Cimentaciones Tolchinsky Gonzalez

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PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS TECNOLOGÍA II

PROF: E. TOLCHINSKY – J. GONZÁLEZ

FUNDACIONES o CIMENTACIONES

DEFINICION

Cimiento o fundación es la obra en contacto con la tierra, destinada a transmitir al suelo el

peso del edificio y el efecto dinámico de las cargas móviles que actúan sobre él.

La carga hace que el suelo se deforme, se hunda en una determinada cantidad, llamada

asentamiento, y se exige que los asentamientos de las distintas partes de una fundación

sean compatibles con la resistencia general de la construcción, a riesgo de provocar

lesiones más o menos importantes en la superestructura.

MATERIAL

independientemente del material de la estructura del edificio a fundar, el hormigón es el material mas apto para realizar fundaciones. Como en la mayoría de las zapatas y plateas, el esfuerzo dominante es la flexión, el uso

del hormigón armado es prácticamente total. En este caso la armadura que resiste las

tracciones debe estar defendida de la corrosión por la humedad del suelo mediante una

capa de hormigón llamada recubrimiento de no menos de 5cm

ELECCION DEL TIPO DE CIMIENTO

La elección de un tipo de cimiento depende de múltiples factores con gran cantidad de

indeterminación, como que se relacionan con la propiedades de los suelos y las

características propias de la obra, todas variables difíciles de conocer con precisión.

Podemos dar como términos del problema, los siguientes

Propiedades del suelo

Dirección y magnitud de las cargas. Dispersión en planta de las mismas

Profundidad del plano de cimentación.

Resistencia de las capas por debajo del plano de cimentación

Presencia de agua (capa freática u obras costeras fluviales y marítimas)

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Cimentaciones bajo agua puede generar la necesidad de trabajos de entibación y

achique

Existencia de construcciones vecinas o posibilidad de futuras construcciones vecinas Afectan el diseño de nuestras propias cimentaciones y generan la necesidad de

apuntalamientos mientras las construimos.

Comportamiento futuro del suelo; Está siempre la incógnita del cambio de las propiedades del suelo con el tiempo y la

presencia de factores no previstos, capaces de introducir nuevas variantes

indeterminadas, erráticas o aleatorias

La obra puede modificar las propiedades del suelo

Una excavación en la vecindad de un edificio puede provocar corrimientos y también,

facilitando la desecación, modificar el contenido de agua del suelo y, con ello, su

capacidad portante.

Un terreno arcilloso varía de volumen dentro de límites muy grandes al variar su

contenido de agua

El drenaje por bombeo en arena fina puede arrastrar material sólido, provocando

asientos en las construcciones vecinas.

Estudio de suelos

Las propiedades del suelo se determinan mediante estudio de suelos el cual comprende

las siguientes tareas

Exploración y muestreo

Examen en laboratorio de las propiedades físico mecánicas de las muestras

Recomendación de los medios adecuados de fundación.

Formas de resistir de una cimentación

En función de la dirección y magnitud de las cargas las fundaciones se apoyan en el suelo

de distintas formas.

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La fuerza verticales V pueden ser resistidas por las fuerzas verticales del fondo mas las

fricciones laterales de las caras

La fuerza horizontales H pueden ser resistidas por las fricciones horizontales del

fondo mas las fuerzas horizontales en las caras de las bases

El momento M puede ser resistida por dos pares de fuerzas

a) por fuerzas verticales aplicadas en el fondo

b) por fuerzas horizontales aplicadas en los laterales

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En función de la magnitud de estas fuerzas y de la profundidad del plano de fundación

convendrá adoptar alguno de los sistemas de equilibrio propuestos.

FUNDACIONES SUPERFICIALES O DIRECTAS

Una fundación se llama superficial o directa cuando el plano de asiento de los cimientos

se encuentra a poca profundidad, entendiendo por poca profundidad aquella que puede

ser alcanzada con la excavación corriente (2 a 5 m)

Éste es el tipo de cimentación se utiliza cuando

Suelos de baja capacidad portante y cargas bajas

Suelos de alta capacidad portante y cargas importantes

La fundación superficial es usada también cuando el proyecto incluye la construcción de sótanos y es necesario una excavación que permite acceder a suelos de mayor capacidad portante. (Considerar que la capacidad portante de un suelo generalmente aumenta con la profundidad).

