lunes, 29 de octubre de 2012

Construcción Pilotes: Martillos de impacto.

Originalmente, las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caían desde el extremo superior de las guías a la cabeza del pilote. Ocasionalmente, se usan todavía aparatos de este tipo, martillos de gravedad o de caída libre, pero la mayor parte de los martillos de impacto son del tipo de vapor o de diesel. Sin embargo, en la construcción de los pilotes Franki, se usan martillos de gravedad que caen sobre el concreto fresco (figs. 12.2d y 12.2f).

Los martinetes de vapor tienen un martillo que es levantado por la presión de éste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presión del vapor. Puede sustituirse el vapor por aire comprimido. Si la caída se debe solamente a la gravedad, el martinete se llama de acción sencilla (fig. 12. 5a). Si la presión del vapor o del aire se suma a la energía hacia abajo, el martinete, dependiendo de los detalles de su construcción, se llama de doble acción o diferencial. También se usan martinetes hidráulicos de acción diferencial.

El martillo de los martinetes del tipo Vulcan (tabla 12.2), como el martinete de acción sencilla mostrado en la fig. 12.5a, golpea un amortiguador colocado en la base del martinete.

El objeto original del amortiguador era prolongar la vida del martillo reduciendo los esfuerzos de impacto. En otros martifletes, notablemente en el tipo MKT, el martillo pega directamente en la base o yunque. La cabeza del mismo pilote está protegida por un cabezote para hincar, suspendido de la base del martinete y sus dimensiones están de acuerdo con las del pilote. Entre el cabezote y el pilote puede colocarse también un amortiguador. Estos varios elementos no solamente protegen la cabeza del pilote de los esfuerzos excesivos, sino que también tienen una influencia importante en las ondas de esfuerzo desarrolladas en el pilote durante el hincado. La selección de amortiguadores adecuados afecta las caractenstacas de hincado de un pilote, la profundidad a la que puede hincarse y, en cierto grado.

La clasificación de un martinete se basa en la energía total por golpe; en un martillo de gravedad, la energía es el producto del peso WH del martillo por la altura de caída H. La energía se pierde debido al rozamiento en las guías del martillo. La eficiencia del martinete se define como la energia producida en el impacto, dividida entre la energía total. Los martinetes de vapor, para su mayor eficiencia, deben funcionar a la presión para la que fueron proyectados. La eficiencia disminuye mucho cuando las presiones son bajas. Por otra parte, cuando la presión es muy alta, hace que el martinete rebote en el pilote, lo que daña al equipo.

Aun con la presión apropiada, la eficiencia de los martinetes de vapor con buen mantenimiento, como aparatos para generar y transmitir energía, es del orden de 70 por ciento.

Los pesos de los martillos, las alturas de caida, y otras informaciones pertinentes de los martinetes de vapor de acción sencilla, comúnmente usados, se dan en la tabla 12.2, junto con los otros datos que conciernen a los martinetes de doble acción y de acción diferencial, que apliquen una energía comparable. Los martinetes que aplican las energías mayores usualmente se emplean con los pilotes más pesados y más largos. Para trabajos especiales, como el hincado de pilotes de gran longjtud y grandes diámetros para las plataformas de perforación en alta mar, se fabrican martinetes que aplican energías desde 7000 a más de 25000 Kg-m, que rara vez se usan en las cimentaciones ordinarias.

 Figura 12.5 a) Croquis de un martinete de vapor de acción sencilla b) Martillo diesel de extremo abierto c) Martillo diesel de extremo cerrado.



                            Tabla 12.2 Propiedad de Martinetes Comunes para Hinca de Pilotes.



Los martinetes diesel son de dos tipos, de extremo abierto (fig. 12.5b) y de extremo cerrado (fig. 12.5c). En la base de la cubierta de ambos tipos, entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque está una cámara, dentro de la cual se produce la explosión del combustible y la compresión de los gases que levantan el martillo. En los martinetes de extremo abierto, el martillo cae por gravedad y aplica energía al yunque por impacto directo. Sin embargo, al descender, se inyecta combustible en el espacio conocido como cámara de combustión, entre el martillo y el yunque. Aproximadamente en el instante del impacto, el combustible se enciende y nuevamente levanta el martillo. Durante un tiempo significativo, la presión de Los gases en combustión también actúan sobre el yunque y aumenta la magnitud y duración de la fuerza impulsora. A este respecto, las características para el hincado de los martinetes diesel difieren apreciablemente, de las que tienen los martinetes de gravedad o de vapor.

