viernes, 20 de julio de 2012

PILOTES PREFABRICADOS - CABEZALES












Cabezal

Premoldeado o in situ, el pilote no recibe de un modo directo la carga, sino por interposición de un elemento llamado cabezal; el cabezal correspondiente a un grupo de pilotes puede llegar a ser una estructura muy importante. Pilotes de madera o hierro suelen unirse por emparrillados del mismo material.  Los de hormigón, una vez hincados se descarnan en cierta longitud y se hacen solidarios con un cabezal de hormigón.

La disposición simétrica es la más conveniente; el efecto de punzonamiento es el peligro más grave, de ahí que los cabezales resulten generalmente macizos de cierta importancia.





Inconvenientes posibles en pilotes

Durante el proceso constructivo pueden presentarse algunos de los siguientes inconvenientes

·         desviación o rotura por la presencia de bloques erráticos, viejas fundaciones, etc

·         roturas por fallas del material durante la hinca (en pilotes de madera esta falla puede pasar inadvertida)

·         lavado del hormigón por el agua subterránea durante la operación de levantar el tubo en ciertos tipos moldeados in situ

·         asientos inesperados de grupos de pilotes, cuyo comportamiento puede resultar completamente distinto del pilote que sirvió de ensayo




Ensayos para la verificación de pilotes

Una vez construido, un pilote queda íntegramente rodeado de suelo, lo que dificulta la verificación de la calidad del trabajo realizado. Para asegurarse que el pilotaje no presenta inconvenientes, se recurre a ensayos no destructivos que miden la respuesta del pilote ante exigencias de carga o ultrasonido. Estos ensayos pueden ser:

·         Prueba de carga

Prueba de continuidad en pilotes hormigonados in situ

PILOTES HORMIGONADOS IN SITU CON LODO BENTONITICO


Cuando no existe estabilidad en las paredes durante la perforación, también se puede utilizar lodos bentoníticos. Estos  se encargan de sostener el terreno, evitando así los posibles desprendimientos del terreno.

PILOTES HORMIGONADOS IN SITU CON CAMISA PERDIDA











Se emplean cuando nos encontramos ante terrenos que presentan corrientes de agua que lavarían el hormigón, y para que esto no ocurra, se utiliza una camisa que queda perdida en el pilote.

PILOTES DE HORMIGON IN SITU CON CAMISA RECUPERABLE


Se utilizan cuando no existe estabilidad en las paredes durante la perforación, abarcando una amplia gama de diámetros y permitiendo colocar con gran exactitud la armadura necesaria, ya que es introducida en la perforación una vez finalizada y antes de proceder al hormigonado.



Equipos necesarios para la hinca y extracción de las camisas

·         Entubadoras oscilantes :Pueden ser utilizadas en cualquier tipo de terreno, siendo éstas accionadas por la propia máquina.

·         Vibrohincadores : Presentan un mejor comportamiento en terrenos granulares, obteniéndose normalmente unos rendimientos mas elevados, si bien pueden aparecer dificultades en la hinca y extracción de camisas en terrenos cohesivos

PILOTES DE HORMIGON IN SITU SIN CAMISA


Se utilizan cuando el terreno se mantiene estable durante la perforación. Puede realizarse con equipos de rotación de elevado rendimiento en los distintos diámetros necesarios

Son de gran utilidad en zonas urbanas, los equipos de rotación montados sobre vehículos todo-terreno, por permitir importantes ahorros de tiempo, en los traslados y montaje de los mismos. También pueden ejecutarse en zonas con limitación de altura para el equipo

PILOTES PREFABRICADOS DE MADERA




Se utilizan en terrenos en que el suelo sea muy blando de forma que facilite su hincado. Esta característica se consigue en las márgenes de ríos y lagos.

Se los utiliza para la construcción de muelles para embarcaciones deportivas y obras de poca exigencia estructural. Las maderas mas utilizadas son la encina, quebracho colorado, haya, pino, abeto y nogal

Duración

Cuando se hallan permanentemente bajo agua su duración es csi ilimitada. Si estan expuestos a ciclos de saturación y secado, su resistencia disminuye notablemente y exige tratamientos de conservación.

Forma y medidas

Son generalmente circulares y ligeramente cónicos. Su largo es aproximadamente 25 veces su diámetro. Las medidas tienen un máximo dado por el tamaño de los rollizos de donde se obtienen. Generalmente tienen entre 20cm y 40cm de diámetro y 5 m a 10m de largo.

Llevan una protección en la punta llamada azuche y para no dañar el extremo superior se intercala otra pieza metálica entre la cabeza y el martillo.

