CIMENTACIONES: Caissons y sus características.

Son elementos estructurales para cimentación de grandes obras, de gran longitud, pues pueden llegar a profundidades hasta de 25 metros.

Estos elementos se construyen cuando van a soportar mucho peso o cuando el terreno donde se va a construir tiene poca capacidad portante; puede decirse que con la construcción de los caissons se mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar.

Características:

Los caissons tiene gran similitud con los pilotes, que también son elementos estructurales de cimentación y que cumplen sus mismas funciones; la diferencia está en que los caissons son de mayor diámetro y casi siempre van construidos en el sitio.

Estos elementos son muy utilizados en la construcción de edificios tanto residenciales como comerciales o de uso público; también los podemos encontrar en los estribos de muchos puentes, cimentando o recibiendo grandes pilastras.

La preparación del cuerpo del caissons se hace en forma modular, por un sistema de anillos de 1 m de altura; en una sección cónica, necesaria en el proceso constructivo, ya que permite el fundido de cada modulo de forma independiente.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PILOTES Y PILAS:

Las ventajas y desventajas más importantes que se tienen al resolver una cimentación profunda a base de pilas, con respecto a una solución a base de pilotes son las siguientes:

Ventajas:

-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.

-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.

 -los decibeles generados durante la instalación de una pila son muy inferiores, a los que se generan al instalar un pilote prefabricado.

-la longitud de las pilas puede ser variable dependiendo de la profundidad de los 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.

-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 de la 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.

Desventajas:

-las pilas requieren siempre de perforaciones previas, mientras que los pilotes en ocasiones pueden ser instalados desplazando el subsuelo.

-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.

-en la fabricación de pilas es necesario siempre garantizar que en el desplante de las excavaciones no existan material suelto.

-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.

-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 de construcción, así como tener que aislar el cuerpo de la pila en la zona donde no existen suelo que lo confine.

-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 de las pilas.

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.

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.

ARMADURAS: Recubrimientos y distancia a los parámetros.

Se denomina recubrimiento geométrico de una barra, o simplemente recubrimiento, a la distancia libre entre su superficie y el paramento mas próximo de la pieza. El objeto del recubrimiento es proteger las armaduras, tanto de la corrosión corno de la posible acción del fuego. Por clic es fundamental la buena compacidad del hormigón del recubrimiento, más aun que su espesor.

Las diferentes normas establecen para los recubrirnientos unas limitaciones mas o menos coincidentes con las que recomendamos a continuación:

a) Como norma general, cualquier barra debe quedar a una distancia libre del paramento mas próximo igual o mayor a un diámetro y al tamaño máximo del árido. Según la Instrucción española, esta última limitación puede rebajarse en un 20% si ¡a di5posición de las armaduras es tal que no dificultan el paso del hormigón; por el contrario, debe aumentarse en un 25% si entorpecen dicho paso (caso de barras en cara superior, por ejemplo).

b) El valor máximo admisible para el recubrimiento de la capa exterior de armaduras es de cinco centímetros Si es, necesario disponer un mayor recubrimiento v salvo casos especiales de ambientes muy agresivos, conviene colocar una malla tina de reparto en medio del espesor del recubrimiento para sujetar el hormigón del mismo.

c) Además de lo indicado en a) y b), para cualquier clase de armaduras deben respetarse unos ciertos recubrimientos mínimos en función de las condiciones ambientales, con el objeto de pobeer al acero frente a la corrosión y asegurar la durabilidad de las piezas. Estos valores mínimos dependen del tipo de elemento estructural y de la resistencia característica del hormigón, y varían de unas normas a otras. En la tabla 9.2 se ofrecen, para los tipos de ambiente más habituales. 

Tabla 9.2  Recubrimientos Mínimos.

 

d) Cuando la superficie del hormigón va a ir tratada con martellina o chorro de arena, como sucede en ciertos casos de hormigones vistos, conviene aumentar los valores de la tabla 9.2 en un centímetro.

e) El recubrimiento de las barras levantadas y, en general, de aquellas cuyo trazado no sea totalmente rectilíneo, no debe ser inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.

f) En los paramentos horizontales en contacto con el terreno, el recubrimiento mínimo será de 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y se haya dispuesto un hormigón de limpieza, en cuyo caso es de aplicación la tabla 9.2.