En los martinetes de extremo cerrado, la cubierta se extiende sobre el cilindro para formar una cámara de rebote, en la que se comprime el aire al subir el martillo. El aire comprimido funciona como un muelle que limita la subida del martillo, acortando por lo tanto su carrera. Regresa su energía almacenada al martillo en la carrera hacia abajo. Debido a que la carrera es más corta, aumenta el número de golpes por minuto con respecto a los martinetes de extremo abierto.

La energía aplicada por varios de los martinetes diesel comúnmente usados se da en la lista de la tabla 12.2.

viernes, 26 de octubre de 2012

Equipo para el hincado de pilotes.

Los pilotes se hincan comúnmente por medio de un martinete, ocasionalmente, mediante un generador de fuerzas vibratorias. El martinete funciona en medio de un par de guías paralelas o correderas suspendidas de una grúa elevadora estándar. En la parte inferior, las guias se conectan a la base de la grúa por medio de un miembro hori zontal, conocido como marcador. El marcador puede alargarse o acortarse para permitir el hincado de pilotes inclinados y también para poner a plomo las guias en el sitio de un pilote vertical. Al martinete lo guían axialmente rieles incorporados en las guias.

INSTALACIÓN DE PILOTES.

Equipo para el hincado de pilotes.  Los pilotes se hincan comúnmente por medio de un martinete, ocasionalmente....

Martillos de impacto.  Originalmente, las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caían desde el extremo superior de las guías a la cabeza del pilote....

Piloteadoras vibratorias. Los pilotes también se hincan valiéndose de generadores de fuerza que consisten en un peso estático y en un par de pesos excéntricos que giran en sentido contrario....

Resistencia al hincado. Los pilotes que se hincan por medio de martinetes de impacto, ordinariamente se clavan hasta obtener una resistencia que se mide por el número de golpes necesarios para la penetración en los últimos dos o tres centímetros....

Chiflones barrenas y pulsetas. Si los pilotes deben atravesar estratos compactos de arena o grava, con objeto de pasar a depósitos inferiores suaves, puede aflojarse la arena o la grava con chiflones. En este procedimiento, se descarga un chorro de agua cerca de la punta o a los costados del pilote con un tubo de 5 a 7.5 cm de diámetro. La bomba para los chiflones debe ser capaz de....

Perforacón previa al hincado. Cuando se hincan los pilotes a través de arcilla plástica saturada, desalojan un volumen de suelo que puede ser igual al de los pilotes. Este desalojamiento usualmente produce una elevación del terreno que puede levantar las estructuras adyacentes o los pilotes ya hincados....

martes, 23 de octubre de 2012

Pilotes de acero.

Se utilizan mucho como pilotes los tubos de acero, que usualmente se llenan de concreto después de hincados, y los perfiles de acero en H cuando las condiciones requieren un hincado violento, longitudes desusadamente grandes, o elevadas cargas de trabajo por pilote.

Los pilotes de perfiles de acero en H penetran en el terreno más fácilmente que otros tipos) en parte porque desalojan relativamente poco material. En consecuencia 1 se usan frecuentemente para alcanzar un estrato de gran capacidad de carga a gran profundidad. Si el hincado es difícil, y especialmente si el material superior contiene obstrucciones o gravas gruesas, es probable que los patines se dañen y los pilotes se tuerzan o se doblen. Pueden producirse pocos defectos serios si pueden notarse los síntomas durante el hincado. Cuando las condiciones sugieran la posibilidad de estos daños, las puntas de los pilotes deben reforzarse con medidas tales como la mostrada en la fig. 12.4a. Además, como los pilotes en 1-1 sólo se dañan si los esfuerzos de hincado son excesivos, debe darse atención especial al análisis de los esfuerzos dinámicos realizados por medio de la ecuación de la onda (art. 12.5). Utilizando estos análisis puede elegirse el martillo, el amortiguador, y el pilote, de manera que formen un sistema compatible en el que, y con la adecuada supervisión de campo, los esfuerzos de hincado puedan mantenerse menores que los que causen daño.