En todos los casos, la profundidad mínima debe quedar siempre por debajo de la zona de

suelo alterable por la intemperie y agentes orgánicos; esta profundidad se encuentra entre

80 cm y 1,50 m del nivel natural del terreno.

ZAPATA AISLADA

El tipo más sencillo es la base o zapata aislada, que recibe la carga de una columna o

pilar y la lleva a tierra mediante un simple ensanchamiento, tanto mayor cuanto menor sea

la resistencia del terreno. Ésta es la solución más económica.

Bases de hormigón para columnas metálicas

En la figura, la columna metálica se embute en el hueco de la base y luego éste se rellena

con hormigón

La columna va provisto de piezas de anclaje para afirmarlo y repartir mejor la carga sobre

el hormigón

Bases de hormigón simple y armado.

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Base tronco cónica Para terrenos de consistencia normal. La altura a hasta el nivel del

solado más bajo debe ser la mínima necesaria; en la parte inferior está dibujada la parrilla

de hierros los que, como se ve, son individualmente menores que el lado de la base y

colocados en posiciones alternadas para cubrir, con mayor economía, toda la superficie

de ésta.

Base con nervios Cuando la superficie de la base es importante ( por grandes cargas

o el suelo es de baja resistencia) la colocación de nervios permiten economizar hormigón.

Los nervios resultan por lo general fuertemente armados (son en realidad ménsulas) y

permiten rebajar la altura total de la zapata.

Base de hormigón para Base de hormigón Base de hormigón

columnas metálica tronco cónica con nervios

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ZAPATA CONTINUA O UNIFICADA

Se utilizan cuando

Existe una fila de columnas con zapatas suficientemente grandes como para que lleguen a tocarse

Las cargas a fundar no están concentradas en puntos (columnas) sino que están repartidas linealmente (muros portantes)

En esta fundación predomina el largo de la fundación respecto al ancho de la misma

Base compuesta para dos columnas, con indicación de la disposición de la armadura

principal de la viga central. El menor ancho corresponde a la columna de menor carga.

Las bases compuestas de este tipo son de aplicación cuando las bases simples resultan

tan grandes que se superponen.

Zapata continua para asiento de una hilera de columnas. La viga invertida es el principal

elemento de soporte y para ella se ha dibujado en la parte inferior el diagrama de

momentos y con trazos gruesos la ubicación de la armadura principal. Como el

comportamiento de los suelos es indefinido, tanto en este caso como en otros, es

prudente que la armadura de las vigas y refuerzos de cimiento sea doble, para prevenir

momentos de flexión en cualquier sentido. El ancho a puede ser variable en

correspondencia con la mayor o menor carga de las columnas.

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PLATEA

Varias zapatas continuas paralelas, suficientemente próximas como para que lleguen a

tocarse o superponerse, producen la platea de ancho y largo igualmente importantes y

que no es más una zapata de grandes dimensiones.

Platea. Elemento principal de la sustentación es la malla de vigas invertidas, que da al

conjunto una gran rigidez. La losa de fondo puede faltar si el terreno es suficientemente

consistente.

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BASE EXCENTRICA

La presencia, de construcciones anteriores o linderos que no pueden invadiese obligarán

al uso de zapatas de carga excéntrica

Corresponde al primer tipo de la figura anterior; el momento flector de la zapata se

transmite íntegramente a la columna que resulta solicitada a la flexión compuesta. Para

disminuir este efecto se la construye lo más larga que se pueda en el sentido normal al

plano de la flexión. Resulta una estructura poco conveniente y de comportamiento

estático dudoso, sobre todo en relación con el suelo.

El uso de tensores permite centrarla carga en las bases excéntricas, liberando a la

columna de flexiones; en el grabado se muestra el tensor formado en el cuello mismo de

la base; en sótanos, es posible hacer el tensor al nivel de la primera losa debiendo

calcularse el tramo inferior de la columna para absorber la flexión.

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BASE EXCENTRICA CON VIGA DE EQUILIBRIO

La flexión producida por la excentricidad será absorbida por una viga que une la base de

medianera con otra central, no excéntrica. En la parte inferior del grabado se ilustra la

organización de las armaduras. Ambas bases y sus fustes quedan armados como si no

existiese la compresión excéntrica.

