Ingeniería Civil Mecánica de Suelos I [IC0701] Grupo: 5394
Proyecto Final: Tipos de Cimentaciones.
Profesora:
Estudiantes: .
III Cuatrimestre 2012
Contenido Introducción Introducción................................................. ........................................................................... .................................................... .................................. ........ 3 Tipos de cimentación. cimentación. .................................................. ........................................................................... ........................................... .................. 5 Cimentaciones Cimentaciones directas: directas: ............................................................. ...................................................................................... ........................... 5 Cimentaciones Cimentaciones Semi-Profundas: Semi-Profundas: .................................... ............................................................. ...................................... ............. 7 Cimentaciones Cimentaciones profundas: profundas: ................................................. ........................................................................... .................................. ........ 8 Cimentaciones Cimentaciones Redondas Redondas ........................................................................ .................................................................................... ............ 9 Cimentaciones Cimentaciones Infinitamente Infinitamente Largas ...................................... ............................................................... .............................. ..... 9 Cimentaciones Cimentaciones Cuadradas Cuadradas ......................................................... ................................................................................. ........................ 11 Cimentaciones Cimentaciones Excéntricas Excéntricas ........................................................ ................................................................................ ........................ 13 Cimentaciones Cimentaciones Compensadas Compensadas ................................................... ........................................................................... ........................ 14 Cimentaciones Cimentaciones Losas de Cimentación Cimentación ................................... ............................................................ ............................ ... 16 Tipos de muros y sus características .................................... ............................................................. ................................ ....... 17 Muro Concreto Reforzado Reforzado ..................................... .............................................................. ............................................. .................... 17 Muro Concreto Ciclópeo Ciclópeo ................................................ ......................................................................... .................................... ........... 17 Muro de Gaviones................................................. .......................................................................... ............................................. .................... 18 Refuerzos Refuerzos con Geotextil Geotextil ........................................ ................................................................. ............................................. .................... 19 Muros Anclados ..................................................................... .............................................................................................. ............................ ... 19 Muros de Mampostería Mampostería .............................................................. ...................................................................................... ........................ 20 Cimentaciones Cimentaciones con Pilotes. ..................... ............................................... ................................................... .................................... ........... 21 Clasificación Clasificación de los Pilotes:................................................ .......................................................................... ................................ ...... 21 2|Page
III Cuatrimestre 2012
Contenido Introducción Introducción................................................. ........................................................................... .................................................... .................................. ........ 3 Tipos de cimentación. cimentación. .................................................. ........................................................................... ........................................... .................. 5 Cimentaciones Cimentaciones directas: directas: ............................................................. ...................................................................................... ........................... 5 Cimentaciones Cimentaciones Semi-Profundas: Semi-Profundas: .................................... ............................................................. ...................................... ............. 7 Cimentaciones Cimentaciones profundas: profundas: ................................................. ........................................................................... .................................. ........ 8 Cimentaciones Cimentaciones Redondas Redondas ........................................................................ .................................................................................... ............ 9 Cimentaciones Cimentaciones Infinitamente Infinitamente Largas ...................................... ............................................................... .............................. ..... 9 Cimentaciones Cimentaciones Cuadradas Cuadradas ......................................................... ................................................................................. ........................ 11 Cimentaciones Cimentaciones Excéntricas Excéntricas ........................................................ ................................................................................ ........................ 13 Cimentaciones Cimentaciones Compensadas Compensadas ................................................... ........................................................................... ........................ 14 Cimentaciones Cimentaciones Losas de Cimentación Cimentación ................................... ............................................................ ............................ ... 16 Tipos de muros y sus características .................................... ............................................................. ................................ ....... 17 Muro Concreto Reforzado Reforzado ..................................... .............................................................. ............................................. .................... 17 Muro Concreto Ciclópeo Ciclópeo ................................................ ......................................................................... .................................... ........... 17 Muro de Gaviones................................................. .......................................................................... ............................................. .................... 18 Refuerzos Refuerzos con Geotextil Geotextil ........................................ ................................................................. ............................................. .................... 19 Muros Anclados ..................................................................... .............................................................................................. ............................ ... 19 Muros de Mampostería Mampostería .............................................................. ...................................................................................... ........................ 20 Cimentaciones Cimentaciones con Pilotes. ..................... ............................................... ................................................... .................................... ........... 21 Clasificación Clasificación de los Pilotes:................................................ .......................................................................... ................................ ...... 21 2|Page
Necesidades Necesidades de las Cimentaciones Cimentaciones con Pilotes. Pilotes. ................................................ ................................................ 27 Conclusión................. Conclusión........................................... ................................................... .................................................. ......................................... ................ 29 Bibliografía Bibliografía .................................................. ............................................................................ .................................................... ................................ ...... 30
Introducción Todos los edificios necesitan de una base en la cual sustentarse para poder subsistir, a las cargas que actúan sobre él; está base corresponde al terreno existente en donde se situé nuestro edificio, el cual va a ser el encargado de soportar las cargas que genere la nueva edificación y para las cuales muchas veces no es apto y se necesitará ejecutar diversos sistemas de cimentación para podernos asegurar la estabilidad de las construcciones.