Figura 12.3  Ejemplos de pilotes precolocados a) Tipo comunmente usado para caballetes de puente 
b) Seccional con conexiones hechas soldando el mango a la tiea de acero después de insertar la siguiente sección  c) Pilote seccional preesforzado con conexiones hechas introduciendo un caquillo apretado de acero en un conector ligeramente cónico.

El diámetro de los pilotes de tubo varía usualmente de 25 a 75 cm. El espesor de las paredes rara vez es inferior a 2.5 mm, y usualmente, se hincan tubos con espesores hasta de 4.5 mm con mandril. Si el espesor de las paredes excede de 2.5 a 3.2 mm, puede considerarse que el acero participa con el concreto en el soporte de las cargas estructurales. Si los pilotes se hincan con el extremo abierto, deben limpiarse antes de llenarlos de concreto. Ordinariamente, están cerrados en el extremo inferior, casi siempre con una placa, como se muestra en la fig. 12.4b. Los cierres más elaborados, como las puntas cónicas, rara vez presentan ventajas importantes. En unos cuantos suelos, como las arcillas plásticas firmes, debe quitarse la parte volada de la placa. Como los pilotes de tubo pueden revisarse después de hincados, se identifican los pilotes dañados, y, si no es posible repararlos, pueden rechazarse.

Los pilotes de acero están sujetos a la corrosión. El deterioro es usualmente insignificante, si todo el pilote está enterrado en una formación natural, pero puede ser intenso en algunos rellenos debido al oxígeno atrapado. Si los pilotes se prolongan hasta el nivel del terreno, o más arriba del mismo, las zonas inmediatas, arriba y abajo del nivel del suelo son especialmente vulnerables. Además, puede esperarse un ataque intenso entre los niveles de las mareas del agua del mar, y arriba de la alta marea  ,donde el pilote queda sujeto al ataque de sales. Posiblemente sea necesario consultar especialistas para determinar la posibilidad de daño y para elegir métodos de defensa apropiados. Los recubrimientos epóxicos son efectivos y no se dañan con facilidad con el hincado. Asimismo, una buena proteccion es recubrir las zonas vulnerables con concreto.

Tabla 12.1  Variación Ordinaria de las Cargas de Trabajo en Pilotes Hincados

Las especificaciones incluyen usualmente tolerancias sobre la verticalidad y lo recto de los pilotes hincados, pero como cosa práctica, la inspección para juzgar si se ha cumplido con ellas, sólo es posible si los pilotes son huecos. Por lo tanto, los pilotes de tubo y los de acero hincados con mandril pueden inspeccionarse, pero los pilotes de madera, los de sección en H, y la mayor parte de los pilotes de concreto precolados no pueden. No existen evidencias de que una desviación de la verticalidad de 5 o 10 por ciento de La longitud del pilote sea dañina, ni de que una considerable curvatura libre de dobleces bruscos sea perjudicial, aun en suelo blando, si la punta del pilote queda dentro de los limites establecidos para la verticalidad. Como muchos pilotes que no pueden inspeccionarse, indudablemente se han desviado mucho de su posición teórica y sin embargo se han aceptado, es irrazonable imponer penas por restricciones demasiado severas para los pilotes que es posible examinar.

Figura 12.4  a) Refuerzo para la punta de pilote H. b) Placa para cerrar la punta de un pilote de tubo.

viernes, 19 de octubre de 2012

Pilotes de concreto.

Poco después de 1900, se idearon varios tipos de pilotes de concreto. Desde entonces, han aparecido numerosas variantes, y en la actualidad se dispone de una gran variedad de pilotes entre los cuales el ingeniero puede elegir el que mejor se adapte a una obra determinada. Los pilotes de concreto pueden dividirse en dos categorías principales, colados en el lugar y precolados. Los colados en el lugar pueden subdividirse en pilotes con y sin ademe.

