Los diversos tipos de zapatas son elementos estructurales que permiten anclar y transmitir los esfuerzos que se ejercen sobre los muros, columnas y pilares de una construcción, además de soportar su propio peso. Se encuentran cerca de la superficie del suelo, por lo que se les conoce como cimentaciones superficiales y se emplean principalmente en estructuras ligeras o de carga moderada.
Dado que existen diversos tipos de zapatas es importante determinar cuál es la más adecuada para uno u otro proyecto. Para ello hay que tomar en cuenta distintos factores como la calidad del suelo o la carga que reciben los cimientos de las columnas. Es por ello que en este artículo te hablaremos de cada una de las variantes de este tipo de cimentaciones. ¡Continúa leyendo toda la información!
Tipos de zapatas: aisladas
Estas cimentaciones son el tipo de zapatas en construcción más recurrentes en edificaciones pequeñas o medianas. Usualmente se fabrican con cemento gris y reciben un sólo sistema de carga a través de pilares.
Son aplicadas en obras que cuentan con juntas de dilatación. Estos elementos transmiten sus cargas sobre el terreno por medio de una sola columna y su utilización depende de factores como la naturaleza del terreno. A continuación, te explicamos cuáles son y te explicamos la información más importante sobre cada una:
Rígidas o poco deformables
Sus dimensiones se distinguen porque el canto resulta igual o menor que el largo de la zapata en ambas direcciones.
Debajo de ella se ejerce una ley de presiones triangulares, por lo que para elaborarlas se necesita un método de interacción suelo-estructura, es decir, el cálculo de los esfuerzos y deformaciones de ambos elementos debido a su interacción, causada por la diferencia entre las rigideces de los materiales que los constituyen.
Zapatas flexibles
Este tipo de cimentación se caracteriza porque su altura es menor que el largo en ambas direcciones y generalmente se encuentra sometida a esfuerzos de tracción y comprensión. Se diferencia de las zapatas rígidas, ya que para su diseño sí es necesario calcular los esfuerzos y deformaciones de la interacción suelo-estructura.
Zapatas centradas
Son tipos de zapatas que funcionan como una base para los pilares. De este modo la estructura amplía la superficie de apoyo para que el suelo soporte la carga transmitida. En ocasiones se amarran con estructuras que aseguran su rigidez, también llamadas riostras.
Excéntricas o de medianería
En estas estructuras, la carga no se centra en el cimiento, sino que el pilar o la pared se coloca en un extremo, esto se debe a la proximidad con los límites del predio de construcción. Como resultado los ejes verticales de la pared y del cimiento no coinciden y la posición de la carga produce diferentes tensiones en el terreno.
Zapatas cuadradas
Se usan para columnas sencillas, tienen una simetría de lados que propicia la existencia de voladizos que sobresalen y reciben presión del terreno hacia arriba provocando esfuerzos de tensión en el fondo. Se refuerzan con dos parrillas de varilla corrugada y alambrón que se encuentran paralelas en los bordes y perpendiculares entre sí.
Rectangulares
A diferencia de las anteriores, el diseño en la base de estos tipos de zapatas responde a la imposibilidad de hacerlas con las mismas medidas por razones de espacio. Se utilizan en circunstancias específicas como terrenos de difícil geometría o cuando se tienen que cimentar dos pilares contiguos que estarán separados por una junta de dilatación.
Zapatas Circulares
Como su nombre lo dice, son estructuras de concreto y acero con una forma redonda, misma que permite que las cargas de la estructura se transmitan al suelo a través de apoyos aislados de hormigón. Es una cimentación poco utilizada debido a lo costoso y complejo de calcular el acero, poca practicidad y dificultad de encofrado.
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Zapatas combinadas
Los tipos de zapatas de cimentación agrupadas aquí funcionan como bases de dos o más pilares que estén próximos. Las columnas que sostienen las zapatas combinadas no están colocadas en el centro, sino que se sitúan de forma excéntrica para estar acorde a la colindancia con otros terrenos.
Es común que se construyan con vigas de atado para equilibrar la carga, disminuyendo la posibilidad de que la cimentación gire o vuelque. En seguida te presentamos sus variantes:
Zapatas combinadas de forma rectangular
Estos tipos de zapatas se emplean cuando la separación entre las columnas no permite construir una zapata cuadrada. Asimismo, se fabrica cuando dos o más columnas cercanas con cimientos cuadrados se combinan para constituir uno solo de forma rectangular.
Su diseño consiste en localizar el centro de gravedad de las cargas que transmiten las columnas para hacer coincidir el centroide del área con el resultante de cargas.
Zapata combinada trapezoidal
Su función es prácticamente la misma que las de forma rectangular, aunado al hecho de que estas cimentaciones se utilizan cuando existe un problema de lindero en el terreno, es decir, cuando la zapata no se puede extender más allá de los límites establecidos en el plano arquitectónico.
Del mismo modo, se emplean cuando no es posible construir una zapata rectangular por existir una columna muy cercana o una zapata aislada.