Lo ideal, por rápido y económico, sería cimentar sobre cimentar sobre roca, pero como co mo la la mayoría
de las veces
esto no es
posible, hay que
adaptarse a las
circunstancias del terreno, debiendo analizarse el comportamiento del mismo antes de comenzar una edificación.
El objeto de toda cimentación es
transmitir al
terreno
todas las cargas y
sobrecargas de un edificio. Es cierto que el estudio de la Mecánica del Suelo es de extraordinaria
importancia, pues nos permitirá analizar los l os fenómenos
que ocurren en el suelo de una forma teórica, para poder emplear estas experiencias en la práctica.
La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura; por lo cual es necesario prestarle especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno.
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A continuación se presentan algunos de los tipos de cimentaciones más utilizadas en la obra civil.
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Tipos de Cimentación La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. a partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentación superficial se valoran otros tipos de cimentaciones. Hay dos tipos fundamentales de cimentación: directas y profundas.
Cimentaciones directas: Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo,
por
tener
éste
suficiente capacidad
portante o
por
tratarse
de
construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales o directas se clasifican en:
Cimentaciones ciclópeas.
En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5. El hormigón ciclópeo se realiza
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añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material.
Zapatas aisladas.
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar.
Zapatas corridas.
Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas. Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal; están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno.
Zapatas combinadas.
Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.
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Losas de cimentación.
Una losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el terreno. La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados pedestales si están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras). En particular, también cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño de la edificación incluye
la existencia de sótanos de forma que el peso de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso total del edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la superficie y en este caso los asientos que se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta altura deberá preverse la distribución proporcional de los sótanos así como juntas estructurales.
Cimentaciones Semi-Profundas:
Pozos de cimentación o caissons: son en realidad soluciones intermedias entre las superficiales y las profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semi-profundas. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas.
Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería.
Muros de contención bajo rasante: no es necesario anclar el muro al terreno.
Micro pilotes, son una variante basada en la misma idea del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentación semi-profunda.
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Cimentaciones profundas: Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:
Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente
abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.
Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno.
Pantallas isostáticas: con una línea de anclajes
Pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.
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Cimentaciones Redondas Este tipo de cimentación se utiliza regularmente pasa el soporte de columnas redondas o cuadradas, las cuales trasmitan cargas de tal manera que la armadura y chorreado de este tipo de placa garantice una adecuada distribución de los esfuerzos que se van a transmitir a los suelos existentes, todo esto garantizado con el estudio de suelos realizado con anterioridad. Generalmente son hechas a base de concreto reforzado (acero y cemento) al igual que los otros tipos de placas de construcción. Se utilizan como cimentación de pilares, es decir, de elementos estructurales puntuales y como todos los cimientos, lo que hacen es ampliar la superficie, en este caso de la columna, hasta que el suelo pueda soportar la carga que le transmite.
