fachada del solar. Las zapatas correspondientes a estos pilares quedan cargadas excéntricamente. En la mayor parte de las ocasiones no es posible proyectar una zapata para un solo pilar, siendo necesario recurrir a combinar la cimentación del mismo con la del pilar contiguo de la alineación interior,

bien proyectando una sola zapata para los dos o haciendo trabajar el conjunto de las zapatas de los dos pilares como un único mecanismo, uniéndolas por medio de una viga.

2. Zapata común a varios pilares

El cálculo de la zapata común a dos o más pilares puede abordarse de forma sencilla como zapata cargada con la resultante de las cargas o de manera más compleja, pero más rigurosa, teniendo en cuenta la deformabilidad del terreno bajo cada uno de los pilares en base a la rigidez de la zapata común o losa.

Para suponer que la distribución de tensiones bajo la zapata es plana, hay que admitir que esta es suficientemente rígida.

El procedimiento de cálculo consiste, en resumen, en determinar el punto de aplicación de la resultante de las solicitaciones de los dos o más pilares. Conocido el punto de aplicación de la resultante, el problema se reduce a proyectar, según lo ya visto, una zapata cuyas dimensiones garanticen que las tensiones transmitidas al terreno son admisibles

Conocida la posición de la resultante, se proyecta la zapata necesaria. El caso más sencillo es disponer una zapata cuadrada, rectangular o de forma cualquiera, cuyo centro de gravedad coincida con el punto de aplicación de la resultante.

Actualmente, por motivos económicos, se tiende a dar a las zapatas combinadas canto constante, aunque a veces, en casos particulares se emplea con sección en T invertida.

 El caso más general es de dos cargas con dos momentos.

 Estableciendo el equilibrio con la resultante R, se tiene que:

Por lo tanto:

 Para poder considerar las presiones sobre el suelo uniformes, se intentará diseñar la zapata como rígida. Para ello se dispondrá concéntrica a R. Si no es posible, se calculará teniendo en cuenta la excentricidad e de R con respecto al centro de gravedad de la zapata.

 Las condiciones que se deben cumplir para que la zapata sea rígida son:

Donde:

 Kb es el módulo de balasto del cimiento, que se define como la relación entre la presión de trabajo en un punto

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