“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMATICO”
ALUMNO: YRAITA PEÑARÁN ABEL
DOCENTE
: ING. SOTELO URBANO JOHANNA DEL CARMEN
MONOGRAFIA: CAJONES DE CIMENTACIONES (CAISSONS)
UNIVERSIDAD: ULADECH - CATÓLICA
FACULTAD:
CICLO: INGENIERÍA CIVIL
CURSO: CONCRETO ARMADO I
CHIMBOTE - PERU
VIII
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL RESUMEN
Los Caissons son cimentaciones requeridas para soportar cargas horizontales o inclinadas adicionales a la carga vertical, en corrientes de agua de gran velocidad y profundas, como ocurre en las pilas para puentes sobre ríos que tienen que soportar una carga lateral por fuerza de viento en la súper estructura, de la tracción de los vehículos que usan el puente, de las corrientes en el río algunas veces de escombros flotantes o hielo. De los resultados del Estudio Geotécnico de la zona donde se cimentarán Puentes de profundidad y que se debe de atravesar suelos blandos y orgánicos hasta llegar a un suelo limo arenoso de compacidad media a compacta o donde la cimentación elegida desarrolle mayor resistencia a la fricción. Por lo mencionado se concluye que se debe cimentar sobre los suelos limo arenoso de compacidad media a compacta mediante cimentaciones profundas. En el desarrollo del trabajo se presenta la capacidad de carga de los caissons. Para las condiciones de diseño, los cálculos en la base del caissons se realizan asumiendo que se cimentaría sobre un suelo homogéneo conformado por limo arenoso, no plásticos, de compacidad media a compacta. En las condiciones actuales se analizaron dos casos debido a que el estrato portante no era un suelo homogéneo de espesor considerable para cumplir su función: el primero cuando un estrato de suelo friccionante descansa sobre suelo cohesivo y el segundo caso cuando la cimentación apoyada en arcilla firme se encuentra sobre arcilla blanda.
cimentaciones profundas. Palabras clave: caissons, construcciones, cimentaciones
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
2
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL SUMMARY
The Caissons are foundations required to support additional horizontal or inclined loads to load vertical, high-speed water currents and deep, like in piles for bridges over rivers that have to withstand a load side by the force of wind on the super structure, the traction of vehicles using the bridge, floating debris sometimes flows into the river or ice. The results of the Geotechnical study of the area where they built bridges of depth and that is through soft and organic soils up to a floor Sandy silt of compactness medium to compact or where chosen Foundation develop greater resistance to friction. The above is concluded that it must be based on the soils Sandy silt of compact through deep foundations Middle compactness. The development of the work presents the load capacity of the caissons. For design conditions, calculations based on the caissons are assuming that it is build on a homogeneous ground consisting of sandy silt, not plastics, medium-compact compact. Current conditions analyzed two cases since the bearing stratum was not a homogeneous soil of considerable thickness to fulfill its role: the first when a stratum of soil friction rests on cohesive soil and the second case when the Foundation supported by firm clay is found on soft clay.
Key words: caissons, constructions, deep foundations
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
3
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCION
Las estructuras se apoyan en el terreno, por lo que este pasa a conformar una parte más de la misma, debido a que el terreno por sus condiciones naturales, nat urales, presenta menos resistencia y mayor deformabilidad que los demás componentes que conforma la estructura, la edificación, por lo que no puede resistir cargas al igual que a estructura, debido a ello se busca implementar cierto artificio a la estructura que permita transmitir y repartir las cargas al terreno de una manera adecuada para que el mismo no falle o se deforme al exceder su resistencia puntual, este artificios son la cimentaciones o apoyos de la estructura. Estas cimentaciones o apoyos deben ser dimensionados en base a las características de terreno y de las cargas de la estructura, y las cuales son de distinto tipo de acuerdo a la utilidad que se busca y al comportamiento natural del terreno. Para fines del trabajo se desarrolla las cimentaciones directa abriendo preámbulo con que es una cimentación y cuál es la función que cumple, para luego si adentrarse en los distintos factores, parámetros, circunstancias, consideraciones especiales, calculo, interés entre otro, referente a las cimentaciones directa o superficiales, entendiendo que las misma son cimentaciones poco profunda, que reparten la cargas en un plano horizontal, utilizadas sobre todo cuando la características naturales del suelo permiten su aplicación. La presente monografía tiene como fin dar a conocer algunas definiciones de lo que es Cajones de cimentaciones (CAISSON), y a groso modo entender cuál es el proceso constructivo de la misma, entendiendo las diferencias de los tipos de éstos elementos estructurales y en que situaciones aplicarlas.
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
4
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL
1. ¿QUÉ ES UN CAISSON? Los caisson o cajones 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 caisson se mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar.
2. CARACTERÍSTICAS DE UN CAISSONS 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.
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 módulo de forma independiente.
