UNIVERSIDAD TECNOLOGICA CENTROAMERICANA
DISEÑO DE CIMENTACIONES
Integrantes:
Catedrático: Tema:
Fecha:
Allan Gavarrete Fernando Leiva Javier Perdomo Raúl Medina
20813002 20813080 20713069 20813082
Ing. Jorge González Paulette Analisis y diseño de la cimentación del Puente Asillo mediante caissons 07-Mayo-2011
San Pedro Sula, Cortes, Honduras, C.A.
CIMENTACIÓN DE ESTRIBOS Y PILARES DEL PUENTE ASILLOS EN BASE A CAISSONES 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 superestructura, de la tracción de los vehículos que usan el puente, de las corrientes en el río y algunas veces de escombros flotantes o hielo. Del perfil longitudinal del Puente Asillo, se observa que se debe de atravesar suelos blandos y orgánicos hasta llegar a un suelo donde la cimentación elegida desarrolle mayor resistencia a la fricción. En el desarrollo del artículo se presenta el análisis y diseño de la capacidad de carga de los caissons caissons para los estribos estribos y pilares del del puente Asi llo ll o ubicado sobre sobre el Río Asillo, Asillo, Departamento de Puno, Provincia de Azangaro, Azangaro, y Distrito Asillo, sector Pucará. Las cimentaciones cimentaciones adoptadas para el Puente Asil As illo lo , consistió consistió de cajones abiertos de concreto de sección rectangular de secciones de 10mx6m (estribos) y 9mx5m (pilastras), con 0.30 metros de espesor de pared siendo las profundidades promedios de hincado de 10.5 m y 8 m respectivamente. Para las condiciones de diseño, los cálculos en la base del caisson se realizaron asum asumie iend ndoo que que se cim cimenta entarí ríaa sobr sobree un un ni ve l de ci me nt ac ió n pr op or ci on ad o po r las condiciones geotécnicas suministradas.
CIMENTACIÓN DE ESTRIBOS Y PILARES DEL PUENTE ASILLOS EN BASE A CAISSONES 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 superestructura, de la tracción de los vehículos que usan el puente, de las corrientes en el río y algunas veces de escombros flotantes o hielo. Del perfil longitudinal del Puente Asillo, se observa que se debe de atravesar suelos blandos y orgánicos hasta llegar a un suelo donde la cimentación elegida desarrolle mayor resistencia a la fricción. En el desarrollo del artículo se presenta el análisis y diseño de la capacidad de carga de los caissons caissons para los estribos estribos y pilares del del puente Asi llo ll o ubicado sobre sobre el Río Asillo, Asillo, Departamento de Puno, Provincia de Azangaro, Azangaro, y Distrito Asillo, sector Pucará. Las cimentaciones cimentaciones adoptadas para el Puente Asil As illo lo , consistió consistió de cajones abiertos de concreto de sección rectangular de secciones de 10mx6m (estribos) y 9mx5m (pilastras), con 0.30 metros de espesor de pared siendo las profundidades promedios de hincado de 10.5 m y 8 m respectivamente. Para las condiciones de diseño, los cálculos en la base del caisson se realizaron asum asumie iend ndoo que que se cim cimenta entarí ríaa sobr sobree un un ni ve l de ci me nt ac ió n pr op or ci on ad o po r las condiciones geotécnicas suministradas.
1.0
INTRODUCCIÓN
El diseño diseño estructural de las cimentaciones, representa represent a la frontera y unión del diseño estructural y la mecánica de suelos. Como tal, comparte las hipótesis, suposiciones y modelos de ambas disciplinas. Las pilas largas, pata de elefante o caissons (por el sistema constructivo) se emplean cuando el estrato firme está a gran profundidad. La capacidad de una pila está limitada por su capacidad estructural y por la capacidad de soporte del suelo de cimentación, siendo la capacidad la menor de las anteriores. El diseño estructural debe tener en cuenta las condiciones de confinamiento para efectos de esbeltez. esbeltez. En suelos muy muy blandos como como turba, suelos orgánicos, arcilla plástica, etc. El grado de confinamiento es bajo y la pila se considera esbelta, así como en agua o aire. En otros suelos la pila se puede considerar como intermedia o corta. El anillo debe ir reforzado con el fin de prevenir in-homogeneidad del suelo que obliga a un comportamiento de concha dicho anillo. Igualmente, las pilas largas deben llevar refuerzo en la corona, el el fuste y en la pata. Se deben tener en cuenta en el diseño diseñ o las características car acterísticas de los materiales materi ales (acero y hormigón) en cuanto a resistencia mecánica y propiedades de rigidez y deformabilidad, la longitud no soportada de la pila, la magnitud de la carga axial axial y su excentricidad, excentricid ad, la forma y el tamaño t amaño de la sección, la acción de cargas horizontales horizont ales y los efectos de segundo orden. Igualmente se deben tener en cuenta los aspectos de construcción (esviaje o distorsión del eje) y deformación del suelo.
