jueves, 31 de enero de 2013

Desplazamientos Debidos al Hincado de Pilotes.

Cuando se hincan pilotes en materiales sueltos sin cohesión, es probable que la superficie del terreno se asiente, aun cuando ci volumen de los pilotes pueda representar una fracción apreciable del volumen del subsuelo. En la mayor parte de los otros materiales, el hincado de un pilote probablemente se asocie al desalojamiento de un volumen de material igual, o algo menor que el del pilote. Cuando se hincan muchos pilotes en una cimentación, especialmente si su separación es pequeña, la superficie del terreno puede levantarse hasta varios dedmetros. El levantamiento puede extenderse a distancia considerable de las fronteras del grupo de pilotes. Las estructuras situadas dentro de esta distancia se desalojan hacia arriba.

En algunos casos, especialmente si los suelos son limosos, los elevados esfuerzos que se producen en la masa del suelo debido a la introducción de los pilotes, producen una intensa y rápida consolidación, en la que el levantamiento, es seguido por asentamiento al cabo de unos cuantos días. En materiales menos permeables como las arcillas, es probable que una porción considerable del levantamiento sea permanente.

El desplazamiento asociado al hincado de los pilotes se acompaña también de movimientos laterales. Las estructuras lo calizadas cerca de los pilotes se desalojan. En algunos casos, el desplazamiento puede ser muy importante. Por ejemplo, puede hincarse un gran número de pilotes detrás de un malecón cercano a un río con cauce relativamente profundo. La resistencia de un malecón a moverse hacia afuera, usual mente es pequeña. La mayor parte del desalojamiento debido al hincado de los pilotes, se reflejará en movimientos laterales del malecón. La mayor parte de los desalojamientos debidos al hincado de los pilotes estará representada por movimientos laterales en el malec6n. La invasión de las estructuras en los cauces de los ríos, ocasionada por esta razón, en muchos casos, llega a ser de 30 cm o mas.

lunes, 28 de enero de 2013

Importancia de las Observaciones de Campo para el Control de las Operaciones de Construcción.

Importancia legal de las observaciones. En el pasado frecuentemente se ignoré lo inevitable de cierta cantidad de asentamiento o bufamiento inherente a las operaciones de construcción. Los contratistas e ingenieros consideraban poco prudente admitir la influencia de sus operaciones en las estructuras vecinas. Se han escrito numerosas especificaciones en las que se estipula que las excavaciones deben efectuar- se de manera que no ocurran asentamientos en los suelos vecinos. Si no se recibían quejas de los propietarios de las propiedades vecinas, generalmente se suponía que se había cumplido con estas recomendaciones. Por otra parte, si hay reciamaciones, el tema se presta a grandes diferencias de opinión, con respecto a la magnitud del asentamiento y del daño debido a él.

Más recientemente, se ha hecho costumbre que el ingeniero responsable de una construcción, el contratista, o ambos, fijen puntos de referencia, no solamente dentro de los límites de su propiedad, sino tambi€n en estructuras pertenecientes a vecinos. Las observaciones que se hagan en estos puntos de referencia frecuentemente son suficientes para indicar la tendencia de los movimientos. En igual forma, los propietarios vecinos, comúnmente emplean ingenieros independientes para que observen los movimientos de sus estructuras. Si ocurre dafio, los hechos del caso pueden determinarse fácilmente y generalmente puede llegarse a un arreglo justo sin costosos litigios.

Observaciones para mejorar la técnica. Las observaciones de los asentamientos, de los bufamientos, y de los movimientos laterales pueden servir para otro objeto vital, especialmente cuando se combinan con un registro cuidadoso de los detalles del procedimiento de construcción. Sirven como indicación de técnicas inadecuadas de excavación, apuntalamiento o hincado de pilotes. Si los asentamientos son consistentemente mayores que los que se han observado en conexión con obras semejantes, en condiciones de suelo parecidas, puede deducirse que el método de construcción no se está siguiendo en la forma más adecuada. Pueden probarse variaciones en la técnica y juzgarse sus méritos sobre la base de los cambios en las tendencias de los asentamientos. Adoptando las técnicas q’!e conduzcan a reducciones en el asentaniiento y desechando las que conduzcan a aumentos, puede reducirse el asentamiento a la mínima expresión compatible con el método de construcción.

En muchos casos, las medidas de las deflexiones de los miembros de un sistema de apuntalamiento, o la medida de las cargas en estos miembros, ha permitido hacer sustanciales reducciones en el costo de la construcción, y al mismo tiempo, reducir los asentamientos correspondientes. Por lo tanto, las observaciones sistemáticas de este tipo resultan casi siempre económicas. Tienen la ventaja adicional, que condiciones imprevistas que pudieran producir un desastre, con seguridad están precedidas por aumentos aparentemente inmotivados en las deflexiones o en la presión. Con un sistema de alarma adecuado, puede investigarse la causa de los aumentos y tomarse los remedios adecuados antes de que surjan las dificultades.

viernes, 25 de enero de 2013

Recimentación de una Estructura Existente.