ARRIOSTRAMIENTOS

El temor de concentrar tensiones excesivas en algunos puntos y/o provocar asientos

diferenciales, siempre indeseables, llevan al arriostrado mutuo de las zapatas, o a su

combinación en grupos

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FUNDACION POR POZOS

Concepto

Consiste en la ejecución de un pozo de diámetros variables entre 1.0 m para obras

menores hasta varios metros para obras importantes. En su forma más sencilla, el pozo,

de pequeño diámetro, es vaciado a mano hasta encontrar fondo resistente; se lo rellena

luego con hormigón, formándose una columna que apoya en firme y, eventualmente,

trabajará también a fricción contra el suelo. Los pozos se unen entre si mediante vigas de

hormigón armado o arcos, sobre los que apoyara el edificio

Campo de aplicación


El plano de cimentación se encuentra a mayor profundidad de la necesaria para realizar una fundación directa. Se utiliza este sistema hasta aproximadamente 8 metros de profundidad

Las cargas son muy importantes (por ej.: pilas de puentes)

Teniendo suelos aptos para fundar a profundidades menores se decide fundar mas profundo para apoyar la obra sobre suelos mas consolidados, reduciendo los asentamientos futuros

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Métodos de construcción

Según sea el suelo pueden presentarse la necesidad o no de realizar entivaciones o

apuntalamientos

Excavación manual sin entivacion: Si el terreno es suficientemente consistente como para permitir trabajar a un hombre con seguridad, el pozo se hace sin protección

excavación manual con entivacion: Se construyen con entibación mediante tablas y puntales de madera. La entibación avanza desde arriba hacia abajo junto con la excavación; hecho el cimiento, se la retira de abajo hacia arriba, a medida que progresa el relleno.

A cajón abierto: Cuando el terreno resulta muy desmoronable, el entibamiento se complica. Los pozos de gran sección están sujetos a fuertes empujes, que muchas veces superarán la resistencia de la madera. En reemplazo de la misma se utilizan cilindros de hormigón simple o armado, que se construye a nivel del terreno, se descalza por dentro para hundirlo y a medida que penetra en el suelo se lo va sobre elevando con nuevo material para aumentar su peso y favorecer así una nueva penetración. La sección ideal para estos pozos es la circular (a veces es posible hacerla de hormigón sin armar). Todo el trabajo de descalce y vaciado suele hacerse a mano; el rendimiento depende del número de obreros que puedan trabajar en el fondo. Si éste es holgado, puede excavarse a máquina desde la superficie.

Como las paredes del pozo no son recuperables, se las considera formando parte de la

fundación; todo el hueco interior se rellena con hormigón simple.

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Ejecucion manual c/entivacion Ejecucion de pozos de fundacion mediante cajon

abierto

Posibles dificultades

La desviación con respecto a la vertical por frotamientos diferenciales entre caras opuestas

En cajones de mampostería que sufren desvíos verticales trabando al descenso en puntos superiores puede quedar colgado el cajón y cortarse horizontalmente ante la ausencia de armadura vertical

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Para evitar estas dificultades, las paredes se construyen generalmente con una ligera

inclinación hacia el interior para disminuir la fricción contra la tierra.

FUNDACION INDIRECTA O PILOTES

Concepto

Se denomina pilote a una construcción que se comporta como una columna enterrada en

el suelo de forma que puede transmitir las cargas desde la superficie hasta encontrar

suelos resistentes a grandes profundidades.

En función de la dirección de la carga, el pilote puede trabajar de alguna de las siguientes

maneras

a) Cargas verticales V

De punta, como si fuese una columna apoyada sobre un plano resistente

Por frotamiento lateral contra el suelo. En algunas ocasiones este frotamiento puede resultar suficientemente intenso como para que toda la carga sea absorbida por fricción: la cimentación recibe entonces el nombre de flotante.

b) Cargas horizontales H y momentos flectores M

Transmiten los esfuerzos mediante presiones horizontales por empuje pasivo de suelos

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El plano de cimentación se encuentra a mayor profundidad de la necesaria para realizar una fundación directa o por pozos. Se utiliza hasta aproximadamente 60 metros de profundidad

Las cargas son muy importantes

Teniendo suelos aptos para fundar a profundidades menores se decide fundar mas profundo para apoyar la obra sobre suelos mas consolidados, reduciendo los asentamientos futuros

Se desea evitar la realización de submuraciones de construcciones vecinas.

