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lunes, 28 de enero de 2013

PILAS - ESPESOR DEL SELLO DE CONCRETO EN CAJONES ABIERTOS .

Ateriormente mencionamos que, antes de achicar el cajón, se coloca un sello de concreto en el fondo del mismo (figura 10.33) y se deja algo de tiempo para el curado. El sello de concreto debe ser suficientemente grueso para resistir una fuerza hidrostática hacia arriba desde su fondo después de que el achique se concluya y antes de que el concreto llene el cajón. Con base en la teoría de la elasticidad, el espesort, de acuerdo con Teng (1962), es


Cálculo del espesor del sello par un cajón abierto.
FIGURA 10.33 Cálculo del espesor del sello par un cajón abierto.
 y



De acuero con la figura 10.33, el valor de q en las Ecs. (10.48) y (10.49) se aproxima como




donde γc= peso específico del concreto

El espesor del sello calculado con las ecuaciones (10.48) y (10.49) será suficiente para protegerlo contra el agrietamiento inmediatamente despueés del achique. Sin embargo, otras dos condiciones deben también revisarse por seguridad.

1. Revisión del cortante perimetral en la cara de contacto del sello y el cajón.

De acuero con la figura 10.33, la fuerza neta hidrostática hacia arriba en el fondo del sello es AiHγw - Aitγc( donde Ai =  π(Ri)^2 para cajones circulares y Ai = LiBi para cajones rectangulares). El cortante perimetral desarrollado es entonces


2 Revisión por flotación

Si el cajón está completamente achicado, la fuerza de flotación hacia arriba, Fu. es


Si Fd > Fu, el cajón está seguro por flotación. Sin embargo, si Fd < Fu, achicar por completo el cajón será inseguro. Por esta razón, el espesor del sello debe incrementarse en  Δt [más allá del espesor calculado al usa la Ec. (10.48) o (10.49)] o




viernes, 25 de enero de 2013

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.

Cajón abierto.
FIGURA 10.30 Cajón abierto.

Los cajones abiertos pueden extenderse a grandes profundidades y el costo de construcción es relativamente bajo, sin embargo, una de sus principales desventajas es la falta de control de calidad sobre el concreto vertido para formar el sello. Además, el fondo del cajón no llega a ser limpiado completamente. Un método alternativo de construcción de cajones abiertos es hincar varias tablaestacas para formar una zona encerrada que se llena con arena a la que se llama generalmente isla de arena. El cajón se entierra entonces a través de la arena hasta el estrato deseado de apoyo, procedimiento algo parecido al hincado de un cajón cuando la superficie del terreno está arriba del nivel freático.

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.

Cajón cerrado.
FIGURA 10.31 Cajón cerrado.

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.

Cajón neumático.
FIGURA 10.32 Cajón neumático.

Más arriba de esta presión se requieren periodos de descompresión cuando los trabajadores salen de la cámara. Cuando se requieren presiones en la cámara de aproximadamente 44 lb/puIg2 ( 300 kN/m2) por arriba de la presión atmosférica, los trabajadores no deben permanecer dentro de la cámara por más de 1 a 2 horas por periodo de trabajo. Los trabajadores entran y salen de la cámara por medio de una escalera dentro de un tubo de acero. Éste también se usa para retirar el suelo excavado y para la colocación del concreto. En grandes construcciones, más de un tubo es necesario; se proporciona una antecámara de compresión en cada uno de ellos. Los cajones neumáticos se entierran gradualmente conforme avanza la excavación. Cuando se alcanza el estrato de apoyo, la cámara de trabajo se llena con concreto. El cálculo de la capacidad de carga de los cajones es similar al de las pilas perforadas.

lunes, 21 de enero de 2013

PILAS: OTRAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y LA MEZCLA DE CONCRETO.