En algunos casos, es necesario reemplazar o reforzar la cimentación de una estructura existente. A la operación de construir nuevas cimentaciones permanentes se le llama recirnentación. La recimentación es una técnica que practican especialistas, pero un cierto grado de conocimiento y familiarización con los métodos de recimentación y sus procedimientos, es una parte esencial del conocimiento de todo ingeniero especialista en cimentaciones. Una de las formas más sencillas de recimentación consiste en reemplazar la zapata de un muro, por otra a mayor profundidad. Los muros de mampostería o de concreto pueden soportar temporalmente huecos en su cimentación. Por lo tanto, es posible construir un foso a un lado del muro a una profundidad correspondiente a la base de la nueva cimentación, excavar debajo de

 las zapatas antiguas una longitud de 1 a 2 m, y construir un corto tramo de la nueva zapata en este espacio. Después de completar este tramo, puede hacerse otra sección adyacente.

Si el muro es incapaz de soportarse por si mismo, pueden hacerse agujeros atravesando el muro, e insertar vigas horizon tales como se muestra en la fig 15.1b. Estos apoyos, conocidos como traviesas,, descansan en ambos extremos en zapatas y gatos. Así, la traviesa es una forma de puntal. Mientras el muro está apoyado en la viga, puede construirse su nueva cimentación. De la misma manera, estas vigas pueden usarse para soportar columnas que se estén recimentando.

 Métododos de apuntalamiento a) con ranuras en la pared b) Viga atravesada
FIGURA 15.1 Métododos de apuntalamiento a) con ranuras en la pared b) Viga atravesada

En muchos casos, las cimentaciones de las estructuras construidas han resultado inadecuadas y ha sido necesario darles un nuevo apoyo a una profundidad mucho mayor que la de las zapatas originales. El apoyo consiste usualmente en pilas excavadas a mano o en pilotes. Pueden hincarse con gatos vigas H o tubos de acero en el terreno en tramos cortos contra la reacción del peso de la zapata.

La transferencia de la carga de los puntales o de los apoyos existentes a las nuevas cimentaciones, produce mevita blemente una defoimación o asentamiento en la nueva cimentación. Este asentamiento puede agrietar la estructura. Puede reducirse o eliminarse el asentamiento, preesforz ando la nueva cimentación, usualmente mediante gatos colocados contra la reacción de la estructura construida. Cuando la carga está todavía en los gatos, se insertan cunas para mantener las umdades sujetas a esfuerzo. Se quitan luego los gatos, y el espacio que ocupaban se llena con concreto.

Los métodos de recimentación son frecuentemente elaborados y bastante caros. La posibilidad de que una estructura tenga que ser recimentada como resultado de construcciones adyacentes, con frecuencia conduce inicialmente al uso de cimentaciones profundas para una estructura que podría soportarse adecuadamente a un nivel superior si no fuera a sufrir alteraciones.

lunes, 21 de enero de 2013

Apuntalamiento - Cimentaciones.

Cuando se realizan excavaciones abajo del nivel de la cimentación de estructuras adyacentes, usualmente es necesario soportarlas temporalmente. La instalación de apoyos temporales se llama apuntalamiento.

En uno de los métodos de apuntalamiento, se labran en las paredes de los edificios vecinos, ranuras en las que se insertan postes inclinados para soportar el peso de la parte del muro que queda arriba de los apoyos, (fig. 15.la). Las bases de todos los postes deben apoyarse sobre plataformas, semejantes a las usadas en los codales (fig. 8.1). Este método es adecuado solamente para estructuras sin importancia.



Se obtiene un mejor apoyo, cortando los muros o columnas en sus bases e insertando gatos entre las cimentaciones y los muros o columnas que soportan. Al progresar la excavación y producirse asentamientos en el suelo circundante, pueden ajustarse los gatos para mantener los muros o columnas a su nivel original.

Métodos de apuntalamiento a) Con ranura en la pared b) Viga atravesada.
Figura 15.1 Métodos de apuntalamiento a) Con ranura en la pared b) Viga atravesada.


Métodos comunes para apuntalar los frentes de las excavaciones poco profundas.
Figura 8.1 Métodos comunes para apuntalar los frentes de las excavaciones poco profundas.

jueves, 17 de enero de 2013

Fustes o Cuerpos de las Pilas.