Método de construcción

Este tipo de cimentación puede ser ejecutada mediante dos métodos básicos y variantes

de los mismos

De hormigón armado prefabricado

Pilotes prefabricados hincados De acero

De madera

Sin camisa

Hormigonados in situ Con camisa recuperable

Con lodo bentonitico

Con camisa perdida

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Pilotes prefabricados de hormigón armado

Este tipo de pilotes tienen forma y armadura similar a una columna de hormigón con refuerzos en los extremos para defender el pilote contra interferencias en la penetración (punta) y para resistir los golpes de la maza (cabeza) La armadura del pilote surge de considerar los siguientes estados de cargas

Golpes y transporte en posición horizontal, izado de cancamos en posición mas favorable

Golpes de hincado

Cargas de servicio luego de puesta en carga la estructura ( V, H, M) Se hormigonan al pie de obra o en plantas de prefabricación y se transporta hasta la obra

Armadura de un pilote prefabricado Vista de pilotes prefabricados hormigonados en obra

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El hincado se efectúa con una maquina pilotera que levanta cada unidad, la apoya de

punta sobre el suelo y la fuerza a golpes hasta enterrarla en la longitud requerida. La

enérgica vibración producida durante la hinca puede llegar a dañar los edificios existentes

en las proximidades; el ruido puede resultar asimismo inadmisible en zonas urbanas.

Las maquinas piloteras utilizan martillos llamados pilón que puede pesar hasta 1,5 t y se

aplica con alturas de caídas de hasta 1,50 m.

Hincado de pilotes

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Pilotes prefabricados de acero

Estos tipos de pilotes se construyen generalmente utilizando perfileria laminada, perfiles

doble T de alas anchas, o bien secciones plegadas como tablestacas. No son muy

utilizados ya que exigen protecciones anticorrosivas importantes.

Pilotes prefabricados de madera

Se utilizan en terrenos en que el suelo sea muy blando de forma que facilite su hincado.

Esta característica se consigue en las márgenes de ríos y lagos.

Se los utiliza para la construcción de muelles para embarcaciones deportivas y obras de

poca exigencia estructural. Las maderas mas utilizadas son la encina, quebracho

colorado, haya, pino, abeto y nogal

Duración

Cuando se hallan permanentemente bajo agua su duración es csi ilimitada. Si estan

expuestos a ciclos de saturación y secado, su resistencia disminuye notablemente y exige

tratamientos de conservación.

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Forma y medidas

Son generalmente circulares y ligeramente cónicos. Su largo es aproximadamente 25

veces su diámetro. Las medidas tienen un máximo dado por el tamaño de los rollizos de

donde se obtienen. Generalmente tienen entre 20cm y 40cm de diámetro y 5 m a 10m de

largo.

Llevan una protección en la punta llamada azuche y para no dañar el extremo superior se

intercala otra pieza metálica entre la cabeza y el martillo.

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Pilotes hormigonados in situ sin camisa Se utilizan cuando el terreno se mantiene estable durante la perforación. Puede realizarse con equipos de rotación de elevado rendimiento en los distintos diámetros necesarios Son de gran utilidad en zonas urbanas, los equipos de rotación montados sobre vehículos todo-terreno, por permitir importantes ahorros de tiempo, en los traslados y montaje de los mismos. También pueden ejecutarse en zonas con limitación de altura para el equipo

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Pilotes hormigonados in situ con camisa recuperable Se utilizan cuando no existe estabilidad en las paredes durante la perforación, abarcando una amplia gama de diámetros y permitiendo colocar con gran exactitud la armadura necesaria, ya que es introducida en la perforación una vez finalizada y antes de proceder al hormigonado.

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Equipos necesarios para la hinca y extracción de las camisas

Entubadoras oscilantes :Pueden ser utilizadas en cualquier tipo de terreno, siendo éstas accionadas por la propia máquina.

Vibrohincadores : Presentan un mejor comportamiento en terrenos granulares, obteniéndose normalmente unos rendimientos mas elevados, si bien pueden aparecer dificultades en la hinca y extracción de camisas en terrenos cohesivos

Pilotes hormigonados in situ con camisa perdida Se emplean cuando nos encontramos ante terrenos que presentan corrientes de agua que lavarían el hormigón, y para que esto no ocurra, se utiliza una camisa que queda perdida en el pilote.

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Pilotes hormigonados in situ con lodo bentonitico Cuando no existe estabilidad en las paredes durante la perforación, también se puede utilizar lodos bentoníticos. Estos se encargan de sostener el terreno, evitando así los posibles desprendimientos del terreno.