Cimentaciones Infinitamente Largas También conocidas como zapatas corridas, sirven de elementos de reparto de cargas para disiparlas en el suelo sobre el cual se construye. Esto crea una compleja interacción y compatibilidad entre el terreno y la estructura. Son cimentaciones de tipo superficial y se le llaman infinitamente largas ya que su espesor es suficientemente menor comparado con su longitud. Se usan para soportar cargas puntuales de columnas.
Utilizadas tanto en edificios como en casas, el mínimo permitido por el C.S.C.R. 2010 es de un f´c de 210kg/cm2, y deben, dentro de lo posible, conformar cuadros cerrados y conectados entre sí. Es la parte inferior del marco rígido de una estructura.
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Las condiciones de rigidez son más difíciles de establecer que en el caso de las zapatas
aisladas,
y
el
cálculo
de
esfuerzos
y
asientos
se
complica,
progresivamente, al pasar de las piezas lineales, tipo zapatas corridas, a las bidimensionales, tipo losa. Ello obliga a considerables simplificaciones de cálculo y a aproximaciones semiempíricas cuyo grado de validez es objeto de continua discusión.
Cuando no es posible sustentar la construcción mediante zapatas corridas o estas son de sección bastante amplias que se juntan en sus extremos es conveniente y necesario hacer uso de la losa de cimentación; o sea la losa de base estaría en el caso si aumentásemos las cargas; entonces se ampliarían las zapatas de cimentación hasta llegar a un punto en que se juntarían los entreejes; por lo tanto, tendremos que la losa cambia totalmente su forma de trabajo, ya que en vez de estar haciendo la función de volado se le puede hacer trabajar como losa apoyada en las contratrabes, con el objeto de no tener espesores muy grandes en este tipo de cimentación.
Su cálculo y armado es igual al de una losa normal. Se hace a base de la reacción del terreno como carga, considerándola como losa común ya sea apoyada simplemente o bien perimetralmente; según la relación de sus lados, su armado ira en la parte superior para momentos flexionantes positivos y en la parte inferior 10 | P a g e
para negativo, el armado de la parte interior deberá llevará un recubrimiento mínimo de 5 cm (será continuo en toda la superficie y estará en contacto casi directamente con el terreno con posibilidad de tener humedades si no se le protege debidamente). Existen desde luego las cimentaciones para repartir las cargas; en ocasiones el peralte y armado de estas losas de cimentación es muy fuerte debido a las grandes fuerzas que actúan sobre ellas (con un mínimo de 3 a 4 ton /m² en comparación con una losa común que generalmente carga de 350 a 450 kg/m² como máximo).
Cimentaciones Cuadradas Corresponde a un tipo de cimentación superficial comúnmente conocido como zapata1, clasificada de esta manera por su forma geométrica cuadrada o rectangular. Generalmente son hechas a base de concreto reforzado (acero y cemento). El diseño de las zapatas se basa en los esfuerzos críticos a las que se encuentran sometidas: como el esfuerzo cortante a la penetración, compresión de la columna sobre la zapata, esfuerzo producido por el suelo contra la propia zapata, otros.
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Usos: Se utiliza este tipo de placa cuando la carga que va a soportar cumple con que sea menor al 75% de la capacidad soportante del suelo. Comúnmente ésta se usa para transportar la carga concentrada de una columna y su función principal consiste en aumentar el área de apoyo en ambas direcciones.
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Cimentaciones Excéntricas
Una cimentación excéntrica es aquella en la que la resultante de las fuerzas está desplazada en relación con el centro geométrico del área de fundación. Ya sea con relación a una columna o a un muro (o pared). Y la mayor parte de los casos es por un espacio limítrofe con
otra estructura o
terreno.
También se dice que la superficie inferior no está cargada uniformemente. Para atenuar la excentricidad se puede incrementar la sección de la cimentación. La solución más óptima se logra corrigiendo el momento que se produce por no ser coincidentes el eje de la pared con el eje de la cimentación. Para atenuar la excentricidad, también se puede incrementar la sección de la zapata, pero aunque se verticaliza la resultante, esto conlleva un aumento en el peso del cimiento.