El concreto de un piloce con ademe se cuela dentro de un molde, que usualmente consiste en un forro de metal o tubo delgado que se deja en el terreno. El forro puede ser tan delgado que su resistencia se desprecia al valuar la capacidad estructural del pilote, pero, sin embargo, debe tener la resistencia suficiente para que no sufra colapso bajo la prtsión del terreno que lo rodea antes de que se llene con concreto. Los forros muy delgados y los tubos no pueden hincarse sin estar soportados en el interior por un mandril, que en sí es una fuente de gastos y, cuando menos a veces ocasiona dificultades de construcción. De los diferentes tipos de pilotes de concreto hincados con mandril que se usan en Norte América, tres se ilustran en las figs. 12.2a a 12.2c. El pilote mostrado en la fig. 12.2d es una modificación de un pilote sin ademe y se describe en el párrafo siguiente. El forro mostrado en la fig. 12.2e es lo suficientemente grueso como para permitir que el pilote se hinque sin mandril.

La supresión del ademe o forro reduce el costo de los materiales que se utilizan en el pilote; por lo tanto, hay incentivos económicos en el desarrollo de pilotes sin ademe. Varios de los primeros tipos se formaron hincando un tubo abierto en el terreno, limpiándolo, y llenando la perforación de concreto al ir sacando el tubo. Estos pilotes, frecuentemente tenían imperfecciones y aun discontinuidades, y actualmente se emplean medios mis convenientes para asegurar la continuidad del concreto. Por ejemplo, al formar el pilote sin ademe tipo Franki (fig. 12.2f), se deja caer directamente un martinete de gravedad en una masa de concreto en la parte inferior del tubo de hincado; el rozamiento entre el concreto y el tubo, hinca el tubo en el terreno.

Cuando se ha alcanzado la profundidad necesaria, se levanta ligeramente el tubo de hincado y se sostiene para que no penetre más al alimentar concreto, en tanto que el martillo sigue golpeando para que e] concreto penetre en el suelo y forme un pedestal. Luego se saca el tubo progresivamente mientras se inyectan cantidades adicionales de concreto, compactándolo para ir formando el fuste del pilote, que presenta una superficie exterior áspera donde queda en contacto con el suelo. La variante con ademe (fig. 12.2d) se forma de la misma manera hasta que se crea el pedestal. Luego, se inserta un forro de acero corrugado en el tubo para hincar, se coloca un tapón de concreto en el fondo del forro, sobre el pedestal, y se hinca para que arrastre al forro dentro de la parte superior del pedestal aun sin fraguar. Se saca el tubo para hincar y el resto del forro se llena de concreto.

La instalación de pilotes colándolos en perforaciones previas en vez de hincarlos, es semejante a la de las pilas y se trata en el cap. 13. Existen varios tipos hibridos, tales como los que se forman bombeando concreto a presión a través del vástago hueco de una barrena, con la cual se ha perfo rado, en tanto que la barrena se va extrayendo del suelo.

Figura 12.2. Ejemplos de pilotes colados en el lugar. a) Pilotes Raymond córiicos escalonados hincados con mandril. b) Pilotes Armco de tubo de pared delgada, hincados con un vástago. con el extremo cerrado por una punta precolada c) Pilotes tipo Cobi, cilíndricos. corrugados. de paredes delgadas, hincados conmandril que se aprieta contra el tubo por medio de aire comprimido. d) Pilote ademado de Franki hincado por medio e un martinete de gravedad (JIIC cae en el concreto fresco que esti dentro del ademe. e) Pilote Union Metal Monotube que se hinc-a sin mandril. f,) Pilote Franki no ademado.




Al elegir entre la gran variedad de pilotes colados en el lugar, el ingeniero necesita tener un conocimiento detallado, sobre las caracteflsticas y dimensiones de los pilotes disponibles, y una actitud escéptica hacia todas las operaciones realizadas en condiciones en las cuales no es posible hacer una inspecci6n directa. Ese conocimiento puede obtenerse parcialmente de los propios contratistas de pilotes.

Los pilotes precolados de concreto se fabrican de muchas formas. Un tipo usado comúnmente para los caballetes de los puentes, y ocasionalmente en los edificios, se ilustra en la fig. 12.3a. Estos pilotes deben reforzarse para soportar el manejo hasta que están listos para hincarse, y deben estar reforzados para resistir los esfuerzos causados por el hincado. Si se ha subestimado La longitud necesaria, resulta muy dificil prolongarlos. Si la longitud se ha sobrestimado, el cortarlos es caro. Por el contrario, los pilotes seccionales precolados (fig. 12.Sb) pueden variar su longitud fácilmente.