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Cabezal

Premoldeado o in situ, el pilote no recibe de un modo directo la carga, sino por

interposición de un elemento llamado cabezal; el cabezal correspondiente a un grupo de

pilotes puede llegar a ser una estructura muy importante. Pilotes de madera o hierro

suelen unirse por emparrillados del mismo material. Los de hormigón, una vez hincados

se descarnan en cierta longitud y se hacen solidarios con un cabezal de hormigón.

CABEZALEZ PARA DOS Y TRES

PILOTES

CABEZALES PARA CUATRO O MAS

PILOTES

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La disposición simétrica es la más conveniente; el efecto de punzonamiento es el peligro

más grave, de ahí que los cabezales resulten generalmente macizos de cierta

importancia.

Inconvenientes posibles en pilotes

Durante el proceso constructivo pueden presentarse algunos de los siguientes

inconvenientes

desviación o rotura por la presencia de bloques erráticos, viejas fundaciones, etc

roturas por fallas del material durante la hinca (en pilotes de madera esta falla puede pasar inadvertida)

lavado del hormigón por el agua subterránea durante la operación de levantar el tubo en ciertos tipos moldeados in situ

asientos inesperados de grupos de pilotes, cuyo comportamiento puede resultar completamente distinto del pilote que sirvió de ensayo

Ensayos para la verificación de pilotes

Una vez construido, un pilote queda íntegramente rodeado de suelo, lo que dificulta la

verificación de la calidad del trabajo realizado. Para asegurarse que el pilotaje no presenta

inconvenientes, se recurre a ensayos no destructivos que miden la respuesta del pilote

ante exigencias de carga o ultrasonido. Estos ensayos pueden ser:

Prueba de carga

Prueba de continuidad en pilotes hormigonados in situ

FUNDACIONES HIDRAULICAS

Sea la fundación superficial o profunda, la presencia de agua crea técnicas operativas

especiales que autorizan a dar categoría propia a las fundaciones hidráulicas. Podemos

tener tres casos

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Con agotamiento

Con depresión del nivel freático

Sin agotamiento

FUNDADIONES HIDRAULICAS CON AGOTAMIENTO

Se utilizan cuando el caudal a drenar es bajo y puede ser bombeado en su totalidad.

Drenes

Cuando la venas de agua son débiles y el terreno tiene la necesaria consistencia para

zanjearlo, es suficiente el drenaje hacia puntos más bajos que el nivel general de la

excavación. Si esto es posible, se prefiere dar a estos drenajes carácter de permanentes,

con lo cual se asegura al cimiento una vida totalmente libre de aguas, con todas las

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ventajas que eso significa

Pozos de bombeo con entibaciones

Cuando esto no es posible, los drenes mueren en pozos y de éstos el agua se extrae con

bombas.

Cuando éstas se retiran, el agua invade nuevamente el cimiento, cosa que en el proyecto

habrá sido prevista para dotarlo de una correcta protección.

Los drenes y pozos de bombeo se van profundizando a medida que la excavaci6n

progresa. Las paredes de la excavación van siendo protegidas con entibaciones como

muestra la figura.

En ellas cada costado empuja contra el otro a través de tirantes horizontales. Los tablones

en contacto directo con la tierra deben formar una superficie continua si el suelo es muy

desmoronable. Los tablones forman un tablestacado hincado por debajo del nivel del

fondo.

CAÑO PERFORADO DE DRENAJE

UBICACIÓN DRENAJE PERMANENTE

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Entibacion para un pozo Entibacion para una excavacion ancha

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Tablestacas y Ataguias

En suelos de baja capacidad portante (ej. lodos en causes de ríos), la entibación se

construye antes que la excavación.

Para esto se utilizan elementos llamados tablestacas Estos elementos de forma plana y

alargada, se construyen para ser hincados en el suelo articulados entre si por sus

extremos de forma de definir una pantalla. Los plegados de los tablestacas responden a

formas que le proporcionan rigidez a la flexión. Se construyen de acero a partir de chapas

plegadas o bien hormigón armado

Para obras importantes como presas o fundaciones de pilas de puentes las tablestacas se

unen formando un cilindro que luego se llena con materiales del lugar formando una

ataguia. Las ataguias se construyen cilíndricas ya que la presión de los materiales sueltos

en su interior es radial y la estructura esta articulada por las tablestacas.