PILOTES PREFABRICADOS DE ACERO


Estos tipos de pilotes se construyen generalmente utilizando perfileria laminada, perfiles doble T de alas anchas, o bien secciones plegadas como tablestacas. No son muy utilizados ya que exigen protecciones anticorrosivas importantes.

PILOTES PREFABRICADOS DE HORMIGON ARMADO



Este tipo de pilotes tienen forma y armadura similar a una columna de hormigón con refuerzos en los extremos para defender el pilote contra interferencias en la penetración (punta) y para resistir los golpes de la maza (cabeza)

La armadura del pilote surge de considerar los siguientes estados de cargas

·         Golpes y transporte en posición horizontal, izado de cancamos en posición mas favorable

·         Golpes de hincado

·         Cargas de servicio luego de puesta en carga la estructura ( V, H, M)

Se hormigonan al pie de obra o en plantas de prefabricación y se transporta hasta la obra

Armadura de un pilote prefabricado  Vista de pilotes prefabricados hormigonados en obra
 El hincado se efectúa con una maquina pilotera que levanta cada unidad, la apoya de punta sobre el suelo y la fuerza a golpes hasta enterrarla en la longitud requerida. La enérgica vibración producida durante la hinca puede llegar a dañar los edificios existentes en las proximidades; el ruido puede resultar asimismo inadmisible en zonas urbanas.
Las maquinas piloteras utilizan martillos llamados pilón que puede pesar hasta 1,5 t y se aplica con alturas de caídas de hasta 1,50 m.

FUNDACION INDIRECTA O PILOTES



Concepto

Se denomina pilote a una construcción que se comporta como una columna enterrada en el suelo de forma que puede transmitir las cargas desde la superficie hasta encontrar suelos resistentes a grandes profundidades.

En función de la dirección de la carga, el pilote puede trabajar de alguna de las siguientes maneras

a)  Cargas verticales V

·         De punta, como si fuese una columna apoyada sobre un plano resistente

·         Por frotamiento lateral contra el suelo.  En algunas ocasiones este frotamiento puede resultar suficientemente intenso como para que toda la carga sea absorbida por fricción: la cimentación recibe entonces el nombre de flotante.

b)    Cargas horizontales H y momentos flectores M

·         Transmiten los esfuerzos mediante presiones horizontales por empuje pasivo de suelos

           

Campo de aplicación

Éste es el tipo de cimentación se utiliza cuando

·         El plano de cimentación se encuentra a mayor profundidad de la necesaria para realizar una fundación directa o por pozos. Se utiliza hasta aproximadamente 60 metros de profundidad

·         Las cargas son muy importantes

·         Teniendo suelos aptos para fundar a profundidades menores se decide fundar mas profundo para apoyar la obra sobre suelos mas consolidados, reduciendo los asentamientos futuros

·         Se desea evitar la realización de submuraciones de construcciones vecinas.



Método de construcción

Este tipo de cimentación puede ser ejecutada mediante dos métodos básicos y variantes de los mismos

                                                                       De hormigón armado prefabricado
Pilotes prefabricados hincados                     De acero
                                                                       De madera


                                                                       Sin camisa
Hormigonados in situ                                     Con camisa recuperable
                                                                       Con lodo bentonitico
                                                                       Con camisa perdida

FUNDACION POR POZOS - METODOS DE CONSTRUCCION


Métodos de construcción

Según sea el suelo pueden presentarse la necesidad o no de realizar entivaciones o apuntalamientos

·         Excavación manual sin entivacion:  Si el terreno es suficientemente consistente como para permitir trabajar a un hombre con seguridad, el pozo se hace sin protección

·         excavación manual con entivacion: Se construyen con entibación mediante tablas y puntales de madera.  La entibación avanza desde arriba hacia abajo junto con la excavación; hecho el cimiento, se la retira de abajo hacia arriba, a medida que progresa el relleno.

·         A cajón abierto: Cuando el terreno resulta muy desmoronable, el entibamiento se complica. Los pozos de gran sección están sujetos a fuertes empujes, que muchas veces superarán la resistencia de la madera. En reemplazo de la misma se utilizan cilindros de hormigón simple o armado, que se construye a nivel del terreno, se descalza por dentro para hundirlo y a medida que penetra en el suelo se lo va sobre elevando con nuevo material para aumentar su peso y favorecer así una nueva penetración. La sección ideal para estos pozos es la circular (a veces es posible hacerla de hormigón sin armar).  Todo el trabajo de descalce y vaciado suele hacerse a mano; el rendimiento depende del número de obreros que puedan trabajar en el fondo.  Si éste es holgado, puede excavarse a máquina desde la superficie.



Como las paredes del pozo no son recuperables, se las considera formando parte de la fundación; todo el hueco interior se rellena con hormigón simple.

