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si conoce su capacidad de carga del suelo, siguiendo estas directrices prácticas se asegurará de zapatas fuertes

Por Brent Anderson P. E.

debajo de cada casa hay una fundación, y debajo de la mayoría de las fundaciones hay zapatas.La mayoría de las veces damos por sentado las zapatas, y por lo general podemos: para las losas típicas, una zapata común de 16 o 20 pulgadas de ancho puede más que manejar el peso relativoligero de una casa común.,

por otro lado, si construyes en suelo arcilloso blando o si hay una zona blanda debajo de parte de tu base, puede haber problemas. Una zapata que se desempeñe bien en un buen suelo puede no hacerlo tan bien en condiciones de rodamiento débiles. A menudo no vemos fallas directas, pero no es raro ver una liquidación excesiva cuando la capacidad de carga del suelo es baja.

si toda la casa se asienta lenta y uniformemente, algún acuerdo adicional no es gran cosa; pero si el Acuerdo es desigual (acuerdo diferencial), podría haber daños., Una casa de marco con revestimiento de madera e interiores de paneles de yeso puede probablemente manejar hasta 1/2 pulgada de movimiento diferencial de cimentación, pero incluso 1/4 pulgada de asentamiento uniforme es suficiente para causar grietas en mampostería, baldosas o yeso.

son las situaciones inusuales las que causan más problemas. Cuando la base está fuera del centro, por lo que la pared pierde su orientación, cuando se encuentra con una zona blanda en el sitio, o cuando la base es de tamaño insuficiente, el constructor se enfrenta a una llamada de juicio. Si crees que hay un problema por delante, sabes que deberías parar y llamar al ingeniero., Pero si el riesgo es bajo, le gustaría mantener el trabajo en movimiento.

en estos casos difíciles, es útil comprender la resistencia del suelo y las razones detrás de las reglas de diseño de la zapata. En suelos muy fuertes, las ingestas mínimas probablemente no son un gran problema. En suelos débiles o marginales, sin embargo, es mejor ser muy cauteloso some algunos de los contratistas de soluciones piensan que pueden no funcionar realmente.

Soy un ingeniero consultor, así como un contratista, y me llaman en un montón de situaciones problemáticas. Encuentro que la gente entiende mejor los problemas si tienen algún conocimiento de fondo., Para el beneficio de los constructores en el campo y con el riesgo de simplificar en exceso, voy a usar un lenguaje no técnico en este artículo para explicar brevemente un poco sobre cómo funcionan las zapatas y para presentar algunas ideas para lidiar con situaciones especiales. Sin embargo, al observar las soluciones que recomiendo, tenga en cuenta que se asume que el suelo tiene una alta capacidad de carga.Cada vez que tenga dudas sobre el suelo bajo su fundación, sería prudente obtener ayuda profesional.,

Por qué los suelos importan
además de proporcionar una plataforma nivelada para formas o mampostería, los pies extienden el peso de la casa para que el suelo pueda llevar la carga. La carga se esparce dentro de la base en un ángulo de aproximadamente 45 grados, y luego se esparce en el suelo en un ángulo más pronunciado, más como 60 grados desde el horizontal (ver Figura 1).

la Figura 1. A medida que la carga bajo una base se extiende, la presión sobre el suelo disminuye. Soildirectly debajo de la base tiene la mayor carga, y por lo tanto debecompactado muy bien.,

debido a que la carga se extiende, la presión sobre el suelo es mayor a la derecha en la base. En el momento en que bajamos por debajo de la base una distancia igual a la anchura de la base, la presión del suelo de la unidad se ha reducido a la mitad. Godown la misma distancia de nuevo, y la presión ha caído en dos tercios. Así que es el suelo justo debajo de la base que es el más crítico also y también, típicamente, el más abusado.

cuando excavamos para las zapatas, los dientes en el cubo revuelven el aire de mezcla de soiland en él, disminuyendo su densidad. Además, el suelo del terraplén puede caer en la zanja., Ese suelo suelto tiene mucha menos capacidad de carga que el suelo original. Es por eso que es tan importante compactar el fondo de la zanja (use un compactador de placa vibratoria para suelos de arena o grava, y un compactador de salto para limo o arcilla). Si no compactas ese suelo, podrías obtener 1/2 pulgada de asentamiento en solo las primeras 6 pulgadas de suelo.