Las dimensiones de la parte superior del cuerpo de una pila para un puente están determinadas por consideraciones practicas, como la magnitud de las reacciones en los apoyos, la distancia necesaria para la dilatación de la superestructura y la distancia entre armaduras o trabes. Frecuentemente, las pilas llevan en la parte superior, una corona que sobresale 15 cm de las aristas del cuerpo. Si la pila atraviesa una masa de agua, su forma debe hacerse aerodinámica abajo del nivel de las aguas máximas para evitar la formación de remolinos y la socavacion.

En las grandes latitudes, el tajamar de aguas arriba puede estar provisto de una arista inclinada para levantar y romper los bloques de hielo. Por cuestión de apariencia, algunas veces se da al cuerpo de las pilas un ligero escarpio.

Las pilas llenas, (fig. 14. 1a), se usan comúnmente en los puentes para ferrocarriles. Las dobles (figs. 14.lb y 14.lc) se adoptan para los puentes de las carreteras, aunque las del tipo b se usan también para ferrocarriles. Las pilas en T, (fig. 14.ld) son uno de los varios tipos que se usan para evitar los claros esviajados al pasar sobre vías de ferrocarril o carreteras.

Pilas de subestructura típica para puentes de ferrocarril y de carretera a) Pila llena b) y c) De dos cuerpos d) En forma de T.
Figura 14.1 Pilas de subestructura típica para puentes de ferrocarril y de carretera a) Pila llena b) y c) De dos cuerpos d) En forma de T.

La mayor parte de los puentes modernos son de concreto reforzado. Como protección contra lo elementos, algunas veces se usa un recubrimiento de mampostería, especialmente cerca de la superficie del agua.
Aunque las pilas de subestructura comúnmente se consideran como parte de la  misma, no son parte de la cimentación en el sentido de que su proyecto requiera considerar las propiedades de los materiales del subsuelo. Por lo tanto, ya no se considerarán más en este texto.

lunes, 14 de enero de 2013

Pilas Construidas en Perforaciones Ademadas y en Perforaciones Cilíndricas.

En otro tiempo se usaron perforaciones excavadas a mano con ademe de madera y todavía pueden usarse con ventaja, especialmente en las recimentaciones. El método mejor conocido se originó en Chicago en 1892 (General Wm. SooySmith, Stock Exchange). Es particularmente adecuado para arcillas sin inclusiones de agua. En el método de Chicago, se hace una perforación circular de cuando menos 1 m de diámetro, a mano, con una profundidad que varía de 0.5 a 2 m, lo que depende de la consistencia de la arcilla. Se ademan luego las paredes del agujero con tablas verticales, conocidas como forro. El forro se mantiene en su sitio por medio de dos anillos circulares de acero (fig. 13.1). Luego se continúa la excavación, hasta que se instalan otras tablas de forro y anillos. Cuando el agujero llega al estrato en el que se van a apoyar las cimentaciones, puede ampliarse el fondo o acampanarse para aumentar el área de apoyo. Los anillos y las tablas del forro se dejan en su lugar cuando el agujero se llena de concreto.
En Kansas City desde 1890, se construyeron pilas de cimentación con profundidades mayores de 15 m y de 1.40 de diámetro que atravesaron material de relleno y arcilla hasta una caliza; se construyeron en perforaciones hechas con herramientas mecánicas y ademadas (L. Curtis, City Hall). En el siguiente medio siglo, se hicieron intentos semejantes, pero en la actualidad, la mayor parte de las pilas que pasan a través o penetran en suelos cohesivos, se excavan por medio de máquinas montadas en camiones o en orugas (fig. 13.2), equipadas con barrenas rotatorias o cangilones provistos de cuchillas. Por medio de este procedimiento se han hecho agujeros de 0.30 a 3.50 m, a profundidades que sobrepasan los 30 m. Existen varios aditamentos para ampliar los fondos de las excavaciones en suelos duros, o para perforar en la roca. Cuando las perforaciones se llenan directamente de concreto, se llaman pilas coladas en el lugar sin moldes.

Método Chicago para hacer excavaciones para pilas.
Figura 13.1 Método Chicago para hacer excavaciones para pilas.

Si las condiciones del subsuelo son tan desfavorables que no permitan la instalación de cimientos por cualquiera de los métodos descritos en los párrafos anteriores, pueden instalarse tubos de acero de gran diámetro por un procedimiento en que se combinen los mctodos de hincado de pilotes y los de excavación abierta. Los tubos se hincan con los extremos abiertos, unos cuantos metros cada vez y se limpian por medio de chorros de aire, de agua, o herramientas de cable semejantes a las que se usan en la perforación por percusión. Estas perforaciones casi siempre se llevan hasta la roca. Comúnmente se continúan algo en ella por percusión o por rotación, antes de limpiar finalmente el  agujero y de llenarlo con concreto. Las pilas formadas por este método son caras, pero usualmente pueden soportar cargas muy elevadas y ser instaladas en casi todas las condiciones del subsuelo. El desarrollo de las pilas de tubo de gran diámetro, ha reducido mucho los casos en que podrían haberse empleado los métodos con aire comprimido.