Ejemplos
de
Situaciones
con
Cargas
Excéntricas
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Cimentaciones Compensadas Se entiende por cimentaciones compensadas aquéllas en las que se busca reducir el incremento neto de carga aplicado al subsuelo mediante excavaciones del terreno y uso de un cajón desplantado a cierta profundidad. Según que el incremento neto de carga aplicado al suelo en la base del cajón resulte positivo, nulo o negativo, la cimentación se denomina parcialmente compensada, compensada o sobre compensada, respectivamente. Para el cálculo del incremento de carga transmitido por este tipo de cimentación y la revisión de los estados límite de servicio, el peso de la estructura a considerar será: la suma de la carga muerta, incluyendo el peso de la subestructura, más la carga viva con intensidad media, menos el peso total del suelo excavado. Esta combinación será afectada por un factor de carga unitario. El cálculo anterior deberá realizarse con precisión tomando en cuenta que los asentamientos son muy sensibles a pequeños incrementos de la carga neta. Además, en esta evaluación, deberán tomarse en cuenta los cambios posibles de materiales de construcción, de solución arquitectónica o de usos de la construcción susceptibles de modificar significativamente en el futuro dicha carga neta. Cuando la incertidumbre
al
respecto
sea
alta,
la
cimentación
compensada
deberá
considerarse como poco confiable y deberá aplicarse un factor de carga mayor que la unidad, cuidando al mismo tiempo que no pueda presentarse una sobre compensación excesiva, o adoptarse otro sistema de cimentación. La porción de las celdas del cajón de cimentación que esté por debajo del nivel freático y que no constituya un espacio funcionalmente útil, deberá considerarse como llena de agua y el peso de esta deberá sumarse al de la subestructura, a menos que dicho espacio se rellene con material ligero no saturable que garantice la permanencia del efecto de flotación.
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Estados límite de falla
Se comprobará además que no pueda ocurrir flotación de la cimentación durante ni después de la construcción. De ser necesario, se lastrará la construcción o se instalarán válvulas de alivio o dispositivos semejantes que garanticen que no se pueda producir la flotación. En la revisión por flotación, se considerará una posición conservadora del nivel freático. Es importante prestar especial atención a la revisión de la posibilidad de falla local o generalizada del suelo bajo la combinación de carga que incluya el sismo. Este tipo de placas son adecuadas para suelos de mediana y alta compresibilidad, y baja capacidad de carga. Además se requiere un tipo de cimentación de concreto monolítico, esto cuando el nivel de aguas freáticas se localiza cerca de la superficie del suelo y contar con una cimentación impermeable y tener en cuenta el fenómeno de flotación. En el diseño de las cimentaciones compensadas debe tenerse presente que el suelo debe considerarse como una fase liquida y sólida. Por lo que, la compensación se hace teniendo en cuenta dos efectos:
Substitución de peso sumergido del sólido.
Efecto de flotación debido al líquido desalojado.
Ambos efectos son utilizados para igualar el peso total del edificio. La cimentación se diseña como una losa de cimentación, resultando una cimentación bastante rígida, por lo que los asentamientos diferenciales son controlados fácilmente.
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Cimentaciones Losas de Cimentación Una losa de cimentación se define como una estructura que puede soportar varias columnas o muros al mismo tiempo. Se emplean cuando la capacidad soportante del suelo es muy baja y las zapatas aisladas resultan demasiado grandes y juntas como para ser una opción viable. La losa de cimentación se puede clasificar principalmente en:
Losa de cimentación aligerada: Este tipo de losa se caracteriza por disminuir el volumen de concreto a utilizar, debido a que solo se emplea el espesor determinado en las secciones criticas determinadas en el diseño; el resto se disminuirá hasta donde permita el esfuerzo cortante involucrado en el diseño.