3. ¿CUÁNDO SE USA UN CAISSON? Cuando se tiene un suelo de baja resistencia y el peso de la estructura que en él se apoya es mayor a la capacidad portante, lo que se hace es un cajón de cimentación para compensar el peso de la estructura, es decir, haces un hueco que se libera del peso del suelo y se le mete aire, ese volumen de tierra que se elimina puede se puede meter en la estructura un cajón de cimentación se compone de losa de fondo, paredes laterales, paredes intermedias y losa tapa.
4. TIPOS DE CAISSON 4.1. Caissons Abiertos Pueden ser de variadas formas: circulares, rectangulares, ovalados o de forma celular. Se caracterizan por ser pozos abiertos en la parte superior e inferior durante la construcción, Son muy apropiados para cimentaciones en ríos donde el suelo predominante consiste de arcillas blandas, limos, arena o gravas, ya que son materiales que pueden ser
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
5
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL
excavados mediante pozos abiertos sin ofrecer mayores resistencias a la fricción al hundirlos.
4.2. Caissons Cerrados Son elementos estructurales que tiene el fondo cerrado, son fabricados en un lugar central y remolcado al lugar. Para la construcción de los cajones de grandes dimensiones (mayores de 30 m de longitud) se construyen celdas para reducir esfuerzos por presión del agua. Estas celdas ayudan en las operaciones de hundimiento y mantenimiento de la alineación vertical.
4.3. Caissons Neumáticos Los caissons neumáticos proporcionan un recinto herméticamente cerrado y dependen de la presión de aire para mantener una cavidad en el área de excavación. Se utilizan en lugares donde es imposible mantener una excavación por causa del rápido aflojamiento del suelo dentro de la excavación o cuando es necesari o mantener el suelo adyacente.
5. PROCESO CONSTRUCTIVO DE CAISSONS. El proceso de construcción de los pozos de cimentación, cuando se confecciona en la tierra, lleva un orden que va de la siguiente manera: 1. Primero se inicia la construcción de un cabezal. Este cabezal por lo general es hecho de hormigón armado, 2. Su generatriz externa es provisto de: Una cuchilla vertical, Una lámina de acero sólidamente anclada al cabezal. 3. Luego se procede a colocar el cabeza en la posición en que se hundirá en la tierra. t ierra. 4. Después se empiezan a construir los primeros metros del cuerpo del pozo de cimentación. 5. El cuerpo del pozo de cimentación mide de 5 a 10 centímetros menos que el contorno externo del cabezal, esto se hace de esta manera con el objetivo de que la fricción de la pared con el suelo sea menor.
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
6
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL
6. Se empieza la excavación de la tierra al interior del pozo, este peso hará que empiece a hundirse. 7. Mientras se vaya hundiendo, la pared ira acrecentándose significativamente, esta bajara algunos metros hasta situarse en la profundidad que se desea. 8. Al suceder esto, se construye entonces un tapón hecho de hormigón en la base, para que el peso de la estructura que se construirá encima de esta cimentación, sea repartido uniformemente en toda la sección del pozo. Esta puede llegar a medir de 12 – 15 15 metros de diámetro, cuando esta es de forma y 20 metros de largo cuando la forma es rectangular. 9. Cuando el pozo se sella, en la base, se puede recurrir a llenarlo con algún material inerte o incluso se puede dejar vacío. En el caso de dejar sin relleno, el nivel freático es más elevado que el fondo, al paso del tiempo el agua estará equilibrada fuera y dentro. Esto ayuda también a que el peso de la estructura estr uctura sea menor. 10. Cuando el pozo de cimentación se coloca en el agua, su construcción se completa en el borde del río o lago y luego se traslada al lugar permanente. 11. Después este pozo se hunde hasta la profundidad estipulada. Si la profundidad es prudente hay que considerar el colocar una cámara cerrada donde trabajan los obreros encargados del hundimiento al pozo.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Universidad Nacional Nacional de Ingeniería - CISMID - Laboratorio Geotécnico, “Estudio Geotécnico de Verificación de la Cimentación del Puente Yuracyacu - Proyecto Especial Alto Mayo, 2000. 2. Universidad Nacional Nacional de Ingeniería Ingeniería - CISMID - Laboratorio Laboratorio Geotécnico, Geotécnico, “Estudio Geotécnico de la Cimentación del Puente Yuracyacu - Proyecto Especial Alto Mayo, 1996. 3. Alva Hurtado, J.E. y Torres Cabrejos, R. “Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas en el Perú”, Revista TECNIA de la Universidad Nacional de Ingeniería, Vol. 2, pp. 33-36. Lima, 1983.
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
7
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL
4. http://www.elconstructorcivil.com/2012/02/cimentaciones-tipos-decaissons-y-su.html 5. http://www.elconstructorcivil.com/2012/02/cimentaciones-caissons-ysus.html 6. 7. IMÁGENES
Excavando su primer anillo o cuerpo
Baseado de su primer anillo
Colocando los postes para instalar el carretel
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
8
CONCRETO ARMADO I
INGENIERÍA CIVIL
Asegurando el carretel de su eje
Excavar el segundo anillo
Baseado del segundo anillo
Preparando equipo para más profundidad requerida.
ING. SOTELO URBANO JOHANNA
9
