En construcciones corrientes, la carga sobre un muro o columna se transmite verticalmente a la zapata, la cual a su vez la sostiene la presión hacia arriba del suelo sobre el cual descansa. Si la carga es simétrica con respecto al área de contacto, la presión de contacto se supone uniformemente distribuida (ver la figura 16.2~~); se sabe que esto es apenas aproximadamente cierto. Para zapatas que descansan sobre suelos granulares gruesos, la presión es mayor en el centro de la zapata y disminuye hacia el perímetro (ver la figura 16.2b), a causa de que los granos individuales de este tipo de suelos están relativamente sueltos de manera que el suelo localizado en las cercanías del perímetro puede corferse ligeramente hacia afuera en la dirección de menores esfuerzos en el suelo. En contraste, en suelos arcillosos las presiones son mayores cerca del borde que en el centro de la zapata, puesto que en este tipo de suelos la carga produce una
FIGURA Distribución 16.2 de presiones de contacto:
(a) supuesta; (b) real para suelos granula
(c) real para suelos cohesivos.
resistencia a cortante alrededor del perímetro, la cual se adiciona a la presión hacia arriba (ver la figura 162). Se acostumbra ignorar estas variaciones con respecto a la distribución uniforme: (1) porque su cuantificación numérica es incierta y altamente variable, dependiendo del tipo de suelo, y (2) porque su influencia en las magnitudes de los momentos flectores y de las fuerzas cortantes sobre la zapata es relativamente baja.
Las zapatas sobre suelos compresibles deben cargarse de modo concéntrico para evitar la inclinación que se presentará si las presiones de contacto en un lado de la zapata son sustancialmente mayores que en el lado opuesto. Eso significa que las zapatas individuales deben colocarse concéntricamente
bajo las columnas, que las zapatas para muros deben estar en forma concéntrica bajo los muros y que, para las zapatas combinadas, el centroide del área de las zapatas debe coincidir con la resultante de las cargas de las columnas. Las zapatas cargadas excéntricamente se pueden utilizar en suelos muy compactados o en roca. Se concluye que puede contarse con restricción de rotación de la columna, suministrada por una zapata individual, sólo cuando existen tales condiciones favorables del suelo y cuando la zapata se diseña tanto para la carga de columna como para el momento de restricción.
Inclusive en este caso, debe suponerse una condición más flexible que la de un empotramiento total, excepto para zapatas en roca.
La determinación precisa de esfuerzos en elementos de cimentación de cualquier tipo es difícil, no sólo por las incertidumbres en la determinación de la distribución real de presiones hacia arriba, sino también porque los elementos estructurales mismos son bloques relativamente masivos o losas de espesor considerable sometidos a cargas concentradas altas provenientes de la estructura superior. Los procedimientos para el diseño de zapatas aisladas para columnas individuales se basan casi por completo en los resultados de dos amplias investigaciones experimentales que se llevaron a cabo en la
Universidad de Illinois . Estos ensayos y las recomendaciones resultantes se han reevaluado a la luz de investigaciones recientes particularmente en lo que tiene que ver con el cortante y la tensión diagonal . Las zapatas combinadas y las losas de fundación también pueden diseñarse mediante métodos simplificados, aunque cada vez se utilizan herramientas más refinadas, tales como análisis por elementos finitos.
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