si excava demasiado profundo y reemplaza el suelo para recuperar la ley, está agregando tierra que se ha expandido hasta en un 50%. Bajo carga, se consolida y causa la sedimentación., Por lo tanto,cuando reemplace el material en la zanja, compacte bien o use grava grande. De una pulgada y media o más grande, el viaje es prácticamente autocompactante a medida que lo coloca. Bajo el peso de una casa de madera, no se asentará en ningún grado significativo.

tipos de suelo y rodamiento. El tipo y la densidad de los nativosel suelo también es importante. El Código Internacional de construcción, al igual que el código CABO antes de él, enumera las presuntas fortalezas de sustentación para diferentes tipos de suelos (consulte»capacidades de sustentación del suelo» a continuación)., Los suelos muy finos (arcillas y limos) suelen tener capacidades más bajas que los suelos granulares gruesos (Arenas y gravas).,iv id=»be24341263″>

sin embargo, algunas arcillas o limos tienen mayor capacidad de carga que los valores en las tablas de código. Si usted tiene una prueba del suelo hecha, usted podría descubrir que usted tiene una arcilla más densa con una fuerza de sustentación mucho más alta. La compactación mecánica del suelo también puede aumentar su capacidad de carga.

Puede obtener una idea bastante buena de la capacidad de carga del suelo en el fondo de la zanja utilizando un penetrómetro manual (Figura 2)., Este dispositivo de bolsillo es una sonda de resorte que estima la presión que el suelo puede resistir y está calibrado para dar lecturas en toneladas por pie cuadrado. En mi opinión, cada contratista e inspector de edificios debería tener uno de estos can puede ayudarte a evitar muchos problemas.

Figura 2. El autor verifica la densidad del suelo en una zanja de pie utilizando un apenetrómetro. La resistencia del suelo directamente debajo de la base, donde las cargas están concentradas, es crucial para el rendimiento de la cimentación.,

dimensiones de la zapata
Entonces, ¿cómo se relaciona la capacidad de carga del suelo con el tamaño de las zapatas? El pie transmite la carga al suelo. Cuanto menor sea la capacidad de carga del suelo,más ancha debe ser la base. Si el suelo es muy fuerte, el pie ni siquiera es estrictamente necesario just solo el suelo debajo de la pared sería suficiente para sostener el edificio.,r>

8-Inch Solid or Fully Grouted Masonry 1-story 2-story 3-story Source: Table 403.,1; CABO One – and Two – Family Dwelling Code; 1995.

Puede buscar el tamaño de la zapata recomendado, basado en el tamaño y el tipo de casa y la capacidad de carga del suelo (consulte la tabla anterior). Como puede ver, las casas pesadas en suelo débil necesitan zapatas de 2 pies de ancho o más. Pero los edificios pequeños en el suelo más fuerte requieren zapatas tan estrechas como 7 u 8 pulgadas. Bajo una pared de 8 pulgadas de espesor, es lo mismo que decir que no tienes nada.,

estos números provienen de suposiciones sobre los pesos de los materiales de construcción y las cargas vivas y muertas en techos y pisos. La capacidad de carga permisible del suelo bajo la zapata debe igualar la carga impuesta por la estructura.Leyendo la mesa, se ve que el código requiere un pie de 12 pulgadas de ancho debajo de una casa de madera de dos pisos en suelo de 2,500 psf., Un pie de 12 pulgadas es 1 pie cuadrado de área por pie lineal, por lo que el código dice que la proporción de una casa de madera de dos pisos que soporta en las paredes exteriores pesa alrededor de 2,500 libras maybe tal vez un poco conservador, pero razonable. El mismo tamaño de disparo se requiere bajo una casa de un piso si tiene chapa de ladrillo The Se supone que el ladrillo pesa tanto como un segundo piso.,

si tuviera un ingeniero que diseñara la zapata basándose en los números de pruebas de suelo y sus impresiones, sumaría los pesos reales del concreto, la madera y el ladrillo que utilizaría en su edificio, tendría en cuenta las cargas vivas requeridas y presentaría una estimación del peso que su casa real pone en la zapata. Puede ser un poco menos o un poco más de lo que el código supone., Luego tomaría la resistencia de sustentación conocida del suelo-lo que un pie cuadrado del suelo puede ser reforzado para soportar-y diseñaría la base de modo que el área bajo la base multiplicada por la resistencia de sustentación del suelo igualara o excediera la carga real.