ESTIBA DE TABLESTACAS EN OBRA

TABLESTACAS METÁLICAS Y DE HORMIGÓN

FORMA GENERAL DE TABLESTACAS TIPO U

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Las ataguias se construyen adosadas entre si formando una pantalla de varios metros de

ancho. Esta pantalla se cierra en si misma o bien contra las costas para formar un recinto

estanco dentro del cual, mediante drenes y pozos de bombeo de profundidad creciente

con la excavación, se va quitando el agua. Por la parte superior de la pantalla puede

construirse un camino que permite el acceso de materiales a puntos interiores de la obra.

TABLESTACAS HINCADAS DESDE

BALSAS FORMANDO UNA

PANTALLA DE CONTENCIÓN

ATAGUIAS PARA FORMAR UNA

ZONA DE TRABAJO ESTANCA EN EL

CAUSE DE UN RIO.

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En general, el funcionamiento de las bombas no será continuo; se lo regula con flotantes

de funcionamiento automático cuando el agua de los pozos alcanza cierto nivel.

Una vez agotado la zona de trabajo se realizan las obras sobre suelo seco y finalizadas

las mismas se inunda el recinto nuevamente para luego retirar las ataguías.

FUNDACIONES HIDRAULICAS CON DEPRESION DEL NIVEL FREATICO

Cuando las bombas no son capaces de producir el agotamiento total, se tiene la

fundación por depresión del nivel freático.

Este sistema permite trabajar en seco sin uso de tablestacas. La excavación futura queda

encerrada dentro de un cinturón de pozos filtrantes previamente perforados, tan profundos

como sea necesario y separados a distancias convenientes según sean la calidad del

terreno y la potencia de la napa.

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El bombeo provoca el descenso (abatimiento o depresión) del nivel freático y de esa

manera puede hacerse la excavación sin ningún riesgo. En este sistema, el bombeo debe

ser permanente hasta que el desarrollo de la obra permita suspenderlo.

Es conveniente que la excavación general se haga hasta muy cerca del nivel freático y

luego comenzar el bombeo. Napas muy poderosas requerirán más de un cinturón de

bombeo; excavaciones muy profundas pueden exigir también el bombeo simultáneo en

varios niveles.

FUNDACIONES HIDRAULICAS SIN AGOTAMIENTO

Este tipo de fundación ha quedado prácticamente limitado a la obra portuaria, túneles bajo

río y otras en las que el bombeo y el tablestacado quedan superados por la profundidad o

la cantidad de agua.

Son tres los tipos, esencialmente distintos, los cajones, las escolleras y los cajones

neumáticos.

CAJONES

Es una importante estructura hueca de hormigón que se construye en obrador, se lleva

por flotación hasta el sitio de su emplazamiento y allí se lo hunde lastrándolo o

permitiendo el ingreso de agua a su interior mediante válvulas

Luego de apoyado en el fondo marino se lo llena con hormigon. En las figuras puede

verse el proceso en la fundacion de un puente

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UBICACIÓN DE LAS FUNDACIONES

DE UN PUENTE

TRASLADO DEL CAJON POR

FLOTACIÓN

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HORMIGONADO DEL INTERIOR DEL

CAJÓN, SOBRE EL CAJÓN

CONSTRUCCIÓN DE LAS

COLUMNAS DEL PUENTE

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ESCOLLERAS

Concepto

Consiste en un pedraplen (terraplén de piedras) que se construye para formar una barrera

contra corrientes de agua. Se proyecta y calcula el tamaño de las piedras para que las

mismas resistan, con su propio peso, las fuerzas de arrastre del agua.

Cuando no se dispone de piedras del tamaño y peso necesario en el lugar, se construyen

elementos de hormigón armado con formas irregulares y se recubren los pedraplenes con

los mismos.

Están compuestos por varias capas con piedras de tamaño y peso creciente hacia la

superficie


Diques rompeolas en puertos marinos. El objetivo es formar una zona de abrigo del oleaje externo

Defensas de costas de ríos fluviales

Cierre de ríos para presas de materiales sueltos.


