Fundaciones, Pedestales y Zapatas. 

En conjunto a los otros temas desarrollados, presentamos las fundaciones, pedestales y zapatas. Los cuales en conjunto a las columnas, son esenciales a la hora de llevar a cabo una construccion. Por ello, este post de lo dedicaremos a este tema. 

¿Que son las Fundaciones?

    Las fundaciones son aquella superficie o construcciones, en la cual, se apoya sobre el terreno. La fundación es la base del edificio y la que soporta el peso de toda la superestructura en las peores condiciones de carga y repartirlos sobre el terreno en la profundidad necesaria. Los sistemas de fundaciones de construcción se presentan en diferentes tipos, relacionadas con las condiciones particulares del suelo, las características de la estructura a fundar y los métodos constructivos.

    El buen funcionamiento de cada fundación depende de las características del terreno que la sostiene. Sin embargo, cada terreno es categorizado como un elemento de estudio de ingeniería, por supuesto al ser totalmente diferentes a las cosas creadas por el hombre, es difícil definir con exactitud sus características y es por ello que se les debe trabajar de acuerdo a su naturaleza. De tal forma que, toda fundación está constituida por dos aspectos: la parte artificial conformada por la infraestructura o subestructura, que son una serie de estructuras hechas de concreto que equilibran el peso de la superestructura y el terreno en sí, que es la base universal.

Clasificación De Las Fundaciones

De acuerdo a la importancia del proyecto y a la naturaleza del terreno, las fundaciones de construcción se clasifican en fundaciones directas e indirectas

Fundaciones Directas

Cuando las cargas de la construcción son transmitidas a una fundación determinada directamente sobre el plano de fundación a poca profundidad.

Fundaciones Indirectas

son cuando las pésimas condiciones del suelo resultan en que la base se tenga que transmitir al plano de apoyo mediante otros materiales

Tipos De Fundaciones

Las fundaciones tienen su clasificación más práctica a partir de la profundidad a la cual son construidas. Siendo asi, se clasifican en:

• Fundaciones Superficiales
• Fundaciones Profundas
• Fundaciones intermedias

Fundaciones Superficiales 

En estas, la profundidad de la fundacion, generalmente es menor o igual al ancho de la misma. A su vez, dentro de estas, existe otra clasificacion. Dentro de las fundaciones superficiales podemos encontrar: Las zapatas, zapatas aisladas, corridas, losas y viga de fundacion, entre otros. 

Losa de fundación: es un tipo de cimentación que se coloca sobre la totalidad de la superficie de la estructura y es empleada en estructuras y terrenos poco homogéneos o poco resistentes. Son muy bien valoradas porque aumentan la superficie de contacto reduciendo los asentamientos diferenciales.

Losa flotante: si es necesario realizar una construcción con estructuras muy sensibles en terrenos pobres se recurre a las fundaciones de losa flotante. Cuando se utiliza este tipo de fundación, debe hacerse de dimensiones tales que el peso de la cantidad de tierra que ha sido removida sea muy similar a la carga del peso que posee la estructura en cuestión.

Cuando el estudio de suelos muestra varios de los siguientes puntos, podemos considerar construir con fundaciones superficiales:

• Buena capacidad portante ADMISIBLE del suelo una vez aplicados los factores de seguridad, con valores desde los 100 KN/m2 hacia arriba
• Cargas bajas a moderadas por columna
• Suelos granulares o arcillas no expansivas
• Estructuas con baja o nula carga lateral

Fundaciones Profundas 

En estas, generalmente la profundidad de fundación es mayor al ancho de la misma.se deberán considerar fundaciones profundas o semiprofundas. Por ejemplo, algunas situaciones adicionales en las cuales se deba considerar la construcción de pilotes se da cuando:

• La edificación se fundará encima un talud inestable
• El suelo es muy compresible o susceptible a consolidaciones considerables
• Las cargas son muy altas y se necesita llegar a estratos de roca

Fundaciones Intermedias. 

Es lógico pensar que las fundaciones intermedias se aplican en casos donde se necesita plantar zapatas a profundidades intermedias mayores a los 3 metros sin embargo no se necesitan profundidades tan grandes como para considerar pilotaje. Es en estos casos donde las pilas de fundación o zapatas con pedestales largos son la mejor solución. 

Fundaciones aisladas sísmicamente

Este tipo de fundaciones contienen un conjunto de laminas de goma natural y acero que se colocan de manera alterna y se adhieren entre si con el objetivo de formar un dispositivo con flexibilidad horizontal y rigidez vertical.

Comprobacion del Suelo

Para el diseño de fundaciones de cualquier tipo, es básico determinar la capacidad portante del suelo donde se construirá la cimentación. Existen varios métodos conocidos para determinar esto, podemos citar los siguientes:

1. Por simple inspección visual. Apoyado en la experiencia del ingeniero y su conocimiento de los tipos de suelo.

2. Prueba de carga directa. Es un método práctico y muy utilizado para conocer la carga máxima que puede soportar el terreno.

¿ Que son los Pedestales?

En estructura se le denomina pedestal, al ensanchamiento de la parte inferior de las columnas que permiten incrementar el area de contacto de estas con la base. Estos tienen diversas funciones que son las siguientes:

• Transmitir mas uniformemente las cargas de la columna a la zapata.

• Disminuir las magnitudes de los momentos flectores y fuerzas cortantes en las bases, producidad por la reaccion del suelo.

• Dar mayor estabilidad al conjunto de las fundaciones.

¿ Que son las Zapatas?