2.0
3.0
OBJETIVO DEL ESTUDIO Analizar y diseñar la cimentación del Puente Asillo mediante caissons. Utilizar especificaciones técnicas para los diseños. Digitalizar Planos. Realizar el metrado de la obra. Calcular presupuesto. UBICACIÓN
El área materia de estudio se encuentra ubicado en la Sub Región de Puno, Provincia de Azangaro, Distrito de Asillo, sobre una altitud de 3980.00 m.s.n.m., Peru.
4.0 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO El Puente Asillo está proyectado proyectado para una longitud longitud de 60 m, con un ancho ancho aproximado aproximado de 10 m, cruza el río Asillo, permitiendo unir los distritos de asillo y aillo collana. El proyecto indica que el puente se apoyará en dos estribos ubicados en las márgenes del río y dos pilares ubicados a 20 m de cada estribo
5.0
EXPLORACION GEOTECNICA
Los estudios geotécnicos para el diseño de la cimentación del Puente Asillo fueron los siguientes:
CONDICIONES GEOTECNICAS 1.- Parametros Mecánicos:
Angulo de fric c ión interna (°):
20
Cohes ión (t/m2):
1,4
Dens idad natural (t/m3):
1,6
Dens idad s eca (t/m3):
1,47
Dens idad s aturada (t/m3):
1,85
Dens idad s umergida (t/m3):
0,84
Capc Capc admisi admisibl ble e al niv nivel el d de e cimen cimenta tació ción n (kg/ (kg/cm2 cm2): ):
3,5 3,5
2.- Análi sis Químico:
Sales solubles (ppm):
2500
Sulfatos (ppm):
4500
Cloruros (ppm):
1600
Los parámetros mecánicos brindados, como ser el ángulo de fricción interna, la cohesión y la capacidad admisible al nivel de cimentación, son datos únicos para realizar el cálculo; en el caso de las densidades, se exponen 4 tipos de densidades, para la cual, se eligió la densidad natural, debido a que se harán obras para poder canalizar de mejor forma el caudal del río al momento de su construcción. Referente a los análisis químicos, se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones:
1. Presencia de sales solubles: se consultó en el medio local, a un proveedor que suministrara algún aditivo para la protección de estructuras de concreto sujetas al ataque químico o al ambiente marino. El aditivo utilizado fue el “admix 616”, que es un aditivo líquido inhibidor de corrosión a base de nitrito de calcio que, al contrarestar las reacciones de carbonatación en el concreto, actúa como un acelarante de fragüe, sin incorporarle aire al concreto. (ver anexo 1)
2. Presencia de Sulfatos: debido a la cantidad de 4500 ppm de sulfato, se tiene una exposición al sulfato severa; mediante la utilización de CHOC-08 [4], se utilizará un tipo de cemento V, con una relación máxima de agua a materiales cementantes de 0.45 y con un valor mínimo de concreto (Kg/cm2) de 315.
Tabla Tabla 4.2.1 (CHOC-08) Re quisitos para para concreto expue sto a so luciones que contienen sulfato sulfato
Exposición al sulfato
Sulfato soluble en agua (SO4 ) en el suelo, porcentaje por peso
Sulfato (SO4) en el agua, ppm
Tipo de cemento
Des p reciab le
0.00-0.10
0-150
-
Moderada
b
Sev era M u y s ev era
0.10-0.20
150-1,500
0.20-2.00
1,500-10,000
más d e 2.00
s o b re 10,000
Valor mínimo de Relación máxima máxima de agua , Kg/cm2. a materiales cementantes, cementantes, Concreto de peso por peso. Concreto de peso normal y peso a normal liviano a
II, IP(MS), IS(MS), P(MS), I(PM)(MS), I(SM)(MS) V V más puzolana
c
-
-
0.5
280
0.45
315
0.45
315
6.0 CAISSONS Este tipo de cimentación se caracteriza por ser construida sobre el nivel del suelo o del agua, luego son hundidos como una sola unidad hasta la profundidad de diseño, llegando a formar parte integral del trabajo permanente. Tienen un borde cortante en la parte inferior que facilita el hincado, el material del interior se extrae por la parte superior y luego se vacía concreto. Debido a que son costosos, están restringidos para proyectos importantes. Los caissons son cimentaciones no competitivas a menos menos que el estrato de suelo firme se encuentre a más más de 12 m bajo la superficie del agua. Se caracterizan por tener un diámetro bastante grande como para que ingrese un hombre para inspección y pueden ser extendidos hasta grandes profundidades.