Losa de cimentación nervurada: A diferencia de la losa aligerada aquí solo se emplean vigas, las cuales corren sobre los ejes “X” y “Y” generando así
cajones entre columnas. Con esta forma disminuyen mucho más el volumen de concreto a utilizar. Cuando las cargas son muy grandes, tal que las zapatas continuas ocupen cerca del 50% del área proyectada del edificio, es más económico el uso de losas que cubran toda el área de cimentación. La carga total en este caso puede ser considerada uniformemente distribuida en toda el área. Los asentamientos totales y diferenciales pueden ser investigados, considerando la rigidez de la losa o contratrabes, los cuales por economía deben ser compatibles con los asentamientos diferenciales permitidos por las Normas. Es importante considerar la flexibilidad de la losa de cimentación para una mejor economía. Sin embargo, las restricciones en cuanto a asentamientos diferenciales permitidos entre columnas, puede exigir cierta rigidez en la losa, la cual puede darse con un peralte mayor o colocando contratrabes entre las columnas. Las cimentaciones de este tipo, son recomendables para suelos de mediana compresibilidad. Aunque se pueden usar en suelos de alta compresibilidad 16 | P a g e
Tipos de Muros de Contención y sus Características Muro Concreto Reforzado
Ventaja - En muros de alturas pequeñas requieren menor cantidad de concreto. - Proceso constructivo es rápido por el colado.
Desventaja
-Requieren una buena cimentación. -Cuando las masas de suelo son grandes no se recomienda por ser livianos.
Muro Concreto Ciclópeo
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Ventaja
-Se utiliza cantos de roca disminuyendo la cantidad de concreto. -Se cimentan por debajo de la posible superficie de falla, con el objetivo de obtener fuerzas de reacción por fuera del movimiento que aporta estabilidad no solo a la estructura sino al deslizamiento.
Desventaja
-No es capaz de soportar grandes esfuerzos de flexión. - Actúan como estructura de peso o gravedad con alturas máximas de 4 metros, ya que no pueden soportar esfuerzos de flexión.
Muro de Gaviones
Ventaja
- Fácil alivio de presiones de agua. -Soportan deformaciones importantes. -Son de construcción sencilla. -Flexibilidad: Tienen gran adaptación al terreno. Adsorben todos los asentamientos. -Durabilidad de un periodo de 20 años. -Son permeables, desalojan el agua que pueden contener la obra que protegen.
Desventaja
- La malla se corroe en ambientes ácidos. -
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Refuerzos con Geotextil
Ventaja
-Generalmente fáciles de construir.
Desventaja
-Flexibles, se deforman fácilmente. -El Geotextil se descompones con la luz solar.
Muros Anclados
Ventaja
-Se pueden construir progresivamente a medida que avanza la excavación. -Permite alturas considerables especialmente para el aseguramiento de cortes en excavación. - Estabiliza taludes. - El anclaje resiste la carga de tensión por medio de la fricción entre la lechada de inyección del anclaje y el terreno.
Desventaja
-Los elementos de refuerzo sufren de corrosión. -Mantenimiento permanente. 19 | P a g e
Muros de Mampostería
Ventaja
-Generalmente fáciles de construir. - Reduce los desperdicios de los materiales empleados y genera fachadas portantes. - Apta para construcciones en alturas grandes. Es económico
Desventaja
- Es bastante poroso (filtración de humedad). - Las dimensiones que ocupa son mayores ya que tiene que tener un grosor importante.
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Cimentaciones con Pilotes. Los pilotes son elementos que se utilizan para transmitir las cargas de una estructura a estratos profundos más resistentes que los mantos superficiales, o bien cuando la estructura deba construirse en un sitio cubierto por agua. A pesar de su costo, el uso de pilotes frecuentemente es necesario para garantizar la seguridad estructural.
Clasificación de los Pilotes: a) Respecto a los materiales empleados en su elaboración:
Madera.
Sede central del Banco Pastor, La Coruña, España. Cimentado sobre pilotes de madera y tiene 87 años de construido.
