Cimentaciones con pilas perforadas y cimentaciones con cajones final
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Este documento describe los diferentes tipos de cimentaciones profundas como cajones y pilas. Explica que las pilas se construyen in situ mediante excavación y posterior vertido de concreto, pudiendo tener secciones circulares, rectangulares u otras formas. También describe los diferentes tipos de cajones - abiertos, cerrados y neumáticos - y el proceso de construcción de este tipo de cimentaciones profundas. Resalta las ventajas e inconvenientes de utilizar cajones frente a pilotes, concluyendo que los cajones permiten sop
Cimentaciones con pilas perforadas y cimentaciones con cajones final
- 1. PERFORADAS Y CIMENTACIONES CON CAJONES. Alumnos: Galván Casillas Edgar Antonio Castillo Escobedo David Alejandro Materia: Cimentaciones Horario: Martes- Jueves 10:00-11:00 Profesor: Portales Pérez Gustavo Arturo
- 2. INTRODUCCIÓN Las pilas o cajones son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la de los pilotes, las cuales también transmiten al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.
- 3. CARACTERÍSTICAS: Las pilas se fabrican directamente en el subsuelo por los que se les conoce como elementos fabricados in situ Las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material, siendo los más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto armado. Siendo las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones de lagua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas. La sección utilizada con mayor frecuencia es la circular, cuyo diámetro no debe de ser menor a 60cm pudiendo llegarse a especificar un diámetro hasta de 300cm Existen pilas que se diseñan con secciones rectangulares, “T” y “H”
- 4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE CAJONES/PILAS: Las ventajas y desventajas más importantes que se tienen al resolver una cimentación profunda a base de cajones, con respecto a una solución a base de pilotes son las siguientes: Ventajas: 1. Considerando que las pilas son elementos fabricados in situ, no requieren de área adicional para una planta de fabricación y para su almacenamiento como elementos terminados. 2. Las pilas no están expuestas a sufrir daños estructurales ya que no se requiere de que sean maniobradas y golpeadas para su instalación como sucede con los pilotes. 3. los decibeles generados durante la instalación de una pila son muy inferiores, a los que se generan al instalar un pilote prefabricado.
- 5. 1. la longitud de las pilas puede ser variable dependiendo de la profundidad delos estratos resistentes, pudiendo hacerse los ajustes correspondientes prácticamente en forma inmediata, lo cual no están versátil en el caso de los pilotes ya que estos son prefabricados. 2. La fabricación de las pilas siempre es monolítica y no requiere de juntas especiales, como sucede en algunos pilotes que son instalados en tramos. las pilas pueden ser instaladas en subsuelos con presencia de gravas y boletos, aplicando el procedimiento adecuado que permita la estabilización dela pared de las perforaciones, lo cual no es posible llevar a cabo para cimentaciones a base de pilotes, ya que el diámetro de las perforaciones es Inferior a 1.20m (4ft), dimensión que permite la extracción de los obstáculos.• la capacidad de carga de las pilas es mayor que la de los pilotes, debiéndose sin embargo considerar el efecto de escala.
- 6. Desventajas: 1. Las pilas requieren siempre de perforaciones previas, mientras que los pilotes en ocasiones pueden ser instalados desplazando el subsuelo. 2. Cuando existen estratos de subsuelo sin consistencia, no es posible realizar la construcción de pilas con calidad, ya que su sección puede llegar a deformarse, lo cual no sucede con un elemento prefabricado; se puede resolver este problema con tubería metálica perdida, lo cual origina un incremento en el costo. 3. en la fabricación de pilas es necesario siempre garantizar que en el desplante de las excavaciones no existan material suelto.