Se prepara el fondo dragando para remover materiales no aptos

Luego se arroja desde la superficie los distintos tamaños de piedras. Esta tarea se puede

realizar avanzando desde la costa o bien mediante el traslado por barcazas con descarga

de fondo

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Rompeolas en zona de abrigo de puerto Dique rompeolas formado con

escolleras

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Escolleras con bloques de hormigón armado

Utilización de escolleras para respaldos de presas

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CAJONES NEUMATICOS

Tiene el fondo abierto, pero herméticamente cerrada la boca superior; se inyecta aire

comprimido en la cámara interior y de esa manera el agua no sólo es expulsada, sino

impedida de volver a entrar, reemplazándosela por aire a presión.

En ese ambiente se instalan los obreros y van descalzando interiormente el cajón que

comienza a hundirse: simultáneamente sobre él se sigue sobre elevando la obra. Éste es

un trabajo sumamente delicado y de bajo rendimiento: el operario necesita un período de

adaptación a la presión antes de comenzar cada jornada, y otro de descompresión al

terminarla.

Debe asegurarse la provisión de aire fresco, controlarse el contenido de anhídrido

carbónico y tomarse todas las medidas para evitar la entrada de agua al recinto y las

pérdidas de presión durante la entrada y salida de obreros y materiales

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construcción de un cajón neumático

Preparación del suelo para la instalación construcción de la cámara de trabajo

de hormigón

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Columnas de ingreso de personal y materiales Excavación dentro de la cámara de

trabajo bajo agua

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Extencion de las paredes en la superficie Verificacion del nivel portante del suelo

Llenado de la cámara de trabajo con hormigón

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CONSOLIDACION

A veces es posible mejorar la capacidad de soporte del suelo mediante tratamientos

especiales para apoyar sobre él un tipo cualquiera de estructura; ésta es la consolidación,

que no es en sí misma una fundación, sino que la hace posible.

La idea básica de este tipo de fundación es la de mejorar por medios artificiales las

condiciones del terreno, para asentar sobre él alguna de las fundaciones estudiadas

anteriormente. Se trata de aumentar su capacidad de soporte mediante su compactación

puramente mecánica o su endurecimiento por medios químicos. Son tres los tipos de

compactación:

CONSOLIDACION POR CONGELAMIENTO

Ésta es una consolidación temporaria con una finalidad semejante a la del tablestacado.

El terreno es llevado a temperaturas muy bajas, solidificándose en macizos de alta

capacidad de soporte, que lo convierten en autoportante y le permiten servir de muro de

contención de los suelos adyacentes.

Alrededor de la futura excavación se colocan tubos de perforación por los que se hace

circular mezclas frigoríficas, enfriadas por la expansión de un gas. La temperatura puede

llegar a los -50C y se ha podido llevar la resistencia de ciertas arenas hasta los 180

kg/cm2. Esto permite ejecutar con total seguridad las excavaciones y los cimientos; el

sistema ha sido usado también para detener deslizamientos. Hecha la obra, se retira el

sistema refrigerante y el terreno vuelve a su situación anterior.

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CONSOLIDACIÓN POR COMPACTACION

En este caso la consolidación es permanente y se la tiene en cuenta como un elemento de la obra definitiva. La compactación se realiza de dos maneras

Vibrando y golpeando la masa del suelo, con lo que se consigue que disminuya de volumen con el consiguiente aumento de densidad; la disminución de volumen produce asientos superficiales que obligan a ulteriores rellenos con tierra de préstamo.

Introduciendo pilotes en cantidad suficiente para producir la requerida disminución de volumen y el correlativo aumento de densidad; el menor volumen del suelo es compensado con el volumen de los pilotes y no hay asientos ni necesidad de préstamos. Los pilotes son parte de la obra definitiva.

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CONSOLIDACION POR INYECCIONES PETRIFICANTES (JET GROUTING)

Concepto

Las inyecciones genéricamente consisten en un conjunto de operaciones necesarias para

rellenar huecos y fisuras en el terreno. Su objeto fundamental es mejorar las

características mecánicas del suelo (incremento de la resistencia, disminución de la

deformabilidad, etc.) así como la disminución de la permeabilidad.El fluido de inyección es

variable pudiendo ser exclusivamente químico (resinas y mezclas)


La técnica del Jet-Grouting tiene múltiples aplicaciones (mejora del terreno,

impermeabilización, túneles, etc.) siendo el fluido de perforación también variable

(cemento, bentonita, mezclas químicas, etc.)