en la práctica, no tiene que hacer esta ingeniería en la mayoría de las casas. No vale la pena preocuparse por la cantidad que diferiría de una base estándar que cumple con el código. A menos que tenga muros de contención o alguna otra situación especial, la tarifa de un ingeniero probablemente no esté justificada.,

en cualquier caso, no recomendaría que los constructores reduzcan su tamaño estándar incluso si saben que están construyendo en suelo fuerte. Independientemente de los requisitos de carga, los albañiles y los contratistas de paredes coladas quieren zapatas para su bloque o sus formas para sentarse. Pero la lección a tomar es que cuando los suelos son muy fuertes, (capacidad de 4,000-psf o mejor), las zapatas pueden no ser estrictamente necesarias desde el punto de vista del soporte. Esto significa que no es importante, por ejemplo, si la pared se coloca correctamente en el Centro de la base.,

correcciones para zapatas fuera de lugar
a veces es difícil colocar zapatas en la zanja, por lo que los contratistas a menudo ven paredes que no están en el Centro de la zapata (Figura 3). La pared fundacional tiene que estar ubicada correctamente para apoyar la casa, por supuesto, por lo que se ha colocado fuera del centro en la base.

Figura 3. Esta base colocada incorrectamente hizo que la pared de cimentación se descentrara. Si el suelo es muy fuerte, esto puede no causar problemas., Sin embargo, si la base se encuentra en un suelo más débil, el autor recomendará que se fije.

en un buen suelo de soporte, no me preocuparía demasiado por esta base para las cargas involucradas en una casa de marco de madera simple. El ancho completo de la pisada no es necesario para soportar las cargas de todos modos; podría verter la pared a la derecha en el borde de la pisada y todavía tener suficiente apoyo., Sin embargo, si usted comienza a goover el borde y tiene la pared que sobresale más allá de la base en el lado o en el extremo, entonces usted está empezando a aplicar una fuerza de rotación que la base no está diseñado para manejar. En ese caso, deberías pensar en involucrar a un ingeniero. (Si sus suelos son relativamente blandos, el riesgo es aún mayor.)

como ingeniero, se me ha pedido que recomiende soluciones en los casos en los que la base se ha colocado de manera que la pared, cuando esté fundida, se extienda más allá de ella. Mis sugerencias son diferentes en suelos fuertes que en suelos promedio o por debajo de la media (Figura 4)., En suelos con una capacidad de carga superior a aproximadamente 4.000 psf, sugiero excavar junto a la base y debajo de ella, y colocar grava grande compactada en el espacio. Eso debería ser suficiente para soportar la pared. Si hay un chavetero en la pared, rellénalo, y si hay acero que se proyecta desde la base, córtalo. Perfore los agujeros y el acero de epoxy en el ttie del pie de la pared al pie, y después forme y eche la pared. En suelos más débiles, hay que aumentar la base con acero y hormigón., Excave antes, pero en lugar de usar grava, perfore en el lado de la base y los pasadores de acero inoxidable en ella, luego coloque el hormigón para extender la base a la anchura adecuada.

la Figura 4. En los suelos fuertes, un error en la disposición de la zapata se puede corregir colocando grava para apoyar la pared (parte superior). En suelos más débiles, el autor recomienda colar una base aumentada junto a la base existente (arriba), conectada por tacos congelados en el lado de la base existente., Asegúrese de llenar las muescas en el pie, y cortar cualquier pasador de acero existente que se pierda la pared.

en suelos más débiles, hay que aumentar la base con acero y hormigón. Excave como antes, pero en lugar de usar grava, perfore el lado de la zapata y los tacos de acero epoxi en ella, luego coloque el concreto para extender la zapata al ancho adecuado.

que se extiende sobre un punto blando
algunos sitios tienen puntos blandos ocasionales en un suelo que de otra manera sería bueno., Por lo general, descubres esos puntos cuando conduces estacas para las formas de pisar stake haces una estaca y casi desaparece de un golpe. Tal vez hay una capa de arcilla suave que se eleva desde el fondo de un viejo lago en un ángulo y sólo se cruza con su zanja en uno o dos lugares. Si una estaca se hunde fácilmente bajo presión manual, hay motivo de preocupación (Figura 5).