6.1
Tipo de Caissons
6.1.1 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, g ravas, ya que son materiales mate riales que pueden ser excavados mediante pozos abiertos sin ofrecer mayores resistencias a la fricción al hundirlos. Usualmente tienen un borde cortante en la parte inferior, facilitando el moldeado en el lugar donde será colocado. Estos cajones se construyen en su posición final. Sin embargo no se puede controlar la calidad del concreto del sello en el fondo y no es adecuado en lugares donde pueden producirse desplomes y causar daños a las estructuras adyacentes. La operación de hincado debe ser sobre una base de suelo plano, con el objetivo de mantener el alineamiento vertical.
6.1.2 Caissons Cerrados
Son elementos estructurales que tiene el fondo cerrado, son fabricados en un lugar central y remolcados 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. Se recomienda emplear este tipo de cimentación debajo de construcciones con suelo de baja capacidad portante y donde el uso de pilotes hincados puede ser no adecuado por vibraciones durante el hundimiento o donde la profundidad para encontrar estrato firme es excesiva.
6.1.3 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 necesario mantener el suelo adyacente. El caisson neumático es el último recurso de solución por las siguientes razones: (1) Los costos unitarios del material excavado son altos. (2) Prima el convenio de pago necesario por riesgos a la salud. (3) Tiene una cámara de trabajo de 3 m de altura en el fondo. (4) Evidencias de enfermedades en la piel por la descompresión muy rápida dentro de la cámara de trabajo, pudiendo llegar a producir la muerte de trabajadores por asfixia durante la construcción. Los caissons neumáticos requieren obturador de aire, una cámara de trabajo, una cámara de descompresión y un medio para que los trabajadores puedan llegar hasta la cámara de trabajo. El medio para remover el material excavado debe ser también previsto por ductos. Dos fuentes de energía deben estar disponibles de modo que la presión de aire pueda mantenerse continuamente. Es fácil el control de la verticalidad respecto a los otros tipos de caissons. Antes de iniciar el proceso constructivo se hunde como un cajón abierto, tan profundo como sea posible.
6.2 Construcción del caisson 6.2.1
-
Consideraciones generales
Replantear la localización de la captación de acuerdo con el plano de diseño. Efectuar la nivelación, limpieza o desbroce del terreno. Establecer cotas de referencia.
6.2.2 Construcción manual 6.2.2.1 Construcción de la corona en la superficie
-
Preparar la armadura de la uña de la corona, y verificar las dimensiones interiores y exteriores. Colocar el encofrado de la corona sobre la superficie nivelada alrededor de la armadura, y asegurarse que el refuerzo tenga el recubrimiento mínimo. Dejar el acero de refuerzo en la parte superior de la corona, para el empalme con el primer anillo. Preparar el concreto con una resistencia mínima de f’c = 210 kg/cm2 (dependiendo del tipo de exposición a los sulfatos), y establecer una maniobrabilidad adecuada según el tipo de compactado. El encofrado debe mantenerse por un tiempo mínimo de tres días después del vaciado y efectuar el curado del concreto por siete días.
6.2.2.2 Hundimiento de la corona
-
Después del fraguado del concreto de la corona, excavar en pequeñas capas, primero en el centro y después bajo la corona. Cavar uniformemente alrededor de la corona para evitar que se hunda y pierda la verticalidad. Profundizar la corona a niveles hasta una profundidad que permita el armado y encofrado del primer anillo sobre la corona con comodidad. Vaciar el anillo para proceder a la excavación y hundimiento del tramo.