Para el diseño de pilas perforadas ordinarias sin ademado, es deseable siempre una cantidad mínima de refuerzo vertical de acero. El refuerzo mínimo es 1% del área total de la sección transversal de la pila. En California, se usa una jaula de refuerzo con longitud de aproximadamente 12 pies (3.65 m) en la parte superior del pilote y no se proporciona ningún refuerzo en el fondo Este procedimiento ayuda en el proceso de construcción porque la jaula se coloca después de que se completó la mayor parte del colado del concreto.

Para pilas perforadas con refuerzo nominal, la mayoría de los reglamentos de construcción sugieren usar una resistencia de diseño para el concreto fc del orden de f'c/4. Para el diámetro mínimo de la pila se tiene entonces


Dependiendo de las condiciones de carga, el porcentaje de refuerzo es a veces muy alto. En ese caso, se considera el uso de una sola sección laminada de acero en el centro de la pila (figura 1O.5b). En ese caso,



Cuando se usa un ademado permanente de acero para la construcción en vez de una sección laminada central de acero (figura 10.5a), se usa la ecuación (10.2). Sin embargo,fs para el acero debe ser del orden de 0.4fs.

Si las pilas perforadas van a ser sometidas a cargas de tensión, el refuerzo debe estar presente sobre toda la longitud de la pila.


Diseño de la mezcla de concreto
El diseño de mezclas de concreto para pilas perforadas no es muy diferente al usado para otras estructuras de concreto. Cuando se usa una parrilla de refuerzo, debe tomarse en cuenta que el concreto fluya a través del refuerzo. En la mayoría de los casos, un revenimiento del concreto de aproximadamente 6 pulgs (150 mm) se considera satisfactorio. El tamaño máximo de los agregados debe limitarse a aproximadamente 0.75 pulg (20 mm).

Resultados de pruebas de carga en una pila perforada en Houton, Texas: (a) perfil del suelo (b) curvas carga-desplazamiento. (c) curvas de distribución de la carga en varias etapas de la carga.
FIGURA 10.6 Resultados de pruebas de carga en una pila perforada en Houton, Texas: (a) perfil del suelo (b) curvas carga-desplazamiento. (c) curvas de distribución de la carga en varias etapas de la carga.

jueves, 17 de enero de 2013

PILAS PERFORADAS PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN.

Uno de los métodos más viejos de construcción de pilas perforadas es el método Chicago (figura 10.2a). Para éste, se excavan manualmente agujeros circulares con diámetros de 3.5 pies (1.1 m) o mayores a profundidades de 2-6 pies (0.6-1.8 m). Los lados del agujero excavado se forran entonces con tablones verticales, mantenidos firmemente en su posición por dos anillos circulares de acero. Después de colocar los anillos, la excavación se continúa por otros 2-6 pies (0.6-1.8 m). Cuando se alcanza la profundidad deseada, se procede a excavar la campana. Cuando se termina la excavación, el agujero se rellena con concreto.

 Método Chicago para la construcción de pilas perforadas; (b) método de Gow para la construcción de pilas perforadas.
 FIGURA 10.2 (a) Método Chicago para la construcción de pilas perforadas; (b) método de Gow para la construcción de pilas perforadas.

En el método Gow de construcción (figura 10.2b), el agujero se excava a mano. Forros metálicos telescópicos se usan para mantener el barreno. Los forros son retirados uno a la vez conforme avanza el colado. El diámetro mínimo de una pila perforada Gow es de aproximadamente 4 pies (1.22 m). Cualquier sección del forro es aproximadamente 2 pulgs (50 mm) menor en diámetro que la sección inmediatamente arriba de ella. Pilas de hasta 100 pies (30 m) se logran con este método.