Figura 5. Si una estaca de forma se hunde con demasiada facilidad, el suelo puede ser demasiado blando.,Para los puntos blandos localizados, el autor recomienda ampliar la base. En áreas húmedas y mucosas,recomienda compactar grandes adoquines en el barro para que sean previsores.

es posible que tenga que excavar más allá del punto blando y colocar una base más profunda,luego verter una pared más alta. O es posible que tenga que atravesar el material blando para obtener una orientación sobre el buen material. Otra opción es excavar el suelo blando y reemplazarlo con grava compactada o concreto de baja resistencia, también llamado»relleno magro» (vea «una cura rápida para suelos problemáticos», 1/00).,

pero en muchos casos, ampliar la base es la solución más simple. Si tienes una base de 16 pulgadas, aumentarla a 32 pulgadas duplica tu área de rodamiento,haciendo que la base sea adecuada para el suelo con la mitad de la capacidad.

si aumenta el ancho de la base, el código también requiere un mayor grosor (Figura 6). Eso se debe a que una base que es demasiado ancha y no lo suficientemente gruesa experimentará una fuerza de flexión que podría agrietar el concreto. La proyección de la base a cada lado de la pared se supone que no es mayor que la profundidad de la base.,

la Figura 6. Cuando el afooting se debe ampliar para aumentar la capacidad de rodamiento, también se debe reforzar o profundizar. Una base no reforzada que es demasiado ancha puede agrietarse cerca de la pared, sobrecargando el suelo debajo. Sin refuerzo, los códigos dicen que el grosor de la zapata debe ser al menos tan grande como la distancia que proyecta al lado de la pared. Como alternativa, el autor recomienda transversal (transversal) #4 bar en 12 pulgadas o.c.

así que, por ejemplo, un pie de 32 pulgadas de ancho debajo de una pared de 8 pulgadas tendría que ser de al menos 12 pulgadas de espesor., En su lugar, sin embargo, podría reforzar la base con acero transversal (corriendo en dirección transversal, no a lo largo de la base). En la mayoría de las situaciones residenciales, la varilla #4 a 12 pulgadas o. c. será suficiente para zapatas de 8 pulgadas de espesor de hasta 4 pies de ancho. El acero debe colocarse aproximadamente 3 pulgadas hacia arriba desde la parte inferior del disparo.

a pesar de que muchos contratistas lo hacen, una cosa que no le ayudará a expandir un punto blando en el suelo es agregar más acero a lo largo de la dimensión larga de la zapata. Lanzar más acero longitudinal en una base en esta situaciónes solo una pérdida de tiempo y dinero., Si vas a agregar acero longitudinalmente, putit donde va a hacer algo bueno: en la pared, no el pie. Al igual que un 2×12 onedge es mucho más fuerte que un 2×4 en el plano, el acero en la parte superior e inferior de una pared de 8 pies o 9 pies hace mucho más trabajo que el acero colocado en una base de poca piel (Figura 7). Una pared con dos barras #4 en la parte superior y dos en el fondo puede extenderse sobre una pequeña área blanda sin ningún problema.

la Figura 7. El acero en la pared tiene un efecto mayor que el acero colocado en la base., En la pared, las barras de acero están a casi 8 pies de distancia, mientras que en una base, las barras son solo un fewinches aparte; cuanto mayor sea el espaciamiento, mejor será el efecto.

agua en la excavación
Cuando estás trabajando en un área con una capa freática encaramada durante la estación húmeda, a veces encuentras agua subterránea moviéndose hacia tu zanja. Si el flujo es lo suficientemente lento como para que pueda bombear el agua sin que fluya de nuevo, entonces esa es la mejor solución. Puede colocar concreto en hasta 1 pulgada de agua concrete el concreto es 2 1/2 veces más pesado que el agua, y desplazará el agua., Es posible que desee espesar las zapatas en ese caso, porque el fondo del hormigón puede absorber un poco de agua y ser un poco más débil de lo normal.