6.2.2.3 Construcción de anillos
-
-
El primer anillo debe construirse monolíticamente sobre la corona del caisson, el que debe estar previamente acondicionado. Si el primer anillo debe tener ventanas, es necesario colocar niples de tuberías entre las caras del encofrado, las que quedarán ahogadas en el concreto. El diámetro y disposición de estas tuberías serán en función de la cantidad de agua que se quiera colectar. Para asegurar que la junta entre los anillos y la corona sea la mejor posible, las barras de refuerzo longitudinales deben extenderse sobre el nivel de vaciado a una longitud equivalente a 30 diámetros del refuerzo o 30 cm. Colocar el refuerzo longitudinal y anular del anillo, y efectuar los empalmes necesarios con el tramo anterior. Encofrar el tramo y verificar la verticalidad y alineamiento con el tramo anterior. Se debe utilizar la misma calidad del concreto de la corona, en todo caso debe ser de un f’c mínimo de 175 kg/cm2.
-
Colocar la mezcla de concreto con una consistencia acorde con el tipo de vibración que se aplique, sea manual o mecánica. Se podrá desencofrar a las 24 horas de vaciado, y se procederá al curado durante siete días. A los siete días de vaciado, se debe proceder al hincado del tramo respectivo.
6.2.2.4 Hincado del caisson
- Excavar en pequeñas capas, primero removiendo en el centro para asegurar que lo excavado se deposite en el centro. - Excavar de manera que el caisson se hunda gradualmente en el terreno, por efecto de su propio peso. - Procurar que el caisson mantenga siempre su alineación vertical respecto a su eje.
Excavación para el hundimiento del caisson. - Cuando la excavación deba efectuarse en presencia de agua, es necesario contar con un equipo para evacuar el agua hacia un punto seguro. - Continuar con la excavación, hincado y construcción de los anillos del caisson, y proceder de la misma manera hasta alcanzar la profundidad necesaria. 6.2.3 Protección del caisson
-
Proteger el pozo en la superficie mediante un área no menor a un diámetro de 2 m alrededor del caisson.
Protección del caisson. - El área se protegerá con una losa de concreto que se armará según el tipo de terreno. - Efectuar el curado del concreto por un mínimo de 7 días.
6.2.4 Cubierta del caisson
- Podrá tener forma circular y como mínimo el mismo diámetro exterior del caisson. - El concreto deberá tener una resistencia mínima de f’c = 175 Kg./cm2. - La cubierta deberá contar con un buzón de inspección de aproximadamente 600 mm de diámetro. - Para el ensamble y colocación de equipo y accesorios, deberá disponerse de los dados con pernos de sujeción y perforaciones que permitan un ensamble adecuado. - El desencofrado deberá realizarse por lo menos 15 días después de vaciada la losa. - Efectuar el curado durante 7 días.
Cubierta del caisson. 6.2.5
6.2.6
-
Mano de obra
El personal debe estar capacitado y tener experiencia en el tipo de obra. El personal debe contar con equipo de protección y seguridad para todo el proceso constructivo. Materiales, equipos y herramientas
Para los encofrados utilizar materiales locales. Debe ubicarse canteras cercanas a la obra. El cemento y refuerzo deben almacenarse adecuadamente y en un lugar libre de humedad. El cemento debe ser del tipo Portland, estar seco y libre de terrones duros. La arena debe estar limpia y árida, clasificada y muy bien graduada. La grava debe ser limpia y clasificada de origen aluvial. El agua para la fabricación del concreto debe estar limpia y clara. Los trabajadores deben contar con las herramientas y equipos adecuados para la fabricación y montaje de la estructura. Para los anillos del caisson, se necesitarán los moldes y las plantillas deslizantes para un trabajo rápido. Se deberá contar con equipo y herramientas necesarias para extraer el material excavado.
7.0
BASES DE CÁLCULO
Este ítem tiene como objeto mostrar un resumen de los criterios, métodos y materiales empleados, los cuales controlan el diseño de las obras civiles para esta obra. Su desarrollo está basado en el Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), ACI-318-05 y literaturas de geotecnia y cimentaciones.
7.1 Criterios de Diseño Para lograr y garantizar un óptimo diseño, se tienen que lograr los siguientes criterios:
7.1.1 Hundimiento del Caisson El primer criterio consiste en el hundimiento de la estructura del caisson por el peso propio. Debido a que la profundidad de cimentación del estribo derecho es de 10.50m, las etapas o anillos de construcción se dividieron en cuatro etapas, en donde interactuaban las fuerzas verticales provocadas por el peso propio de la estructura, las fuerzas de ficción provocadas en el deslizamiento del caisson y las presiones en las caras de la estructura generadas por el empuje del suelo. A continuación se ilustran las cuatro etapas del hundimiento del caisson, así como las fuerzas y cargas que se aplican y ejercen durante el hundimiento:
Etapa 1: en esta etapa se muestra la primera sección, en la que
solo se muestra el peso propio de la estructura
Etapa 2: se observa el hundimiento de la primer sección, y las
fuerzas de fricción y presiones actuando sobre la misma, así como el peso propio de la suma de las dos secciones.