La mayor parte de las excavaciones se hace ahora mecánicamente y no a mano. Las barrenas helicoidales son herramientas comunes de excavación, que tienen bordes o dientes cortantes. Aquellas con bordes cortantes se usan principalmente para perforar suelos blandos y homogéneos; aquellas con dientes cortantes se usan en suelos o lechos duros. La barrena se conecta a una flecha cuadrada llamada Kelly que se hinca en el suelo y se hace girar. Cuando la hélice está llena con suelo, la barrena se levanta por arriba de la superficie del terreno y el suelo se descarga haciendo girar la barrena a alta velocidad. Esas barrenas se consiguen en varios diámetros; a veces son tan grandes como 10 pies (3 m) o mayores.
Cuando la excavación se extiende hasta el nivel del estrato de carga, la barrena se reemplaza, en caso necesario, por herramientas ensanchadoras para formar la campana.

Un trépano ensanchador consiste esencialmente en un cilindro con dos hojas cortadoras articuladas a la parte superior del cilindro (figura 10.3). Cuando el trépano se baja en el agujero, las hojas cortadoras permanecen plegadas dentro del cilindro. Cuando se alcanza el fondo del agujero, las hojas se despliegan hacia afuera y se hace girar el trépano. El suelo suelto cae dentro del cilindro que es elevado y vaciado periódicamente hasta que se termina de formar la campana. La mayoría de los trépanos llegan a cortar campanas con diámetros tan grandes como tres veces el diámetro de la flecha.
 Trépano ensanchador.
Figura 10.3 Trépano ensanchador.

Otro dispositivo cortador muy común es el taladro tipo cucharón. Se trata esencialmente de un cucharán con una abertura y bordes cortantes en el fondo. El cucharán se une al Kelly y se hace girat El suelo suelto se recoge en el cucharón que es elevado y vaciado periódicamente. Agujeros de hasta 160 18 pies (5-5.5 m) de diámetro se perforan con este tipo de equipo.

Cuando se encuentra roca durante la perforación, se usan barriles de extracción con dientes de carburo de tungsteno. Los barriles de granalla también se usan para perforar en roca muy dura. El principio de extracción de roca por medio de un barril de granalla se muestra en la figura 10.4. EJ vástago de perforación se conecta a la placa del barril de granalla, el cual tiene algunas ranuras a través de las cuales se suministran granallas de acero al fondo del agujero perforado. Las granallas cortan la roca cuando el barril es girado. A través del vástago se suministra agua al agujero perforado. Las partículas finas de roca y acero (producidas por el molido de las granallas) son lavadas hacia arriba y se asientan en la parte superior del barril.

La máquina Benotc’ es otro tipo de equipo perforador generalmente usado cuando las condiciones de perforado son difíciles y se encuentran muchos boleos en el suelo. Consiste esencialmente en un tubo de acero que oscila y se empuja en el suelo. Una herramienta llamada cuchara peforadora, provista con hojas y quijadas cortadoras, se usa para romper el suelo y la roca dentro del tubo y luego retirarlos.



Diagrama esquemático de un barril de granalla.
FIGURA 10.4 Diagrama esquemático de un barril de granalla.

lunes, 14 de enero de 2013

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.



Tipos de pilas perforadas:(a) pila recta; (b) y (c) pila acampanada; (d) pila recvta empotrada en roca.
FIGURA 10.1 Tipos de pilas perforadas:(a) pila recta; (b) y (c) pila acampanada; (d) pila recvta empotrada en roca.

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.
Disposición de armaduras en vigas.
Figura 9.4  Disposición de armaduras en vigas.

jueves, 10 de enero de 2013

CIMENTACIONES CON PILAS PERFORADAS Y CIMENTACIONES CON CAJONES.

INTRODUCCIÓN
Los términos cajón, pila, pilote perforado ypila perforada se usan a menudo en forma general en la ingeniería de cimentaciones; todos se refieren a pilotes colados in situ con di4metro de aproximadamente 2.5 pies ( 750 mm) o mayor, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado. A veces el diámetro es tan pequeño como 1 pie ( 305 mm).

Para evitar confusiones, usamos el término pila perforada para un agujero barrenado o excavado hasta el fondo de la cimentación de una estructura que luego se rellena con concreto. Dependiendo de las condiciones del suelo se usan revestimientos o entabladuras (tablones o ademes) para prevenir que el suelo alrededor del agujero se desplome durante la construcción. El diámetro de la pila debe ser suficientemente grande para que una persona pueda entrar a inspeccionar.