Corresponden a troncos de árboles a los que se les ha quitado las ramas y la corteza. La longitud máxima de la mayoría de los pilotes de madera es de entre 10 y 20m.Para clasificar como pilotes, la madera debe estar recta, sana y sin defectos. El manual de Práctica, No.17 (1959), de la American Society of Civil Engineers, divide los pilotes de madera en tres clases: 1. Pilotes Clase A soportan cargas pesadas. El diámetro mínimo extremo más grueso debe ser de 356 mm.
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2. Pilotes Clase B se usan para soportar cargas medias. El diámetro mínimo de la cabeza debe ser de entre 305 y 330 mm. 3. Pilotes Clase C se usan en trabajos provisionales de construcción, se emplean permanentemente para estructuras cuando todo el pilote está debajo del nivel freático. El diámetro mínimo de la cabeza debe ser de 305 mm. En todos los casos la punta del pilote debe tener un diámetro no menor a los 150mm. Los pilotes de madera no resisten altos esfuerzos de hincado, por tanto, la capacidad del pilote es por lo general limitada. Zapatas de acero se usan para evitar daños a la punta del pilote. La parte superior de los pilotes de madera también se puede dañar durante la operación de hincado. Para evitar daño a la parte superior del pilote se usa una banda metálica. El empalme de los pilotes de madera debe evitarse, particularmente cuando se espera que soporten cargas de tensión o carga lateral. Sin embargo, si el empalme es necesario, este se hace usando fajas metálicas o pernos. La longitud de la faja debe ser por lo menos 5 veces el diámetro del pilote.
Acero.
Puente colgante sobre el río Madre de Dios. Forma parte de la Carretera Interoceánica del Sur, que conecta a Brasil y el Perú. Está apoyado sobre doce pilotes de acero.
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Generalmente construidos a base de tubos o secciones H laminadas de acero. Los pilotes de tubos se hincan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados. Las secciones de patín ancho y las secciones I de acero también se usan como pilotes; sin embargo, las secciones H para pilotes son usualmente preferidas por que sus espesores de alma y patines son iguales. En muchos casos, los pilotes a base de tubo son rellenados con concreto una vez que han sido hincados. Cuando es necesario, los pilotes de acero son empalmados por soldadura o por pernos. Cuando se esperan condiciones difíciles de hincado, tales como través de grava densa, pizarras y roca suave, los pilotes de acero pueden adaptarse con puntas de hincado.
Concreto.
Los pilotes de concreto se dividen en dos tipos básicos:
o
Pilotes prefabricados:
Pilotes Prefabricados. Productos de Concreto S.A
Se presentan usando refuerzo ordinario y son cuadrados u octogonales en su sección transversal. El refuerzo se proporciona para que el pilote resista el momento flexionante desarrollado durante su levantamiento y transporte, la carga vertical y el momento flexionante causado por la carga lateral. Los pilotes son colados a las longitudes deseadas y son curados antes de ser transportados a los sitios.
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Los pilotes prefabricados también son presforzados usando torones de presfuerzo de acero de alta resistencia. Durante el colocado de los pilotes, los torones son pretensados y se vierten el concreto alrededor de ellos. Después del curado los torones se cortan, produciendo así una fuerza de compresión sobre la sección del pilote.
o
Colocados in situ
Se construyen haciendo un agujero en el terreno y llenándolo luego con concreto. Esta clase de pilotes se divide a su vez en dos amplias categorías:
Pilotes con Ademe
Se hacen hincando una funda de acero en el terreno con ayuda de un mandril colocado dentro de la funda. Cuando el pilote alcanza la profundidad apropiada, el mandril se retira y la funda se llena con concreto.
Pilotes sin Ademe
Se hacen hincando primero la funda a la profundidad deseada y luego llenándola con concreto fresco; entonces, la funda se retira gradualmente.
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Mixtos.