Etapa 3: se observa el hundimiento de las dos primeras secciones, y las
fuerzas de fricción y presiones que aumentan debido a la profundidad, así como el peso propio de la suma de las tres secciones.
Etapa 4: se observa el hundimiento de tres secciones, quedando
solamente la última sección por hundir en la cual se observarán las máximas fuerzas de fricción y cargas de presiones activa, el peso propio equivale a la suma de las cuatro secciones, o sea el peso propio de todo el caisson.
7.1.2 Refuerzo Horizontal provocado por la presión activa El segundo criterio se basa en la esquematización y análisis de las presiones actuantes que ejerce el suelo a la estructura tipo caisson en el sentido más corto de longitud, el análisis de esto conlleva al diseño del acero horizontal en la estructura. A continuación se muestran los esquemas de carga y deformación de la estructura:
Como se muestra en el esquema anterior, las presiones en la estructura se ejercen en forma distribuida y a mayor profundidad, la presión aumenta de manera lineal.
En forma magnificada se muestra la deformación en el sentido más corto del caisson.
7.1.3 Refuerzo superior del Caisson El tercer criterio se basa en el análisis y diseño del acero superior que conecta la parte superior del caisson con la losa cabezal. Para determinar dicho acero, se tienen que tomar en cuenta las cargas horizontales y momentos producidos y transmitidos por la superestructura a la parte superior de la estructura tipo caisson.
La siguiente figura muestra la deformación magnificada de la estructura, producida por las fuerzas y momentos actuantes en la estructura.
7.2 Memoria de Cálculo Datos geotécnicos
Ángulo de fricción del suelo: Cohesión: Peso específico del suelo: Peso específico del concreto:
Coeficiente de fricción (μ): Profundidad de la cimentación (h.d): Coeficiente de balastro (Cb): Capacidad admisible al nivel de cimentación (Q): Datos (materiales)
Resistencia del concreto a los 28 días: Límite de fluencia del acero de refuerzo: 7.2.1 Memoria descriptiva
Etapa Uno
Dicha etapa consistirá en el análisis de la cargas durante la etapa constructiva y de cómo actuará al momento de la construcción. Dicho en otras palabras, consistirá en el cálculo de la fuerza de fricción y el peso del Caisson. El coeficiente de Presión activa del suelo, se calculo de diferentes maneras, como se muestra a continuación:
( ) *√ + [3]
[1]
[2]
siendo:
√
[2]
Z.c: Es la profundidad critica donde la presión activa (K.a.), comienza a ejercer presión sobre las paredes del Caisson
Cuando un suelo presenta cohesión, produce una presión negativa de acuerdo a lo mostrado en la siguiente figura:
El coeficiente de presión activa se calcula:
√
[1]
Consideraciones:
1) Se considera que el Caisson se construirá en etapas y que se excavará la parte inferior de ésta, al hacerlo, el Caisson descenderá por peso propio.
2) La Fuerza de fricción entre el caisson y la tierra se puede definir como:
[1]
donde:
3) El Peso de la cimentación se puede definir como:
donde:
De lo anterior se puede concluir parcialmente que:
a. Que a medida se excave el Caisson ira descendiendo por su propio peso b. De inciso anterior podemos concluir que la fuerza de fricción será provocada por la presión activa del suelo con respecto a la pared perimetral del Caisson
c. En el punto anterior la tierra se apoya en las paredes del Caisson También se puede decir que: Si la fuerza de fricción es menor que el peso del caisson, por tanto el caisson desciende.
no se hunde se hunde
4)Una vez que la cimentación tipo cajón este colado al nivel esperado la masa del suelo se acomodará a la presencia del Caisson, convirtiendo la presión activa en una presión pasiva debido a que una vez interactúen las cargas de la estructura el caisson se apoyara en la masa de suelo contiguo. 5) Para la estimación de la capacidad de carga de caisson supondremos que la cimentación distribuirá la carga de dos maneras: por ficción, y por punta. Como si fuese un pilote de gran diámetro.