La zapata es una cimentación superficial utilizada normalmente en terrenos con resistencia media o alta a la compresión, sobre terrenos homogéneos. Su función es anclar y transmitir las tensiones que genera una estructura al terreno sobre el que se encuentra. Se ubica en la base de la estructura y suele encontrarse como un prisma de concreto debajo de los pilares (o columnas) de la estructura.

Tipos De  Zapatas

Las zapatas son divididas en diferentes tipos dependiendo de la función requerida, entre las que se encuentran:

• Zapatas Aisladas
• Zapatas Combinadas
• Zapatas Corridas
• Zapatas Rígidas
• Zapatas Macizas
• Zapatas Flexibles

Zapatas Aisladas

Es el tipo más común de fundación superficial. Se utiliza en la mayoría de las construcciones aporticadas donde las cargas provienen exclusivamente de columnas y necesitan transmitirse hacia el suelo. as formas cuadradas suelen ser las más comunes por su facilidad constructiva. Sin embargo en algunos casos se adoptan bases circulares cuando el elemento estructural a soportar tiene sección circular. Este es el caso de tanques de agua con pilares circulares, faros, turbinas eólicas u otros similares.

Tipos de zapatas aisladas:

• Zapatas flexibles: El canto (altura) de estas zapatas es menor que el vuelo (largo) en las dos direcciones de la zapata. Este tipo de zapata soporta fuerzas de tracción y de compresión de la estructura.

• Zapatas deformables o rígidas: El canto es igual o menor que el vuelo máximo medido en ambas direcciones.

• Zapatas excéntricas o de medianería: En estas zapatas la carga no se centra en el cimiento, es el caso en el cual el pilar o la pared de carga (medianera) que apoya sobre una zapata, aislada o continua, está tocando el límite del predio, y la carga no puede quedar centrada en el cimiento (puede ser por cuestiones de propiedad del predio).

• Zapatas centradas: Este tipo de zapata se mantiene amarrada o arriostrada con riostras de concreto u hormigón armado de sección inferior a la zapata.

• Zapatas rectangulares: Son zapatas que presentan lados desiguales.

• Zapatas circulares: Su característica principal es su forma circular.

• Zapatas cuadradas: Son las que presentan sus lados iguales.

Zapatas Combinadas

Como su nombre lo indica, consiste en la combinación de dos (o más) zapatas formando una sola. Esta situación es común en casos donde existe un solapamiento entre áreas de zapata o las zapatas están muy cerca una de otra. Entonces, una zapata combinada conformada por dos zapatas unidas trabaja redistribuyendo el esfuerzo en general de mejor manera que dos zapatas aisladas.

Zapatas Corridas

Las zapatas corridas o continuas, sostienen los muros de carga que están alineados muy cerca sobre un terreno de resistencia alta, media o baja. Son frecuentemente utilizadas en hileras de muros y columnas, para sostener columnas alineadas o muros de carga cuando están cerca. Es muy común que de inicio se confunda a este tipo de zapatas con las vigas de fundación. La diferencia entre ambas radica en que las zapatas corridas sostienen siempre cargas distribuidas uniformemente en profundidad. En cambio las vigas de fundación soportan particularmente cargas puntuales.

Zapatas Rígidas

Las zapatas rígidas llevan una armadura que permite soportar una mayor fuerza de flexión, la armadura presenta un diámetro de 12mm impidiendo los efectos de corrosión, estas zapatas rígidas deben tener un recubrimiento de concreto de mínimo 8cm y entre 25 a 50kg/m3 de hierro.

Zapatas Macizas

Las zapatas macizas, se emplean en cimentaciones continuas, transfieren las fuerzas de manera piramidal, presentando una forma triangular, su muro de carga puede ser excéntrico o centrado. Su esfuerzo es de compresión y pueden o no tener armadura en su interior.

Zapatas Flexibles

Las zapatas flexibles, pueden soportar fuerzas de tracción y compresión, su ángulo no asciende a los 45 grados en el triángulo de distribución de los esfuerzos, se deben emplear entre 50 y 100kg/m3 de hierro para realizar su armazón.

¿Con qué material se construyen las zapatas?

El material con que se construyen las zapatas es el concreto armado. ¿Qué es el concreto armado?

Esto es una estructura de concreto y acero, que está diseñada dependiendo del cálculo ejecutado por el profesional. Los diámetros del acero y su colocación dentro de la zapata están de acuerdo al peso que esta debe soportar y trasmitir y el tipo de suelo donde está asentada.

Si una edificación se va a construir en un terreno que tiene áreas con diferentes tipos y características de suelo, las zapatas serán independientes, y el diseño estructural se hará dependiendo de cada área donde se ubicará la construcción. Cada parte de la estructura estará asentada de forma homogénea, en cada diferente área de suelo.

¿Cuáles características del suelo influyen en el diseño de las zapatas?

• La profundidad en que se encuentra el estrato que resiste a la compresión.
• La capacidad de asentamiento de ese estrato donde se apoyarán las zapatas.
• El nivel freático y sus variaciones dentro del terreno. 
• Posibles socavones, producidas por corrientes subterráneas.
• Variaciones de humedad en las capas superficiales del terreno. 

En Conclusión 

    Para terminar y resumir un poco este post. Todo lo comentado en este articulo, es fundamental tenerlo en cuenta. Ya que apesar de no, darnos cuenta, todos estos elementos, estan presentes en muchas edificaciones de nuestra vida diaria. 

Hasta aquí este post, espero que te sea de utilidad. Aca te dejo unos videos, relacionados al tema ¡Hasta Pronto!

Autor: Lorena E. Moreno 29.549.592