- 7. 1. Los cambios de presión del agua subterránea pueden cercenar el fuste de las pilas durante su fabricación, cuando se utilizan además metálicos recuperables y no son retirados adecuadamente. 2. el procedimiento constructivo de las pilas sobre agua se complica, al tener que evitar el vaivén de la plataforma flotante donde se apoya el equipo deconstrucción, así como tener que aislar el cuerpo de la pila en la zona donde no existen suelo que lo confine. 3. el sistema de ademado de las perforaciones requiere mayor control que en el caso de los pilotes, ya que de este depende en forma importante la calidad delas pilas.
- 8. TIPOS DE PILAS PERFORADAS. Las pilas perforadas se clasifican de acuerdo con la manera en que se diseñan para transferir la carga estructural al subsuelo. La figura 10.1a muestra una pila perforada recta, extendida a través de la capa superior de suelo pobre y su punta descansa sobre un estrato de suelo o roca con capacidad de carga. El barreno debe revestirse con acero cuando se requiera (como en el caso de los pilotes de concreto colados in situ revestidos; figura 9.4). Para tales pilas, la resistencia a la carga aplicada se desarrolla en la punta y también como resultado de la fricción lateral en el perímetro de la pila y la interfaz con el suelo. FIGURA 10.1 Tipos de pilas perforadas:(a) pila recta; (b) y (c) pila acampanada; (d) pila recvta empotrada en roca.
- 9. Una pila acampanada (figura 10.lb y c) consiste en una pila recta con una campana en el fondo que descansa sobre un suelo resistente. La campana se construye con forma de domo (figura 10.lc) o de escarpio. Para campanas de escarpio, las herramientas o cortadores comercialmente disponibles forman ángulos de 30° a 450 con la vertical. Para la mayoría de las pilas perforadas construidas en Estados Unidos, la capacidad total de carga se asigna solamente a la carga en la punta, sin embargo, bajo ciertas circunstancias también se considera la resistencia por fricción. En Europa siempre se consideran ambas contribuciones. Los pilotes rectos también se extienden hasta un estrato de roca (figura 10.ld). En el cálculo de la capacidad de carga de tales pilas, el esfuerzo cortante y el de carga desarrollados a lo largo del perímetro de la pila y en la interfaz con la roca deben tomarse en consideración. Figura 9.4 Disposición de armaduras en vigas.
- 10. TIPOS DE CAJONES - PILAS. Los cajones se dividen en tres tipos principales: (1) cajones abiertos, (2) cajones cerrados y (3) cajones neumáticos. Los cajones abiertos (figura 10.30) son pilas de concreto que permanecen abiertas en sus partes superior e inferior durante la construcción. El fondo del cajón tiene un borde cortante. El cajón se entierra en su lugar y el suelo del interior se retira por medio de cucharones de almeja hasta alcanzar el estrato de apoyo. Los cajones pueden ser circulares, cuadrados, rectangulares u ovalados. Una vez alcanzado el estrato de apoyo, se vierte concreto en el cajón (bajo agua) para formar un sello en su fondo. Cuando fragua el concreto del sello, el agua dentro del cajón se bombea hacia afuera. Se vierte entonces concreto en el cajón para llenarlo. FIGURA 10.30 Cajón abierto.
- 11. Los cajones cerrados (figura 10.3 1) son estructuras con fondo cerrado y se construyen en tierra y luego se transportan al sitio de la construcción. Se entierran gradualmente en el sitio llenando su interior con arena, balasto, agua o concreto. El costo de este tipo de construcción es bajo. La superficie de apoyo debe estar a nivel, y si no lo está, debe nivelarse por excavación. FIGURA 10.31 Cajón cerrado.
- 12. Los cajones neumáticos (figura 10.32) se usan generalmente para profundidades de entre 50 y 130 pies (15—40 m). Este tipo se requiere cuando una excavación no logra mantenerse abierta porque el suelo fluye al área excavada más rápidamente de lo que puede ser removido. Un cajón neumático tiene una cámara de trabajo en el fondo que tiene por lo menos 10 pies ( 3m) de altura. En esta cámara, los trabajadores excavan el suelo y cuelan el concreto. La presión de aire en la cámara se mantiene suficientemente alta para impedir que el agua y el suelo penetren en ella. Los trabajadores usualmente no tienen molestias severas cuando la presión en la cámara se eleva a 15 Ib/puig2 ( 100 kN/m2) por encima de la presión atmosférica. FIGURA 10.32 Cajón neumático.