El uso de cimentaciones con pilas perforadas tiene varias ventajas:

1. Se usa una sola pila perforada en vez de un grupo de pilotes con capuchón.
2. La construcción de pilas perforadas en depósitos de arena densa y grava es más fácil que hincar pilotes.
3. Las pilas perforadas se construyen antes de terminar las operaciones de nivelación.
4. Cuando los pilotes son hincados a golpe de martillo, la vibración del terreno ocasiona daños a estructuras cercanas, problema que se evita con el uso de pilas perforadas.
5. los pilotes hincados en suelos arcillosos producen levantamiento del terreno y ocasionan que pilotes ya antes hincados se muevan lateralmente, lo que no ocurre durante la construcción de pilas perforadas.
6. No se tiene ruido de martilleo durante la construcción de pilas perforadas, tal como pasa con el hincado de pilotes.
7. Como la base de una pila perforada se amplia, ésta proporciona una gran resistencia a cargas de levantamiento.
8. La superficie sobre la cual la base de la pila perforada se construye debe inspeccionarse visualmente.
9. La construcción de pilas perforadas utiliza generalmente equipo móvil, que, bajo condiciones apropiadas del suelo, resulta más económico que los métodos usados para la construcción de cimentaciones de pilotes.
10. Las pilas perforadas tienen alta resistencia a cargas laterales.

Existen también varias desventajas en el uso de pilas perforadas. La operación de colado puede demorarse por mal tiempo y siempre requiere de una cuidadosa supervisión. Además, como en el caso de cortes apuntalados, las excavaciones profundas para pilas perforadas inducen pérdidas considerables de terreno y ocasionan daños a las estructuras cercanas.

El ténnino cajón se refiere a un elemento de la subestructura usado en sitios húmedosde construcción, tales como ríos, lagos y muelles. Para la construcción de cajones, una pila hueca o cajón se hinca en posición hasta que descansa en suelo firme. A la parte inferior de la pila o cajón se le adapta un borde cortante para ayudarlo a penetrar los estratos de suelo blando debajo del nivel freático y llegue a descansar sobre un estrato resistente a cargas. El material dentro del cajón se extrae por las aberturas de la parte superior y luego se vierte el concreto en su interior. Los estribos de puentes, los muros de muelles y las estructuras para protección de costas deben construirse sobre cajones.

lunes, 20 de febrero de 2012

PILOTES Y PILAS: Inspercción que se debe hacer.


-Limpieza inadecuada del fondo de la excavación o paredes de la excavación con material removido y suelto.

-Desprendimientos del material de las paredes o de la superficie y segregación por el no uso del tremie.

-Falla del confinamiento lateral de una perforación por la excavación de otra adyacente y vaciado con nivel freático alto.

-Problemas durante la remoción de las camisas o forros de perforación, tales como vacios y disminución de la fricción lateral.

domingo, 19 de febrero de 2012

CIMENTACIONES - PILAS: Usos, aplicación y preoceso constructivo.


USOS Y APLICACION:
Construcción de muros pantalla.
La estabilidad del puente, excavados a profundidades considerables que puedan aguantar mayor número de cargas y nos permitan distanciar los apoyos del puente.
La maquinaria para su construcción ha de ser de mayor volumen para conseguir los rendimientos adecuados.

PROCESO CONSTRUCTIVO:
El procedimiento constructivo es similar a los de los pilotes.
El último método consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos.
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).


Este tubo permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación.


Se introduce el refuerzo, 


Por último se funde el concreto recordando retirar la camisa.


martes, 14 de febrero de 2012

CIMENTACIONES PROFUNDAS: Pilas y sus características.



Las pilas son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la del los pilotes, las cuales también transmites al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.

CARCTERISTICAS:
-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 del agua 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”

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