Los pilotes precolados pueden ser también preesforzados. Con el preesforzado se trata de reducir las grietas producidas por tensión durante su manejo e hincado, y de proporcionar resistencia a los esfuerzos de flexión. Los pilotes preesforzados de una pieza tienen las mismas desventajas que los pilotes ordinarios, si sus longitudes se estiman mal. Los pilotes preesforzados seccionales (fig. 12.3c), obvian esta dificultad. Se han desarrollado pilotes huecos cilindricos preesforzados de concreto centrifugado con diámetros hasta de 1.5 m o más, y espesor de paredes de 10 a 15 cm, para elevadas capacidades; se usan bastante para pilas de puentes.



Como la mayor parte de las variantes de los pilotes de concreto pueden hincarse hasta alcanzar una alta resistencia sin daño, usualmente es posible asignarles mayores cargas admisibles que a los pilotes de madera (tabla 12.1). Bajo condiciones ordinarias no están sujetos a deterioro y pueden usarse arriba del nivel del agua freática. Elevadas concentraciones de sales de magnesio o de sulfato de sodio (más de 1000 ppm de SO en el agua de los poros) pueden producir deterioro y requerir precauciones especiales o la selección de un material diferente. Las sales en el agua de mar y la humedad marina, atacan el refuerzo en los pilotes a través de las grietas en el concreto; al forrnarse el óxido, el concreto se desconcha. La mejor protección contra ello es usar un concreto que sea denso y de alta calidad. El deterioro de los pilotes de concreto preesforzado no es tan rápido, porque las grietas de tensión se reducen al mínimo.



Figura 12.3. Ejemplos de pilotes precolaclos. a) Tipo comunmente usado para caballetes de puente. b; Seccional (Fuentes) con conexiones hechas soldando el mango a la tira de acer después de insertar la siguiente sección, c) Pilote seccional preesforzado (Brunspile) çon conexiones hechas introdtwiendo un casquillo apretado de acero en un conector ligeraniente cónico.

lunes, 15 de octubre de 2012

Pilotes de madera.

Desde el imperio romano quedó bien establecido el uso de troncos de árboles como pilotes; los detalles de las cimentaciones piloteadas fueron descritos por Vitruvio en el año 58 D.C. Probablemente, los pilotes de madera son el tipo que más se usa en todo el mundo. Bajo muchas circunstancias, proporcionan cimentaciones seguras y económicas. Su longitud está limitada por la altura de los árboles disponibles; son comunes los pilotes de longitudes de 12 a 18 m, en tanto que longitudes mayores no pueden obtenerse económicamente en todas las regiones.

Los pilotes de madera no pueden sopor. t.ar los esfuerzos debidos a un fuerte hincado, en ocasiones necesario para penetrar mantos muy resistentes. Pueden reducirse los daños a las puntas usando regatones de acero, pero, para un tipo dado de martinete, el peligro de romper los pilotes puede reducirse mucho únicamente limitando el esfuerzo inducido en la cabeza del pilote y el número de golpes del martillo. Los pilotes de madera no pueden hincarse en suelos de elevada resistencia sin sufrir daño; por lo tanto, rara vez se usan para cargas mayores de 30 toneladas; en muchas localidades la carga de trabajo está restringida a 25 toneladas o menos.

Aunque los pilotes de madera pueden durar indefinidamente cuando están rodeados permanentemente por un suelo saturado, están sujetos a pudrirse arriba de la zona de saturacion, En algunas localidades, pueden dañarse o destruirse por insectos como las termitas. La vida de los pilotes de madera, arriba del nivel del agua puede aumentarse mucho tratándolos a presión con creosota. La duración efectiva con este tratamiento todavía no se ha determinado bien, pero se sabe que excede a los 40 años.

Los pilotes de madera en aguas estancadas o saladas también están sujetos al ataque por varios organismos marinos como el teredo y la limnoria. El deterioro puede ser completo en unos cuantos años o, en condiciones extremadamente desfavorables, en unos cuantos meses. El tratamiento químico no parece ser muy efectivo. Por lo tanto, los pilotes de madera no deben usar- se donde queden expuestos a aguas saladas abiertas, a menos que se compruebe mediante investigaciones completas, que no existen organismos destructivos.

viernes, 12 de octubre de 2012

Tipos de pilotes: Clasificación.