pero si el suelo está suelto y poroso, y el agua y el suelo siguen volviendo a la zanja a medida que bombea el agua, use un agregado grande para construir la zanja. Para esto, la piedra grande o los adoquines-roca de 2 1/2 pulgada – o 3 pulgadas-diámetro-son los mejores (Figura 8).

la Figura 8., Cuando el agua se acumula en la zanja, el autor recomienda colocar grandes adoquines en el fondo de la forma y compactarlos en el barro. El lodo y el agua pueden llenar los espacios entre las piedras, pero el contacto entre las piedras proporcionará bearing.Be asegúrese de utilizar una mezcla de concreto rígido cuando se echa las zapatas.

cuando forme las zapatas, coloque suficiente piedra grande en la zona húmeda y muckyzone para elevarse por encima de la capa freática. Compactar la piedra en el barro, a continuación, mejorar su pie., El gran agregado permite que el lodo se llene en el espacio poroso, pero siempre y cuando todos los pedazos de piedra estén en contacto entre sí,la piedra todavía puede transferir la carga.

si la piedra está apilada tan alto en las formas que su pie se convierte en diente (menos de 4 pulgadas de espesor), coloque barras de refuerzo transversales para reforzarla, asshown en la Figura 6 (Asegúrese de que las zapatas son lo suficientemente gruesas como para cubrir el acero por lo menos 3 pulgadas).,

cambios en la elevación
Es bastante común que una pared corta se ATE en una pared alta, especialmente en el norte, donde la mayoría de las casas tienen sótanos completos, pero los garajes solo tienen paredes cortas de escarcha. El código requiere zapatas continuas en todos los puntos (Figura 9). Pero esa parte del código Data de los días en que los cimientos se hacían principalmente con bloques de hormigón, no con hormigón vertido. Las paredes de cimientos de mampostería tienen capacidad de expansión noreal, por lo que deben bajarse cuando cambian las elevaciones.,

Figura 9. Zapatas escalonadas se utilizan en los cambios de elevación en masonryfoundations, pero puede no ser necesario para vertido concretefoundations.

las paredes de hormigón, por otro lado, se pueden reforzar con acero a spanopenings. Eso significa que las zapatas pueden ser discontinuas, saltando desde la elevación de 4 pies hasta la de 8 pies o 9 pies. La pared más corta puede abarcar la distancia (Figura 10).,

Figura 10. Se ha formado un muro corto de hormigón armado y se ha fundido para acortar la distancia desde su base hasta el muro contiguo (la zanja se rellenará de nuevo como de costumbre).

El hormigón tiene que ser debidamente reforzada. Una situación típica de la casa, donde una pared de escarcha de garaje de 4 pies tiene que abarcar 4 pies o menos y atarse a la base principal, requiere dos barras #4 en la parte superior de la pared y dos barras #4 en la parte inferior., El acero tiene que extenderse 3 pies en la pared principal y 3 pies en la pared más corta más allá del punto donde comienza el pie (Figura 11).

la Figura 11.Las zapatas discontinuas funcionan bien para muros de hormigón, que se pueden reforzar para realizar las cargas. Una situación típica en la que una pared de tronco de garaje colinda con una pared del sótano principal se puede manejar reforzando la sección corta de la pared que extiende la abertura con dos barras #4 en la parte superior e inferior, extendiéndose 3 pies en cada sección contigua de la pared por encima de la base., Esta solución se limita a un alcance máximo de a4 pies y un cambio máximo de elevación de 5 pies. Si las paredes son en ángulo recto, la barra de refuerzo tiene que ser doblado en consecuencia.

para este detalle, las zapatas se forman y funden como de costumbre. Cuando se forman las paredes, la parte inferior de las formas debe estar cubierta con un trozo de madera donde las formas pasan por el espacio vacío. En el país de las termitas, esa madera debe ser pelada cuando las formas se desprenden.

Brent Anderson es un ingeniero consultor y contratista de hormigón que sirve en el Comité del American Concrete Institute 332, concreto residencial.,
este artículo ha sido proporcionado por www.jlconline.com. JLC-Online es producido por los editores y editores del Journal of Light Construction, una revista mensual que sirve a los constructores residenciales y comerciales de luz, remodeladores, diseñadores y otros profesionales del comercio.