- 13. PROCESO CONSTRUCTIVO. El procedimiento constructivo es similar a los de los pilotes, consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos.
- 14. Estas excavan hasta lugares donde el suelo lo permita sin derrumbarse • Cuando se alcanza la profundidad necesaria o se llega a un estrato cohesivo, se detiene la excavación y se inserta un tubo llamado camisa (o ademe).
- 15. Se introduce el refuerzo. • Este tubo permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación.
- 16. Por último se funde el concreto recordando retirar la camisa.
- 17. Conclusión general El empleo de un sistema de cimentación a base de cajones/pilas nos permitirá desplantar sobre los mismos una estructura de mayor peso, cosa que en sistema convencional de pilotes nos seria imposible. El sistema presentara sus ventajas al igual que desventajas en el proceso constructivo, pero el resultado nos dará un soporte y eficiencia deseados.
- 18. CONCLUSIÓN FINAL CASTILLO ESCOBEDO DAVID ALEJANDRO Las Cimentaciones son las bases que sirven de sustentación al edificio; se calculan y proyectan teniendo en consideración varios factores tales como la composición y resistencia del terreno, las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento o el peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos. Todos los edificios poseen un peso propio dado por: La Estructura, elementos Constructivos : Paredes, Techos, Carpinterías, etc. Todo aquello que se coloca al momento de habitarlo, es decir :mobiliario, electrodomésticos, etc. Otras cargas: Del mismo modo, influyen en los edificios cargas importantes como el peso de la nieve sobre las cubiertas o la incidencia de los vientos en fachadas o sobre superficies expuestas a los mismos. El edificio debe estar diseñado contemplándose estas variables para evitar agrietarse, hundirse, inclinarse o colapsar. La estructura del edificio se compone de elementos tales como pilares, vigas, paredes, techos, etc., y ha de tener la suficiente resistencia para soportar estos pesos. La estructura del edificio se sostiene y logra estabilidad a través de sus cimientos. Los cimientos pues, son las bases donde apoya un edificio y son los que transmiten y distribuyen las cargas del edificio al terreno. Después de efectuar los movimientos de tierra en una obra, y de transportar las tierras extraídas, se ejecuta la construcción de los cimientos sobre los que se asentará la edificación. Siendo esta la más importante y la base de toda construcción, por pequeña o grande que pueda parecer. Los cimientos tienen la función de transmitir en forma repartida las cargas del edificio al terreno donde se asienta. La estructura proporciona esfuerzos, de compresión o tracción hasta las bases, y se deben distribuir en forma pareja para que no originen tensiones mayores de la que puede soportar.
- 19. Galván Casillas Edgar Antonio. CONCLUSIÓN PERSONAL. El tema realizado en esta unidad nos permite conocer más a detalle las cimentaciones utilizadas en la realización de puentes y estructuras de gran peso que requieran de un cajón de cimentación. Siendo una variante del sistema de pilotaje sus métodos constructivos y características resultan ser similares, pero el sistema de cajones representa un mayor volumen de cimentación y por tanto una mayor capacidad de carga y resistencia a los movimientos del subsuelo. El curso cumple con su objetivo de dar a conocer los diferentes tipos de cimentaciones que podemos encontrar dentro de la construcción, sí bien no fueron todos los métodos existentes, los casos estudiados en transcurso del semestre nos permiten visualizar y darnos un mayor enfoque en lo que podremos encontrar en obra en la vida real, permitiéndonos conocer los procesos y situaciones en que podríamos aplicar las cimentaciones estudiadas.