Zapatas armadas o continuas
Estos tipos de zapatas se utilizan cuando es necesario sostener muros de carga alineados en terrenos con diferentes niveles de resistencia. Son particularmente útiles en la disposición de muros, porque aseguran la alineación precisa de las columnas adyacentes y usualmente, tienen el doble de ancho que un muro de carga portante.
De esta categoría se desprenden la zapata de lindero y la interior, las cuales te explicamos a continuación:
Zapata de lindero
Es un tipo de cimentación perimetral encargada de soportar las cargas de muros y pilares de forma excéntrica, es decir, que las cargas no descansan en el centroide de la estructura. Del mismo modo, la sección del conjunto muro-zapata está diseñado en forma de “L” para no invadir la propiedad de junto.
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Zapata interior
Se trata de tipos de zapatas que cuentan en su estructura con muros y pilares acordes a su eje principal. A comparación de las zapatas de lindero, su estructura se diseña con forma de “T” invertida con el propósito de distribuir de una mejor forma el peso de toda la edificación en el suelo.
¡Complementa la información de este artículo con el siguiente video y descubre en qué construcciones se utilizan los diferentes tipos de zapatas!
Zapatas Arriostradas
Se trata de tipos de zapatas aisladas que están enlazadas entre sí por vigas de amarre o arriostramiento, elementos que tienen la finalidad de fortalecer y unir todas las losas y evitar asientos diferenciales entre las columnas de una construcción que repercutan severamente en la estructura. Se utilizan en construcciones con las siguientes cualidades:
- Tienen suelos de baja capacidad portante
- Poseen terrenos que varíen mucho las características del suelo
- Zonas con elevada actividad sísmica
- Edificios de una gran altura
- Construcciones con varios sótanos o plantas bajo rasante
¿Cuánto de profundidad debe tener una zapata?
En casos donde se va a construir una casa de una o dos plantas como máximo, es suficiente una excavación de 50 centímetros de profundidad. Para conocer si el suelo que se encuentra a esta distancia es el indicado para cimentar, te recomendamos seguir el proceso sugerido por el ingeniero estructural Marcelo Pardo en su canal de YouTube:
- Construye un dado de 3 x 3 x 3 cm, ya sea de madera o de concreto.
- Coloca el dado en el sitio excavado a 50 cm de profundidad y sube en ella a una persona con un peso aproximado de 65 kg.
- Si el cubo se queda en el suelo, quiere decir que el terreno es ideal para construir una zapata. Por el contrario, si el cubo se hunde, deberás retirar una mayor cantidad de suelo orgánico y repetir el ejercicio hasta encontrar una mayor firmeza de terreno.
Ahora bien, como medida de seguridad complementaria, es importante determinar la carga portante del cubo con los siguientes cálculos:
- Divide los 65 kg del peso de la persona que está arriba del cubo entre la base del bloque:
- Esta división te dará como resultado la capacidad portante:
- La capacidad portante se debe de dividir por un factor de seguridad, siendo el más común 4, para obtener la capacidad admisible del suelo:
65 kg3.3 cm2
7.22 kg/cm2
7.22 kg/cm2 ÷ 4= 1.8 kg/cm2
¿Cómo se lleva a cabo el cálculo de los tipos de zapatas?
Para elaborar los diversos tipos de zapatas que has podido conocer a lo largo de este artículo es necesario tomar en cuenta factores como el tipo de terreno, el diseño de la estructura y las cargas que soportará. Al respecto, continuación te presentamos el procedimiento y los datos necesarios para llevar a cabo el cálculo de estos elementos:
- Datos del terreno: están contenidos en la documentación conocida como estudio geotécnico, y los que se utilizan para estas funciones son los siguientes:
- σadm (kN/m2) Tensión admisible del terreno
- k (kN/m3) Módulo de balasto o resistencia que ofrece el terreno ante el hundimiento
- φ (rad) Ángulo de rozamiento interno
- c (kN/m2) Cohesión del terreno
- Predimensionado: proceso con el cual se determinan las dimensiones del volumen de hormigón de alguno de los tipos de zapatas. Durante el predimensionado también se ve cómo afecta una posible excentricidad en la carga y se elegirá si el elemento constructivo será rígido o flexible.
- Dimensionado de la armadura de una zapata: estamos hablando de la cantidad de acero que será necesario disponer en la zapata para que soporte los esfuerzos de tracción, esto dependerá del tipo de zapata que se vaya a construir, rígida o flexible.
- Comprobaciones y verificaciones: concluido el diseño de la zapata, es necesario realizar varias comprobaciones para asegurar su correcto funcionamiento frente a cortante, punzonamiento, vuelco y deslizamiento, mismas que se encuentran en el Código de Edificación de Vivienda del Gobierno de México.
Ahora que conoces los principales tipos de zapatas que se utilizan en construcción, no olvides que en Max Acero Monterrey encontrarás los materiales necesarios para elaborar este tipo de cimentaciones. Comunícate al 55 5888 5454 o envíanos un WhatsApp y solicita hoy mismo tu pedido de cemento, alambrón, alambre recocido y acero corrugado.