[1]
donde:
La resistencia por fricción (Qs) o superficial de un pilote se expresa como:
Nota: lo
anterior es válido bajo el supuesto que el estrato que se encuentra entre el nivel de cimentación y el terreno natural es muy similar, ya que los datos geotécnicos no muestran más información. Para el cálculo de la carga por fricción hay que tomar en cuenta una serie de consideraciones:
a. Se ha observado que la naturaleza de la variación del valor “f ” en campo es aproximadamente como se muestra en la figura inferior, la fricción unitaria superficial crece con la profundidad “+/ -“linealmente hasta una profundidad “L.f ” y luego permanece constante
b. A profundidades similares, los pilotes perforados tendrán una fricción unitaria superficial menor que los pilotes hincados.
Para una profundidad entre 0 - L.f, la fricción unitaria se define por:
Tipo de Pilote Perforado Hincado, de bajo desplazamiento
K
Hincado, de alto desplazamiento
6) Para predimensionar el caisson se tomaron en consideración las siguientes suposiciones: 6.1) Para lo longitud del caisson se tomó en consideración: Que la longitud L1 mínima seria el ancho del estribo en el ancho de éste y la longitud L2 se itera hasta cumplir los parámetros de volteo ( reacciones negativas en el modelo), la capacidad de carga, es decir que sea lo suficientemente resistente para no asentarse con las cargas de la súperestructura.
6.2) a. b. c. d. 6.3)
El espesor de las paredes se debe iterar hasta que cumpla las condiciones de: cortante . presión transmitida al nivel de cimentación. peso de la cimentación para que descienda sola al momento de la construcción. capacidad de carga de la estructura del cimiento. El espesor de las paredes no debe ser menor a L/20, de acuerdo con el Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08) [4], en donde especifica el espesor de losas en un direccin, en el cual “L” es la separacin máxima entre paredes (suponiendo que las paredes trabajan como losas en una dirección), ni menor a 25 cm (que es el espesor mínimo de muros sometidos a presiones de tierra). Cálculos ESTRIBO DERECHO
Datos: Carga axial máxima Largo del caisson Ancho del caisson Longitud del caisson Número de paredes longitudinales Número de paredes transversales Espesor propuesto de caisson Numero de etapas en que se realizara la construcción Espaciamiento longitudinal de las divisiones
← ← √ Espaciamiento divisiones
transversal
de
Nota: la construcción se realizada en etapas las cuales no superen 3mts de altura
revisión de la primera etapa de construcción
las
} √ } no se hunde se hunde
se hunde
revisión de la segunda etapa de construcción
no se hunde se hunde
se hunde
revisión de la tercera etapa de construcción
√ } no se hunde se hunde
se hunde
revisión de la cuarta etapa de construcción
√ } no se hunde se hunde
se hunde
Revisión de espesor por cargas
La presión de activa del suelo en el momento de introducir el caisson ocurre al momento que toca el nivel de cimentación para la revisión de cortante se utilizara la presión en el fondo provocada por la presión activa. Se usara 1 m de altura y se promediara las presiones para obtener una presión uniforme y así calcular un cortante último del tramo más crítico del Caisson.
√
| espesor es correcto camie peralte
espesor es correcto
Etapa Dos Calculo de cargas de distribuidas sobre las paredes
La estructura que se apoyara sobre el Caisson, transferirá la carga de forma lineal sobre las paredes de éste, como se muestra en el siguiente esquema:
ESTRIBO DERECHO Es tado s
Re s is te nc ia 1 Co ns truc cio n Se rv icio 2 Re s ite nc ia IV Se rv ic io 1 Ev ento Ex tre mo 1
L1
13,00 m
13,00 m
13,00 m
13,00 m
13,00 m
13,00 m
L2
6,00 m
6,00 m
6,00 m
6,00 m
6,00 m
6,00 m
Long estrivo
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
n
3
3
3
3
3
3
nh
2
2
2
2
2
2
Fuv
94,24 ton
49,89 ton
78,12 ton
98,98 ton
74,64 ton
81,11 ton
Muh
88,87
40,08
61,73
88,87
60,04
162,36
Paxial
942,40 ton
498,90 ton
781,20 ton
989,80 ton
746,40 ton
811,10 ton
Mvolteo
888,70ton-m
400,80ton-m
617,30ton-m
888,70ton-m
600,40ton-m
1623,60ton-m
Ptrac
148,12 ton
66,80 ton
102,88 ton
148,12 ton
100,07 ton
270,60 ton
qv
14,96ton/m
7,92ton/m
12,40ton/m
15,71ton/m
11,85ton/m
12,87ton/m
qComp
11,39ton/m
5,14ton/m