Las porciones superior o inferior de los pilotes compuestos están hechas de materiales diferentes, como de acero y concreto o madera y concreto. Los pilotes de acero y concreto consisten en una porción inferior de acero y en una porción superior de concreto colocado en el lugar. Este tipo de pilote se usa cuando la longitud del pilote requerido para un apoyo adecuado excede la capacidad de los pilotes de concreto simple colados en el lugar. Los pilotes de madera debajo del nivel freático permanente y una poción superior de concreto. En cualquier caso, la formación de juntas apropiadas entre dos materiales disímiles no es fácil y, por esa razón, los pilotes compuestos no son muy usados.
A continuación se presenta una tabla resumen en la cual se comparan los diferentes tipos de materiales.
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b) Respecto al lugar de construcción:
Prefabricados; cuando el pilote se fabrica en lugar distinto al de su hinca.
Fabricados en lugar de hinca.
c) Respecto a la sección transversal:
Hueca.
Maciza.
d) Respecto a su apoyo:
Pilotes por fricción; cuando la mayor parte de la carga del pilote se transmite al terreno por fricción en su superficie lateral.
Pilotes de punta; cuando la mayor parte de la carga del pilote se transmite por apoyo directo del extremo del pilote a un manto resistente.
Necesidades de las Cimentaciones con Pilotes. Las cimentaciones con pilotes se requieren en circunstancias especiales. A continuación algunas ocasiones en las cuales utilizar pilotes es la mejor opción:
Cuando los estratos superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débil para soportar la carga transmitida por la superestructura, se utilizan pilotes para transmitir la carga al lecho de roca subyacente o a un estrato de suelo más fuerte.
En el diseño y construcción de estructuras de
retención de tierra y en las cimentaciones de estructuras altas que están sometidas a fuerzas severas de viento y sismo. 27 | P a g e
En muchos casos, los suelos en el sitio de una estructura propuesta pueden ser expansivos y colapsadles. Estos suelos se pueden extender hasta una gran profundidad debajo de la superficie del terreno. En tales casos, se usan, se usan las cimentaciones con pilotes en las que éstos se extienden hasta estratos de suelo estable, más allá de la zona de cambios posibles de contenido de agua.
Las cimentaciones de algunas estructuras, como
torre de transmisión, plataformas fuera de la costa y losas de sótanos debajo del nivel freático, son sometidas a fuerzas de levantamiento. Los pilotes se usan a veces para esas cimentaciones y así resistir las fuerzas de levantamiento.
Los
estribos
y
pilas
de
puentes
son
construidos usualmente sobre cimentaciones con pilotes para evitar la posible pérdida de capacidad de carga que una cimentación superficial podría padecer debido a la erosión del suelo en la superficie del terreno.
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Conclusión
Como se analizo anteriormente, cuando uno piensa diseñar cualquier tipo de construcción, es importante determinar el tipo de suelo que vamos a trabajar, si este es un suelo expansivo, o colapsable, además de la carga que resiste, y la conformación de los estratos del suelo, para poder establecer las presiones que se pueden ejercer sobre las cimentaciones. El diseño de cimentaciones en el área de la ingeniería civil, es uno de los aspectos más importantes en la construcción, la mala planificación de un diseño de cimentaciones puede traer consecuencias catastróficas, es por esto que este tema es tan importante. Todos los suelos tienen conformaciones diferentes, y de acuerdo a eso y al tipo de construcción nosotros como futuros ingenieros, debemos de tener la capacidad para decidir en un diseño adecuado, que busque minimizar costos, y a la vez maximizar la seguridad. Por eso nosotros consideramos que con la realización de este trabajo de investigación nos da una visión más amplia e integral, ya que conocimos una gran cantidad de tipos de cimentaciones como por ejemplo; cimentaciones infinitamente largas, redondas, excéntricas, lozas de cimentación, cimentaciones compasadas, muros de contención, y cimentaciones con pilotos, como se analizo en el presente trabajo, nos permite conocer los alcances y las limitantes de todo este tipo de cimentaciones, conociendo de una manera muy general las aplicaciones de acuerdo al tipo de terreno y construcción.
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