Geotecnia
Calculadora de tamaño de zapata (área de contacto)
Una zapata aislada distribuye la carga de una columna sobre suficiente suelo para que la presión de contacto se mantenga por debajo del valor admisible. Ingrese la carga de servicio y la presión de contacto admisible para obtener el área de la zapata y el tamaño de una zapata cuadrada. Solo para estimación; un ingeniero profesional (PE) con licencia debe realizar el diseño.
Fórmula
Área requerida A = P ÷ qa, donde P es la carga sin factorar (de servicio) en lb y qa es la presión de contacto admisible en psf. Lado de una zapata cuadrada = √A. Valores presuntivos de la Tabla R401.4.1 del IRC: 1,500 psf para arcilla, arcilla arenosa, arcilla limosa y limo arcilloso; 2,000 psf para arena, arena limosa, arena arcillosa, grava limosa y grava arcillosa; 3,000 psf para grava arenosa y grava; 4,000 psf para roca sedimentaria; 12,000 psf para roca cristalina.
Ejemplo resuelto
Un poste que soporta 30,000 lb sobre arena limosa (2,000 psf presuntivo): A = 30,000 ÷ 2,000 = 15.0 ft². Lado = √15 = 3.87 ft, unas 46.5 in, así que se redondea hacia arriba a una zapata de 4 ft por 4 ft.
Supuestos y limitaciones
- Ignora el peso de la zapata y del suelo que la cubre, lo que reduce la capacidad neta; súmelo a P para obtener un estimado más cercano.
- Solo carga concéntrica; no se verifican cargas excéntricas, momentos, asentamientos, profundidad de helada ni punzonamiento.
- Los valores presuntivos se aplican solo donde el funcionario de construcción los acepta; de lo contrario, rige un informe geotécnico.
- Solo para estimación. Un ingeniero profesional (PE) con licencia debe diseñar y sellar cualquier elemento estructural, de cimentación o de seguridad de vida.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la presión de contacto admisible?
La presión que el suelo puede soportar con un factor de seguridad adecuado contra la falla por capacidad de carga y sin asentamientos excesivos. Proviene de una investigación geotécnica o de valores presuntos del código.
¿Puedo usar 2,000 psf sin un ensayo de suelo?
Según el IRC, el funcionario de construcción puede aceptar valores presuntivos, y a menudo se supone 1,500 psf cuando se desconoce el tipo de suelo. Los suelos expansivos, orgánicos o de relleno requieren investigación.
¿Qué espesor debe tener una zapata aislada?
El espesor lo rigen el cortante en una y dos direcciones (punzonamiento) según ACI 318 y el desarrollo del refuerzo. El mínimo del IRC para zapatas de concreto simple es 6 in, pero las zapatas de columnas suelen ser más gruesas.