7,91ton/m
11,39ton/m
7,70ton/m
20,82ton/m
qtrac
-11,39ton/m
-5,14ton/m
-7,91ton/m
-11,39ton/m
-7,70ton/m
-20,82ton/m
W1
26,35ton/m
13,06ton/m
20,31ton/m
27,14ton/m
19,55ton/m
33,69ton/m
W2
14,96ton/m
7,92ton/m
12,40ton/m
15,73ton/m
11,85ton/m
12,87ton/m
W3
3,57ton/m
2,78ton/m
4,49ton/m
4,32ton/m
4,15ton/m
-7,94ton/m
Hay dos condiciones críticas las cuales son generadas por las combinaciones, resistencia IV y evento extremo I por lo cual se probara el espesor la pared por compresión pura. Combinación Resistencia IV
[ ] | [ ] |
[4]
ok espesor camie espesor
ok espesor
Combinación Evento extremo I
[4]
ok espesor camie espesor
ok espesor
Etapa Tres Calculo de la capacidad de carga del caisson
En esta sección se concentra en calcular la máxima carga que la cimentación podría soportar
Etapa Cuatro Calculo de carga final que aplica la estructura a la cimentación
|
el caisson soporta las cargas aplicadas el caisson no soporta
el caisson soporta las cargas aplicadas
Etapa Cinco Calculo de espesor del sello de fondo
El cálculo de del espesor del sello es importante para evitar que haya un desplazamiento del suelo adyacente al interior del caisson
( )
Chequeo por flotación
Chequeo por cortante
| usque otro
2.178 m
Etapa Cinco Calculo de armado *Condición No.1
En esta opción se calculara analizando las paredes como losas en una dirección y utilizando la presión activa como carga o presión sobre la losas.
← ← [5]
*Condición No.2
Calculo de acero mínimo Acero vertical mínimo de muros
← ←
[6]
Acero horizontal mínimo de muros
← ←
[7]
*Condición No.3
Se realizó un modelo tridimensional para observar el comportamiento de la cimentación en el momento que la estructura transmita las cargas a la cimentación tipo Caisson. El calculo del confinamiento de acuerdo al módulo de respuesta del suelo, se Coeficiente de balasto:
4.5
kgf/cm^3
Obra: Estribo derecho Placa
Area
Coeficiente
k
0.50m
0.25m^2
4500
1125.00ton/m
0.25m
0.50m
0.13m^2
4500
562.50ton/m
0.55m
0.55m
0.30m^2
4500
1361.25ton/m
0.28m
0.55m
0.15m^2
4500
680.63ton/m
Base
alto
0.50m
Isométrico de cimiento del estribo derecho, tipo caisson
Isométrico de cimiento del estribo derecho, tipo caisson (cargado)
Máximos esfuerzos en las paredes del Caisson
Nota: Los esfuerzos actuantes en la estructura no superaron el esfuerzo permisible del concreto.
Diagrama de los momentos locales en “X”
Calculo del acero debido al momento local en “ X ”
← ← ← ← Diagrama de los momentos locales en “Y”
Calculo del acero debido al momentos locales en “Y”
← ←
← ← Etapa Seis Análisis de losa cabezal
←
La altura de las zapatas sobre el refuerzo inferior no debe ser menor de 150 mm para zapatas apoyadas sobre el suelo, ni menor de 300 mm en el caso de zapatas apoyadas sobre pilotes. [8] [9].
[ ] [ ] ( ) Chequeo por punzonamiento
[10]
no se hunde se hunde
|
Pasa por Punzo NO pasa por Punzo
Pasa por Punzo
Máximos esfuerzos en la losa cabezal
Diagrama de los momentos locales en “X”
Cálculo del acero debido al momento local en “ X ”
← ← Diagrama de los momentos locales en “Y”
Calculo del acero debido al momentos locales en “Y”
←
←
PILARES
← ← Datos:
Carga axial máxima
Largo del caisson Ancho del caisson Longitud del caisson Número de paredes longitudinales Número de paredes transversales Espesor propuesto de caisson Numero de etapas en que se realizara la construcción Espaciamiento longitudinal de las divisiones Espaciamiento transversal de las divisiones
Etapa Uno
Nota: la construcción se realizada en etapas las cuales no superen 3mts de altura
revisión de la primera etapa de construcción
√ } √ no se hunde se hunde
se hunde
revisión de la segunda etapa de construcción
} no se hunde se hunde
revisión de la tercera etapa de construcción
√
se hunde
} √ no se hunde se hunde
revisión de la cuarta etapa de construcción
no se hunde se hunde
se hunde
}
se hunde
Revisión de espesor por cargas
La presión de activa del suelo en el momento de introducir el caisson ocurre al momento que toca el nivel de cimentación para la revisión de cortante se utilizara la presión en el fondo provocada por la presión activa. Se usara 1 m de altura y se promediara las presiones para obtener una presión uniforme y así calcular un cortante último del tramo más crítico del Caisson.
