A día de hoy todo profesional de la ingeniería civil debe conocer al menos como realizar el diseño de una zapata aislada que es una de las más sencillas de desarrollas, pues bien, empecemos con la parte fundamental, en este caso nosotros dimensionaremos nuestra zapata utilizando diferentes criterios, para esto nosotros debemos conocer las cargas que llegan sobre ella:

1. Carga viva
2. Carga muerta
3. Momentos

A partir de estas cargas nosotros obtendremos nuestra carga de servicio con la cual calcularemos el área de contacto con el suelo que posteriormente nos ayudará a conocer nuestros lados A y B de la zapata, y la carga última con la cual calcularemos diferentes esfuerzos y por último el armado con el que trabajaremos en obra.

Elección de la altura

El ACI 318 en su apartado de cimentaciones superficiales especifica que la altura efectiva del refuerzo inferior debe ser al menos de 150mm (15cm), a esto debemos sumarle el recubrimiento que para elementos en contacto con el suelo de forma permanente debe ser de 75mm (Tabla 20.5.1.3.1).

NOTA: 13.3.1.2 La altura total de la cimentación debe seleccionarse de manera tal que la altura efectiva del refuerzo inferior sea al menos 150 mm.

Cálculo de los lados del plinto

De la misma manera el código nos indica que el área mínima de la base de la cimentación debe dimensionarse de tal forma que no exceda la capacidad portante admisible del suelo, comúnmente dado en T/m², mismo que se muestra en los informes detallados por el Ingeniero en Suelos.

Para determinar el área de contacto la teoría nos indica que la presión es la relación que existe entre una Fuerza (F) y un Área (A), que a partir de eso despejamos:

A este valor, como recomendación se puede multiplicar por un valor de 1.15 si esáa en una zona no sismica como son subterráneos, o por 1.45 si está en la zona donde se recibe el sismo, este factor nos ayudará a cumplir de una mejor manera cuando se aplique los momentos y las presiones no sobrepase la capacidad portante del suelo.

En esta ocasión trabajaremos un plinto cuadrado, para lo cual debemos sacar la raíz cuadrada al área ya calculada para encontrar cada uno de los lados. Cuando me refiero en el video sobre los momentos que se transmiten a la zapata para la condición del uso del factor F, nos referimos a los momentos productos del sismo. Hasta aqui ya hemos dimensionado nuestra zapata en el programa, pero mucho cuidado, quizá nos pudimos haber equivocado entre el uso de la coma(,) o el punto (.)

Materiales

Hemos ya modelado nuestra zapata, en esta ocasión vamos a definir los materiales con los que vamos a trabajar, esto será:

• Resistencia del hormigón: 210 Kg/cm²
• Fluencia del acero: 4 200 kg/cm²

Sin embargo, en caso de trabajar con otra resistencia del hormigón, para calcular el modulo de elasticidad será: 12 500 * SQR (f’c), siendo sqr la forma de expresión de raíz cuadrada.

Ciertos autores en vez de 12 500 utilizan valores que varían entre 10 000 y 15 000, pero eso dependerá de la calidad del hormigón que se maneje de manera local.

Combinaciones de carga

Para el diseño de una zapata necesitamos dos combinaciones de carga principalmente:

• Carga de servicio
• Carga última

La carga de servicio es la sumatoria de las fuerzas (carga viva y carga muerta) sin mayorar sus valores, recuerda, esto es para el dimensionamiento de la zapata; sin embargo, para el diseño y chequeo, se realizarán con la carga última, esta es la sumatoria de fuerzas mayoradas como vemos a continuación.

Preferencias de diseño

El programa trae por defecto un recubrimiento de 15 mm, mismo que no es el mínimo recomendado por el código, este valor debemos modificarlo por los 75 mm que hemos conversado en la sección del dimensionamiento.

Resultados

Ahora si viene lo interesante, vamos a correr el programa para poder ver que datos principales podemos usar e interpretar para llegar al armado cumpliendo con lo necesario.

Para correr el programa también lo puedes realizar presionando F5 en tu teclado.

Presiones y punzonamiento

Lo primero a ser analizado serán las presiones del suelo a constatar si no supera la capacidad portante del suelo, y posterior a esto se analiza el punzonamiento como se muestra a continuación.

Momentos

Este paso será el preliminar para poder determinar el armado,recuerda que el momento que nos interesa es el producido por la combinación de carga mayorada o la de diseño como vemos a continuación, de la misma forma es importante reconocer el sentido de análisis de nuestro ejercicio.

Armados

Y por último, ahora le pediremos al programa que nos ayude con el armado qie cumpla con la solicitud que nos exige nuestro plinto en diseño

¿Cómo calculo mi varilla y separación?

Como ya hemos visto, el SAFE no nos da armando de forma directa el plinto, necesita también ciertos calclulos que tendremos que realizar para ahorrar tiempo sobre todo.

Calculadora

Recursos

Enlaces
a) Cómo dimencionar una zapata rectangular
b) Calculadora para dimensionamiento de zapatas