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zapata aislada

1. ZAPATA AISLADA MECANICA DE MATERIALES APLICADA EQUIPO 9

2. CONCEPTO Las  Zapatas Aisladas  son un tipo de  Cimentación Superficial   que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los  pilares ; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. 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.

3. FUNCION 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.

4. DISEÑO DE ZAPATA El pilotaje y soporte aportado por la zapata aislada o cimentación aislada como también se le conoce, es de crucial importancia en la  estabilidad de la estructura .  La zapata aislada, son el tipo de cimentación más simple y común. Por lo general, se utilizan cuando la transferencia de carga al suelo desde la estructura proviene de las columnas.

5. DISEÑO GENERAL 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. Cada base soporta su propia columna de la que toma la carga y la distribuye por el suelo sobre el que descansa. Las cimentaciones aisladas son casi siempre cuadradas o rectangulares. Esto los hace más fáciles de analizar y construir. Las dimensiones de la zapata se estiman en función de las cargas de la columna y la capacidad de carga  y el exceso de estratificación del suelo.

6. 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.

7. -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.

8. TIPOS DE ZAPATAS Zapata Recta Zapata Escalonada Zapata Piramidal Zapata Nervada Zapata Rígida o sin libertad de deformación Zapata Flexible o con libre deformación Zapatas centradas. Zapatas excéntricas. Zapatas irregulares. Zapatas colindantes Existen varios tipos de cimentación de acuerdo a la función de apoyo entre uno o varios pilares estructurales. Para pilares individuales se usan zapatas aisladas. Asimismo, se usan zapatas combinadas para el sostén de dos o más pilares cercanos.

9. 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.

10. 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.

11. MOMENTOS ADECUADOS 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.

12. Unidades de Estado Límite en zapata aislada Para el cálculo de una zapata aislada, se requiere que se comprueben las Unidades de Estado Límite (UEL) -UEL de estabilidad: se produce cuando existe riesgo de vuelco o deslizamiento. -UEL de hundimiento en el suelo: Si el terreno de apoyo no tiene la portante necesaria, se debe corregir la superficie de apoyo. -UEL de agotamiento por flexión: Mide la compresión de los pilares por ceder ante el peso de la estructura -UEL de punzonamiento: esta es la posibilidad de fisuración y desconexión entre pilar y la zapata. Cada uno de estos UEL deben corregirse, compensarse o reestructurarse el diseño ante su eventual suceso para hacer las estructuras más seguras y estables.

13. EJEMPLO BÁSICO 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.

14. EJEMPLO BÁSICO 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.

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