√
| espesor es correcto camie peralte
espesor es correcto
Etapa Dos Calculo de cargas de distribuidas sobre las paredes
La estructura que se apoyara sobre el Caisson, transferirá la carga de forma lineal sobre las paredes de éste, como se muestra en el siguiente esquema:
PILASTRA Estados
Re site ncia 1 Re site ncia 1A
Se rvicio I
Se rvicion II
Extre mo 1
Re siste ncia II
Cosntruccion
L1
9,00 m
9,00 m
9,00 m
9,00 m
9,00 m
9,00 m
9,00 m
L2
5,00 m
5,00 m
5,00 m
5,00 m
5,00 m
5,00 m
5,00 m
Long estrivo
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
10,00 m
n
3
3
3
3
3
3
3
nh
2
2
2
2
2
2
2
Paxial
832,74 ton
749,45 ton
534,54 ton
566,60 ton
450,39 ton
356,94 ton
67,54 ton
Mvolteo
192,67ton-m
192,67ton-m
156,99ton-m
116,04ton-m
375,01ton-m
13,87ton-m
13,16ton-m
Ptrac
38,53 ton
38,53 ton
31,40 ton
23,21 ton
75,00 ton
2,77 ton
2,63 ton
qv
17,72ton/m
15,95ton/m
11,37ton/m
12,06ton/m
9,58ton/m
7,59ton/m
1,44ton/m
qComp
4,28ton/m
4,28ton/m
3,49ton/m
2,58ton/m
8,33ton/m
0,31ton/m
0,29ton/m
qtrac
-4,28ton/m
-4,28ton/m
-3,49ton/m
-2,58ton/m
-8,33ton/m
-0,31ton/m
-0,29ton/m
W1
22,00ton/m
20,23ton/m
14,86ton/m
14,63ton/m
17,92ton/m
7,90ton/m
1,73ton/m
W2
17,72ton/m
15,95ton/m
11,37ton/m
12,06ton/m
9,58ton/m
7,59ton/m
1,44ton/m
W3
13,44ton/m
11,66ton/m
7,88ton/m
9,48ton/m
1,25ton/m
7,29ton/m
1,14ton/m
Hay dos condiciones críticas las cuales son generadas por las combinaciones, resistencia I y resistencia IA, por lo cual se probara el espesor la pared por compresión pura.
Combinación Resistencia I
[ ] | [ ] |
[4]
ok espesor camie espesor
ok espesor
Combinación Resistencia IA
[4]
ok espesor camie espesor
ok espesor
Etapa Tres Calculo de la capacidad de carga del caisson
En esta sección se concentra en calcular la máxima carga que la cimentación podría soportar
|
Etapa Cuatro Calculo de carga final que aplica la estructura a la cimentación
el caisson soporta las cargas aplicadas el caisson no soporta
el caisson soporta las cargas aplicadas
Etapa Cinco Calculo de espesor del sello de fondo
El cálculo de del espesor del sello es importante para evitar que haya un desplazamiento del suelo adyacente al interior del caisson
( )
Chequeo por flotación
| Chequeo por cortante
usque otro
1.282 m
Citas Bibliograficas [1] Braja M. Das “liro de ingeniería de cimentaciones”, California State Unversity,
Sacramento. [2] Sr. Ángel Rodríguez “manual de suelos y cimentaciones”
[3] Braja M. Das “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica”, California State Unversity, Sacramento, [4] Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), sección 2.10.3.5.2 [5] ACI 318-05 “Momentos en losas”, seccin 8.3.3 [6] Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), sección 2.14.3.2 [7] Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), sección 2.14.3.3 [8] ACI 318-05 “Altura mínima de las zapatas , sección 15.7 [9] Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), sección 2.15.7 [10] ACI 318-05 “Relación entre lado largo y lado corto”, seccin 11.12.2.1