Los pilotes se construyen en una gran variedad de tamaños, formas, y materiales para adaptarse a muchos requisitos especiales, incluyendo la competencia económica. Aunque su variedad desafia las clasificaciones sencillas, pueden estudiarse desde el punto de vista de los principales materiales de que están hechos. Que incluyen la madera, el concreto, y el acero.

Pilotes de madera.
Pilotes de concreto.
Pilotes de acero.
Pilotes compuestos. Ocasionalmente, los pilotes se fabrican uniendo secciones su periores e inferiores de materiales diferentes, como concreto arriba del nivel de las aguas freáticas y madera sin tratar debajo. El costo y la dificultad para obtener una junta aceptable ha sido la causa del abandono casi total de este tipo de construcción en los Estados Unidos y Canadá. Por otra parte, se dispone de una gran variedad de pilotes que consisten de varias combinaciones de forros, tubos y otros componentes.



lunes, 8 de octubre de 2012

Cimentaciones Piloteadas: Función de los pilotes.

Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaila normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten a material más adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes o pilas. La diferencia entre estos elementos es algo arbitraria. Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña, comparada con su longitud, y usualmente se instalan utilizando una piloteadora que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro. Las pilas, por otra parte, tienen usualmente una sección transversal mayor, siendo cada una de ellas capaz de transmitir toda la carga de una sola columna al estrato de apoyo.

Las columnas con poca carga pueden, en algunos casos, necesitar un solo pilote. Sin embargo, ya que en las condiciones del trabajo de campo, la posición real de un pilote puede quedar a varios centímetros de la posición proyectada, difícilmente pueden evitarse las cargas excéntricas. En consecuencia, las cabezas de los pilotes aislados usualmente se arriostran en dos direcciones por medio de contratrabes (fig. 12.1a). Si sólo se necesitan dos pilas, las cabezas se unen con un cabezal de concreto, siendo arriostradas solamente en una dirección, perpendicular a la linea que une los dos pilotes (fig. 12.1 b). Los grupos que contienen tres o más pilotes están provistos de cabezales de concreto reforzado, como se muestra en la fig. 12.1 c, y se consideran estables sin apoyarlos con contratrabes.

También pueden usarse pilotes verticales para resistir cargas laterales; por ejemplo, debajo de una alta chimenea sujeta al viento. Comparada con la capacidad axial, la capacidad lateral es usualmente pequeña. Cuando es necesario soportar grandes cargas laterales, pueden usarse pilotes inclinados (fig. 12.1 d). Las inclinaciones de 1 horizontal a 3 vertical representan aproximadamente la mayor inclinación que puede obtenerse con el equipo ordinario para hincado. La economía favorece usualmente las menores inclinaciones, aunque tenga que usarse un mayor número de pilotes.


Figura 12.1  a) Pilote individual soportado por contratrabes en dos direcciones b) Grupo de dos pilotes apoyado en contratrabes en la misma direccion c) Cabezal sinapoyo lateral para un grupo de tres pilotes d) Uso de pilotes inclinados para muros de contencion

jueves, 4 de octubre de 2012

Determinación de las dimensiones y detalles de los elementos de la cimentación.

El piso de la estructura ilustrado en la fig. 11.1, está situado aproximadamente a 1.50 m arriba de la rasante que rodea el edificio. La diferencia de altura se obtiene por medio de un terraplén compactado, que soporta no solamente el piso, sino también las zapatas interiores. La parte inferior del muro exterior de la estructura sirve para contener esta porción del relleno. Si se ha eliminado la posibilidad de que ocurran asentamientos, todos estos elementos estructurales pueden construirse con dimensiones en las que no se tomen en cuenta dichos asentamientos.