Armaduras - Encofrados: Distancias entre barras.

Las distintas barras que constituyen las armaduras de las piezas de hormigón armado deben tener unas separaciones mínimas, para permitir que la colocación y compactación del hormig pueda efectuarse correctamente, de forma que no queden coqueras. Las normas de los distintos países preconizan valores más o menos coincidentes con los que se indican a continuación.

a) La distancia libre, horizontal y vertical, entre dos barras aisladas consecutivas de ¡a armadura principal debe ser igual o mayor que el mayor de los tres valores siguientes:
• dos centímetros;
• el diámetro de la barra más gruesa;
• 1,25 veces el tamaño máximo del árido.

b) Si se disponen dos o más capas horizontales de barras, las de cada capa deben situarse e correspondencia vertical una sobre otra, y el espacio entre columnas de barras debe ser taj que permita el paso de un vibrador interno.

c) En forjados, vigas y elementos similares pueden colocarse en contacto dos barras de la armadura principal de Ø <= 32 mm (una sobre otra), e incluso tres barras de Ø <= 25 mm. El disponer estos grupos de barras (así como el aparear los estribos) es una práctica recomendable cuando haya una gran densidad de armaduras, para asegurar el buen paso del hormigón y que todas las barras quedarán perfectamente envueltas por dicho material.

d) En soportes y otros elementos comprimidos hormigonados en posición vertical pueden colocarse en contacto hasta cuatro barras de la armadura principal de Ø <= 32 mm. Tanto en este caso como en el anterior, se recomienda que los grupos de barras vayan bien sujetos por estribos o armaduras transversales análogas.

e) En los casos c) y d), para calcular los recubrimientos mínimos (ver punto 4. a continuación) y las distancias libres mínimas respecto a las armaduras vecinas (ver párrafo a anterior), se considerará como diámetro de cada grupo de barras (diámetro equivalente) el de una sola barra ficticia de igual centro de gravedad, cuya sección es la suma de las secciones de las diversas barras agrupadas.

Colocación de las armaduras - Encofrados.

Las armaduras deben colocarse limpias, exentas de óxido no adherido (se admite el óxido que queda después de cepillar las barras con cepillo de alambre), así como libres de pintura, grasa, hielo o cualquier otra sustancia perjudicial. Deberán sujetarse al encofrado y entre sí, de modo que se mantengan en su posición correcta, sin experimentar movimientos, durante el vertido y compactación del hormigón, y permitan a éste envolverlas sin dejar coqueras.

Para conseguirlo, las armaduras se colocan en los encofrados apoyadas en calzos o separad01 de rigidez adecuada en Número suficiente. El empleo de separadores es impresdible para garantizar que la distancia entre la armadura y el encofrado (recubrimiento) no será inferior al mínimo que prescriben normas, lo que res1lta fundamental para la durabilidad de las piezas. tos calzos se utilizan, con la misma finalidad, para sostener la armadura supe0t en losas o para separar capas de armadura en muros. La distancia entre separadores de una misma barra suele ser del orden de 50 veces su diámetro O 100 cm, decalándose los separadores entre barras contiguas.

Los calzos Y separadores pueden ser de mortero, hormigón, fibrocemento, plástico rígido o material similar, prohibiéndose el empleo de madera, 1drillo o cascotes de obra (figura 95). Tampoco deben utilizarse calzos o separadores metalicos (salvo que sean de alambre ga1vanizado o acero inoxidable), especialmente en hormigones vistos, por el riesgo de aparición de manchas debidas a su oxidación. En casi todos los tipos, la fijación a la armadura se efectúa mediante una pinza o por atado con alambre. 

Figura 9.5  Algunos tipos de separadores y calzos (a) separadores puntuales de mortero (b)separadores puntuales de plástico (c) separadores lineales de alambre o acero galvanizados; (d) separador lineal de mortero (e) calzos lineales metálicos y calzo puntual de plástico.