Posibles dificultades

·         La desviación con respecto a la vertical por frotamientos diferenciales entre caras opuestas

·         En cajones de mampostería que sufren desvíos verticales trabando al descenso en puntos superiores puede quedar colgado el cajón y cortarse horizontalmente ante la ausencia de armadura vertical

Para evitar estas dificultades, las paredes se construyen generalmente con una ligera inclinación hacia el interior para disminuir la fricción contra la tierra.

FUNDACION POR POZOS


Concepto

Consiste en la ejecución de un pozo de diámetros variables entre 1.0 m para obras menores hasta varios metros para obras importantes. En su forma más sencilla, el pozo, de pequeño diámetro, es vaciado a mano hasta encontrar fondo resistente; se lo rellena luego con hormigón, formándose una columna que apoya en firme y, eventualmente, trabajará también a fricción contra el suelo. Los pozos se unen entre si mediante vigas de hormigón armado o arcos, sobre los que apoyara el edificio



Campo de aplicación

Éste es el tipo de cimentación se utiliza cuando

·         El plano de cimentación se encuentra a mayor profundidad de la necesaria para realizar una fundación directa. Se utiliza este sistema hasta aproximadamente 8 metros de profundidad

·         Las cargas son muy importantes (por ej.: pilas de puentes)

·         Teniendo suelos aptos para fundar a profundidades menores se decide fundar mas profundo para apoyar la obra sobre suelos mas consolidados, reduciendo los asentamientos futuros

BASE EXCENTRICA CON VIGA DE EQUILIBRIO




La flexión producida por la excentricidad será absorbida por una viga que une la base de medianera con otra central, no excéntrica.  En la parte inferior del grabado se ilustra la organización de las armaduras.  Ambas bases y sus fustes quedan armados como si no existiese la compresión excéntrica.                                                      



ARRIOSTRAMIENTOS

 El temor de concentrar tensiones excesivas en algunos puntos y/o provocar asientos diferenciales, siempre indeseables, llevan al arriostrado mutuo de las zapatas, o a su combinación en grupos

BASE EXCENTRICA





La presencia, de construcciones anteriores o linderos que no pueden invadiese obligarán al uso de zapatas de carga excéntrica



Corresponde al primer tipo de la figura anterior; el momento flector de la zapata se transmite íntegramente a la columna que resulta solicitada a la flexión compuesta.  Para disminuir este efecto se la construye lo más larga que se pueda en el sentido normal al plano de la flexión.  Resulta una estructura poco conveniente y de comportamiento estático dudoso, sobre todo en relación con el suelo.

El uso de tensores permite centrarla carga en las bases excéntricas, liberando a la columna de flexiones; en el grabado se muestra el tensor formado en el cuello mismo de la base; en sótanos, es posible hacer el tensor al nivel de la primera losa debiendo calcularse el tramo inferior de la columna para absorber la flexión.

PLATEA





Varias zapatas continuas paralelas, suficientemente próximas como para que lleguen a tocarse o superponerse, producen la platea de ancho y largo igualmente importantes y que no es más una zapata de grandes dimensiones.
Platea.  Elemento principal de la sustentación es la malla de vigas invertidas, que da al conjunto una gran rigidez.  La losa de fondo puede faltar si el terreno es suficientemente consistente.

ZAPATA CONTINUA O UNIFICADA




Se utilizan cuando

·         Existe una fila de columnas con zapatas suficientemente grandes como para que lleguen a tocarse

·         Las cargas a fundar no están concentradas en puntos (columnas) sino que están repartidas linealmente (muros portantes)

En esta fundación predomina el largo de la fundación respecto al ancho de la misma



Base compuesta para dos columnas, con indicación de la disposición de la armadura principal de la viga central. El menor ancho corresponde a la columna de menor carga.  Las bases compuestas de este tipo son de aplicación cuando las bases simples resultan tan grandes que se superponen.



Zapata continua para asiento de una hilera de columnas.  La viga invertida es el principal elemento de soporte y para ella se ha dibujado en la parte inferior el diagrama de momentos y con trazos gruesos la ubicación de la armadura principal.  Como el comportamiento de los suelos es indefinido, tanto en este caso como en otros, es prudente que la armadura de las vigas y refuerzos de cimiento sea doble, para prevenir momentos de flexión en cualquier sentido. El ancho a puede ser variable en correspondencia con la mayor o menor carga de las columnas.

ZAPATA AISLADA




El tipo más sencillo es la base o zapata aislada, que recibe la carga de una columna o pilar y la lleva a tierra mediante un simple ensanchamiento, tanto mayor cuanto menor sea la resistencia del terreno. Ésta es la solución más económica.