El piso de la planta baja de una estructura como ésta consiste invariablemente en una losa de concreto (fig. 11.1). En bodegas o edificios industriales, el piso puede estar sujeto a cargas distribuidas muy pesadas y a cargas concentradas de las ruedas de las carretillas elevadoras. Por otra parte, si la estructura tiene solamente un piso, las zapatas soportan columnas sujetas a poco más que el peso del techo y posiblemente, a cargas ocasionales de nieve. Así, el piso puede considerarse como el elemento de carga principal. Las zapatas pueden desplantarse en excavaciones de poca profundidad de manera que las caras superiores de las zapatas formen parte del piso, como se muestra en la fig. 11 .4a. Como alternativa, la losa del piso puede colarse directamente en el lecho superior de las zapatas (fig. 11.4b). Las zapatas desplantadas a varios metros abajo del nivel del suelo (fig. 11 .4c), requieren la compactación de los rellenos que quedan debajo del piso. En este último caso, el grado de compactación obtenido arriba de la zapata suele diferir del obtenido en el terreno adyacente, especialmente cerca de las columnas, por lo que es dificil de evitar el agrietamiento del piso; en consecuencia, son preferibles las disposiciones mostradas en las figs. 11.4a y 11 .4b. Por supuesto, las zapatas exteriores deben llevarse a un nivel inferior al de congelación y no podrá evitarse la colocación del piso adyacente sobre relleno. El relleno requiere una cuidadosa compactación para dar el soporte adecuado para la losa del piso cercana al muro exterior.


Figura  11.4  Disposiciones comunes de las zapatas interiores con respecto a la losa de piso.

lunes, 1 de octubre de 2012

Cimentaciones sobre Rellenos Compactados: Consideraciones para el proyecto.



En la fig. 11.1, se ilustran las principales consideraciones para el proyecto de una estructura apoyada en un relleno. Se supone que se va a apoyar un edificio industrial ligero de un piso en un bajío que cubre un depósito profundo de suelo compresible. Antes de construir el propio edificio, se eleva la rasante de toda el área varios metros con un terraplén compactado. Se construye un terraplén adicional para soportar el piso, situado aproximadamente a 1.5 m arriba del nivel del terreno circundante, a una altura conveniente para descargar directamente mercancías de los furgones del ferrocarril o de los camiones de carga. Las columnas se desplantan sobre zapatas apoyadas en el relleno.

En estas condiciones, el relleno es el apoyo local inmediato para las zapatas de cimentación, muros de contención y pisos del edificio. Si la construcción del terraplén y su compactación se controlan correctamente, es probable que el relleno resulte más resistente y menos compresible que la mayor parte de los depósitos naturales. En este sentido, es un excelente material de cimentación. Por otra parte, el mismo terraplén aplica una carga importante sobre el suelo compresible inferior. Por ejemplo, el terraplén de 1 :50m construido dentro de los muros de contención, puede añadir una carga del orden de 3000 kg/m2 sobre el área de la estructura, carga que es aproximadamente igual a la producida por un edificio para oficinas de 5 pisos, sin sótano; o por uno de 15 pisos con sótano. Además, debido a que la carga se distribuye en un área grande, se produce un aumento de esfuerzos correspondiente en todo el espesor del depósito compresible. Así, aunque el relleno es un excelente apoyo para las zapatas y los pisos, puede producir asentamientos perjudiciales en toda el área, incluyendo el edificio construido arriba. Bajo estas circunstancias, ningún refinamiento empleado en la distribución o en el proyecto de las mismas zapatas puede mejorar apreciablemente el mal funcionamiento de la estructura. 


Figura 11.1  Sección transversal en un edificio para industria ligera sobre suelo compactado.



El proyecto de una estructura apoyada en un terraplén, ha de contemplar dos etapas. La primera es determinar si el peso del terraplén y del edificio producirá asentamientos excesivos a gran profundidad. Si este es el caso, deberán tomarse medidas para evitar el asentamiento o sus consecuencias, o inclusive, puede considerarse que el lugar no sirve para el objetivo planeado. Solamente en el caso de que las consecuencias perjudiciales de los asentamientos a gran profundidad puedan aceptarse o eliminarse, debe emprenderse la segunda etapa del proyecto. El asentamiento de los materiales blandos inferiores puede entonces ignorarse, y a las cimentaciones se les darán las dimensiones de acuerdo con las características del relleno, considerando debidamente la resistencia del suelo que está debajo del terraplén.