¿Qué es una zapata aislada?

Una zapata aislada es uno de los elementos de construcción de mayor utilidad en todos los tipos de edificaciones sin importar su tamaño o utilidad.

Dentro del diseño arquitectónico, se debe dominar el conocimiento sobre las condiciones, características y funciones de la zapata aislada como elemento fundacional.

El pilotaje y soporte aportado por la zapata aislada o cimentación aislada como también se le conoce, es de crucial importancia en la estabilidad de la estructura. La zapata aislada, son el tipo de cimentación más simple y común. Por lo general, se utilizan cuando la transferencia de carga al suelo desde la estructura proviene de las columnas.

Cada base soporta su propia columna de la que toma la carga y la distribuye por el suelo sobre el que descansa. Las cimentaciones aisladas son casi siempre cuadradas o rectangulares. Esto los hace más fáciles de analizar y construir. Las dimensiones de la zapata se estiman en función de las cargas de la columna y la capacidad de carga  y el exceso de estratificación del suelo.

Como veremos, una zapata aislada puede hacerse de diferentes maneras y con diversas mezclas de elementos constructivos. 

Sin embargo, siempre debe considerarse que su solidez, flexibilidad y resistencia es fundamental para la edificación.

Veamos los diferentes elementos que permiten a este gran aliado de la construcción ser uno de los más importantes elementos de estructuración y fundación.

Cimentación o zapata aislada en la estructura

Se utiliza, por lo general, a la zapata aislada como cimiento de  poca profundidad en el que se pretende trasladar y ampliar la carga concentrada de una estructura.

Como un elemento intermedio de intercambio entre el paso de la fuerza y la distribución entre el suelo y las columnas de la estructura.

Una zapata aislada se diseña, construye y desarrolla en una relación directa entre el peso soportado por los pilares estructurales y el suelo.

La amplia base de la zapata aislada, permite que el peso pueda repartirse en una base más amplia, por lo que los puntos de fuerza se distribuyen uniformemente.

Esto produce estructuras más estables, con menor peso soportado por los pilares y con menor necesidad de la estructuración de muros de carga.

La construcción de una zapata aislada se realiza en función inversamente proporcional a la altura, peso y masa de la estructura general.

No obstante el tipo de suelo juega un papel primordial en el diseño y construcción de la zapata aislada.

La interrelación entre el suelo, las fuerzas topográficas inherentes y la estructura, determinan el tipo, tamaño y distribución de la zapata aislada.

Por lo tanto una zapata aislada solo debe implementarse cuando se tiene la plena seguridad que no se producirán asentamientos variables en el edificio. 

Aunque son elementos de gran utilidad en la construcción de edificaciones, una zapata aislada no es la más adecuada para la cimentación de cargas generalizadas.

Lo más recomendable en estos casos, es el uso de otro tipo de bases estructurales como la cimentación de zapata corrida o losa de cimentación.

Construcción de una zapata aislada

Para la construcción de una zapata aislada, se debe tener en consideración que esta debe ir arriostradas. Lo cual se hace mediante riostras de hormigón armado de sección inferior a la zapata.

Esta construcción se hace por la ejecución de hormigón en masa, o sea sin armar. Esto se estructura si  se tiene un canto de considerable tamaño. Este tipo de zapata aislada se denomina zapata maciza.

Para la construcción de una zapata, se debe realizar:

• Armado inferior: Utilizando un mallazo de barras cruzadas y con una separación entre barras que se recomienda no supere los 30 cm.
• Recubrimiento anticorrosivo: Separando las armaduras entre 5 a 10 centímetros desde el borde y el fondo de la zapata. Esto puede variar en función del tipo de hormigón usado y las características del suelo.
• Barras: La recomendación es que se debe utilizar barras de grandes diámetro, previniendo posibles corrosiones.
• Armadura longitudinal: La armadura longitudinal del pilar debe llegar hasta el mallazo. Es por ello que se debe colocar armaduras de espera iguales a las de los pilares.
• Solape mínimo: Se debe considerar, por lo menos, unas 30 veces el diámetro de la barra más gruesa del pilar.

Diseño de una Zapata Aislada

En el diseño de una cimentación aislada, se debe independizar los cimientos de las estructuras. 

Esto se debe considerar especialmente en terrenos de naturaleza heterogénea o discontinua. La razón es hacer edificaciones con cimentaciones más estables.

Cuando se hace el diseño de la zapata aislada, se debe considerar que las instalaciones estén sobre el plano de los cimientos sin cortes de zapatas y riostras.

El plano de apoyo de la zapata debe estar con un empotramiento de por lo menos unos 10 cm del terreno.

La profundidad del plano de apoyo se determina con una base técnica, topográfica y geológica.

El informe geotécnico, sísmico y perfil topográfico son herramientas fundamentales para el cálculo estructural de la zapata aislada.

En este estudio deben estar establecidos los niveles freáticos y las variaciones posibles a causa de heladas de los niveles acuíferos del subsuelo.

Si es posible, debe profundizar hasta un nivel mínimo por debajo de los 50 u 80 cm en zonas que se afecten por este tipo de variaciones.

En todo caso, cada estructuración, profundidad y extensión de la zapata aislada, se debe hacer con base a la estructura y las características del suelo.

Es por ello que el informe del topógrafo, geólogo y demás profesionales de apoyo a la construcción y el diseño arquitectónico, son fundamentales.

Tipos de zapata aislada

Existen varios tipos de cimentación de acuerdo a la función de apoyo entre uno o varios pilares estructurales. 

Para pilares individuales se usan zapatas aisladas. Asimismo, se usan zapatas combinadas para el sostén de dos o más pilares cercanos.

Veamos los diferentes tipos de zapatas, en función a sus características constitutivas y de diseño:

• Zapata Recta
• Zapata Escalonada
• Zapata Piramidal
• Zapata Nervada
• Zapata Rígida o sin libertad de deformación
• Zapata Flexible o con libre deformación
• Zapatas centradas.
• Zapatas excéntricas.
• Zapatas irregulares.
• Zapatas colindantes

Unidades de Estado Límite en zapata aislada

Para el cálculo de una zapata aislada, se requiere que se comprueben las Unidades de Estado Límite (UEL)

• UEL de estabilidad: se produce cuando existe riesgo de vuelco o deslizamiento.
• UEL de hundimiento en el suelo: Si el terreno de apoyo no tiene la portante necesaria, se debe corregir la superficie de apoyo.
• UEL de agotamiento por flexión: Mide la compresión de los pilares por ceder ante el peso de la estructura
• UEL de punzonamiento: esta es la posibilidad de fisuración y desconexión entre pilar y  la zapata. 

Cada uno de estos UEL deben corregirse, compensarse o reestructurarse el diseño ante su eventual suceso para hacer las estructuras más seguras y estables.