Bases de hormigón para columnas metálicas

En la figura, la columna metálica se embute en el hueco de la base y luego éste se rellena con hormigón
La columna va provisto de piezas de anclaje para afirmarlo y repartir mejor la carga sobre el hormigón



Bases de hormigón simple y armado.

Base tronco cónica    Para terrenos de consistencia normal.  La altura a hasta el nivel del solado más bajo debe ser la mínima necesaria; en la parte inferior está dibujada la parrilla de hierros los que, como se ve, son individualmente menores que el lado de la base y colocados en posiciones alternadas para cubrir, con mayor economía, toda la superficie de ésta.

Base con nervios       Cuando la superficie de la base es importante ( por grandes cargas o el suelo es de baja resistencia) la colocación de nervios permiten economizar hormigón. Los nervios resultan por lo general fuertemente armados (son en realidad ménsulas) y permiten rebajar la altura total de la zapata.

FUNDACIONES SUPERFICIALES O DIRECTAS


Una fundación se llama superficial o directa cuando el plano de asiento de los cimientos se encuentra a poca profundidad, entendiendo por poca profundidad aquella que puede ser alcanzada con la excavación corriente (2 a 5 m)

Éste es el tipo de cimentación se utiliza cuando

·         Suelos de baja capacidad portante y cargas bajas

·         Suelos de alta capacidad portante y cargas importantes

·         La fundación superficial es usada también cuando el proyecto incluye la construcción de sótanos y es necesario una excavación que permite acceder a suelos de mayor capacidad portante. (Considerar que la capacidad portante de un suelo generalmente aumenta con la profundidad).

En todos los casos, la profundidad mínima debe quedar siempre por debajo de la zona de suelo alterable por la intemperie y agentes orgánicos; esta profundidad se encuentra entre 80 cm y 1,50 m del nivel natural del terreno.

CLASIFICACION DE FUNDACIONES

FUNDACIONES O CIMENTACIONES




 DEFINICION

Cimiento o fundación es la obra en contacto con la tierra, destinada a transmitir al suelo el peso del edificio y el efecto dinámico de las cargas móviles que actúan sobre él.

La carga hace que el suelo se deforme, se hunda en una determinada cantidad, llamada asentamiento, y se exige que los asentamientos de las distintas partes de una fundación sean compatibles con la resistencia general de la construcción, a riesgo de provocar lesio
                                   
MATERIAL

independientemente del material de la estructura del edificio a fundar, el hormigón es el material mas apto para realizar fundaciones.

Como en la mayoría de las zapatas y plateas, el esfuerzo dominante es la flexión, el uso del hormigón armado es prácticamente total. En este caso la armadura que resiste las tracciones debe estar defendida de la corrosión por la humedad del suelo mediante una capa de hormigón llamada recubrimiento de no menos de 5cm


ELECCION DEL TIPO DE CIMIENTO


La elección de un tipo de cimiento depende de múltiples factores con gran cantidad de indeterminación, como que se relacionan con la propiedades de los suelos y las características propias de la obra, todas variables difíciles de conocer con precisión.

 Podemos dar como términos del problema, los siguientes

·         Propiedades del suelo

·         Dirección y magnitud de las cargas. Dispersión en planta de las mismas

·         Profundidad del plano de cimentación.

·         Resistencia de las capas por debajo del plano de cimentación

·         Presencia de agua (capa freática u obras costeras fluviales y marítimas)

Cimentaciones bajo agua puede generar la necesidad de trabajos de entibación y achique

·         Existencia de construcciones vecinas o posibilidad de futuras construcciones vecinas

Afectan el diseño de nuestras propias cimentaciones y generan la necesidad de apuntalamientos mientras las construimos.

·         Comportamiento futuro del suelo;

Está siempre la incógnita del cambio de las propiedades del suelo con el tiempo y la presencia de factores no previstos, capaces de introducir nuevas variantes indeterminadas, erráticas o aleatorias

·         La obra puede modificar las propiedades del suelo

Una excavación en la vecindad de un edificio puede provocar corrimientos y también, facilitando la desecación, modificar el contenido de agua del suelo y, con ello, su capacidad portante.

Un terreno arcilloso varía de volumen dentro de límites muy grandes al variar su contenido de agua

El drenaje por bombeo en arena fina puede arrastrar material sólido, provocando asientos en las construcciones vecinas.



Estudio de suelos

Las propiedades del suelo se determinan mediante estudio de suelos el cual comprende las siguientes tareas

·         Exploración y muestreo

·         Examen en laboratorio de las propiedades físico mecánicas de las muestras

·         Recomendación de los medios adecuados de fundación.