Perforadora montada en orugas sacudiendo el suelo de la barrena después de haber excavado un agujero de 1.2m de diámetro.
Figura 13.2 Perforadora montada en orugas sacudiendo el suelo de la barrena después de haber excavado un agujero de 1.2m de diámetro.

jueves, 10 de enero de 2013

Pilas: Métodos de construcción.

Generalidades. Los métodos para construir pilas se dividen en dos grupos principales. En uno, se excava un agujero hasta el nivel de desplante de la cimentación y se construye la pila dentro del mismo. Usualmente, los lados de la excavación deben ademarse y apuntalarse para evitar el derrumbamiento. Estas perforaciones se dicen ademadas o entibadas, lo que depende de que el ademe se forme con forros metálicos cilindricos o sea de tableros o de tablestacas. Algunas veces, se estabiliza la perforación por medio de un liquido espeso en vez de ademe. Si la superficie del Lerreno está debajo del agua, la estructura que encierra el terreno que va a ocupar la pila se llama ataguía. Bajo la protección de la ataguía se hace la excavación hasta el nivel deseado y se construye la pila.

El otro método para construir pilas es utilizando cajones. Los cajones son cajas o cilindros que se hincan hasta su posición y constituyen la parte exterior de la pila de cimentación terminada. Para facilitar el hincado, el borde inferior del cajón está provisto de una cuchilla. El material que está dentro del cajón se extrae por dragado a través de la abertura en su extremo superior, o excavando a mano. El extremo inferior del cajón puede construirse formando una cámara hermética y Ilenarse con aire comprimido para expulsar el agua de un espacio en el que los obreros puedan trabajar. Este procedimiento se conoce con el nombre de método del aire comprimido y permite quitar los obstáculos que quedan debajo de la cuchilla y facilita la limpieza del fondo de la excavación. Sin embargo, es un riesgo para la salud de los trabajadores y debe evitarse cuando sea posible.

lunes, 7 de enero de 2013

Pilas de Cimentación.

En la ingeniería de cimentaciones el término pila tiene dos significados diferentes. De acuerdo con uno de sus usos, una pila es un miembro estructural subterráneo que tiene la función que cumple una zapata, es decir, transmitir la carga a un estrato capaz de soportarla, sin peligro de que falle ni de que sufra un asentamiento excesivo. Sin embargo, en contraste con una zapata, la relación de la profundidad de la cimentación al ancho de la base de las pilas es usualmente mayor que cuatro, mientras que para las zapatas, esta relación es comúnmente menor que la unidad.

De acuerdo con su segundo uso, una pila es el apoyo, generalmente de concreto o de mampostería para la superestructura de un puente. Usualmente, la pila sobresale de la superficie del terreno, y comúnmente se prolonga a través de una masa de agua hasta un nivel superior al de las aguas máximas. De acuerdo con esta definición, puede considerarse la pila en sí, como una estructura, que a su vez debe estar apoyada en una cimentación adecuada. Para evitar confusión, se usará el término de cuerpo de la pila para la parte que queda arriba de la cimentación. La base de ese cuerpo puede descansar directamente en un estrato firme, o puede estar apoyada en pilotes, o sobre  varias pilas de cimentación, como se definió en el párrafo anterior.

Un cuerpo de pila, situado en el extremo de un puente y sujeto al empuje de la tierra, se denomina un estribo.

No existe una clara diferencia entre las pilas de cimentación y los pilotes. Los tubos de acero de gran diametro que se hincan con el extremo inferior abierto, que se limpian después y se llenan de concreto, pueden en realidad considerarse como pilas o como pilotes. Los mismos tubos pueden considerarse como ademes o como cajones o cilindros de cimentación. La terminologla a este respecto difiere mucho en las diferentes localidades.

jueves, 3 de enero de 2013

Elección del Tipo de Pilote

La elección final del tipo de pilote para una obra la dictan las condiciones del subsuelo, las características de hincado de los pilotes, el probable comportamiento de la cimentación, y la economía. Las comparaciones económicas deben basarse en el costo de toda la cimentación y no únicamente en el costo de los pilotes. Por ejemplo, el costo de doce pilotes de madera con 18 toneladas de capacidad cada uno, puede ser menor que el de cuatro pilotes de concreto de 54 toneladas) pero el mayor tamaño del cabezal necesario para transmitir la carga de la columna a los pilotes de madera, puede aumentar el costo de la cimentación con éstos, hasta ser mayor que el de la cimentación con pilotes de concreto.