Métodos de construcción

Perforación hasta la cota final

Inyección del fluido y la recuperación de la tubería simultáneamente. En este caso, las presiones de perforación son elevadas, entre 350 y 600 bar. Las variables en la ejecución son, fundamentalmente: presión, velocidad de rotación, velocidad de avance y consumo de cemento. El radio final de la inyección dependerá de dichas variables y de las características geotécnicas del terreno

Proceso de ejecución de jet-

grouting

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RECALSE DE MUROS (SUBMURACION)

Concepto

Se llama submuracion a la tarea de llevar el nivel de fundación de un cimiento existente a

un nivel inferior.

El trabajo supone excavar por debajo del cimiento, con riesgo de caída para toda la

superestructura y luego ejecutar una nueva base inferior y un muro nuevo bajo el

existente donde se apoyara el mismo.


Se hace necesario realizar estos trabajos cuando

Se construyen sótanos linderos a edificios existentes

Se construyen bases de fundación directa sobre la línea municipal lindera a una construcción existente.


El trabajo se desarrollará siguiendo las siguientes etapas:

Apuntalamiento del edificio existente (considerar: sustentación vertical en correspondencia inmediata con la parte afectada; sustentación vertical de todos los elementos que apoyen sobre esa parte y toda la zona que sea servida por los mismos; arriostramiento transversal entre columnas, pilastras, etc. y prevención de eventuales empujes fuera del plano vertical; se entiende que todas estas medidas dejan prácticamente sin carga el cimiento a recalzar)

Descalce, es decir, excavación hasta el nivel deseado (eventualmente la excavación necesitará ser entibada)

Ejecución del cimiento nuevo

Recalce (esta operación y la anterior pueden llegar a ser una sola)

Retiro del andamiaje provisorio.

Submuracion de una medianera para construir un sótano en el predio vecino

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En A) se ve en planta la disposición de la berra de seguridad, cuyo corte A-A muestra la

situación de la obra al comienzo de la submuración, con indicación de N1, nivel actual y

N2, nivel futuro y N3, plano final de asiento de la pared recalzada.

Se corta el terreno perpendicularmente al muro hasta lograr el perfil que muestra la figura; de estos cortes se hacen varios simultáneamente, anchos de no menos de 1 metro ni más de 1,50; separados entre sí, por lo menos, 5 m, distancia que se aumentará prudentemente para muros muy cargados.

Esos cortes permiten ejecutar la pared nueva por debajo del cimiento antiguo, y queda, de ese modo, sostenida como se indica en C), por los pedazos 1 y la berma de seguridad.

La misma operación se repite como se indica en D) y E), de tal manera que los pilares de submuración en ejecución simultánea conserven siempre el mismo distanciamiento. En E) se ve el submural terminado con indicación de las tres alternancias elegidas en el caso del ejemplo.

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Asentamientos

Esta superestructura sufre el efecto de cuatro asientos

Deformaciones elásticas del apuntalamiento provisorio por la carga del edificio por sostener.

Hundimiento del terreno en el plano de apoyo de los puntales.

Deformaciones elásticas de la submuracion definitiva

Hundimiento del terreno bajo el nuevo plano de apoyo Los asientos deben conservarse dentro de las posibilidades de deformación del edificio

existente. De ahí la necesidad de dimensionar con generosidad los apuntalamientos

Recalzar es una operación delicada, costosa y lenta, en ocasiones hecha en condiciones

verdaderamente difíciles, complicadas aun mas por la necesidad de proteger la estructura

por subfundar durante todo el periodo de construcción, vigilar la seguridad de terceros y la

del propio personal.

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RECALCE DE COLUMNAS


Primer paso

Se construyen las zapatas 2 de hormigón simple o armado, una a cada lado de la

columna 1, tan próximas entre sí como sea posible. Para fijar esta distancia mínima se

tendrá en cuenta que una vez cargadas no transmitan a los paramentos de la futura

excavación un empuje peligroso. Para ello se la dimensionará todo lo grande que sea

necesario, para que la presión unitaria, sobre el terreno sea muy pequeña.

Segundo paso

Se colocan los perfiles 4 sobre los cuales se llevará provisoriamente la carga de la

columna; estos perfiles asientan cómodamente sobre un colchón de madera encuadrada

3 de dimensiones robustas, cuya finalidad es la de repartir las reacciones de los perfiles

sobre las zapatas 2. Si éstas están próximas, los perfiles tendrán menos flecha y serán

menores entonces los movimientos de la superestructura.

Tercer paso

Se ejecuta el dado 5 de hormigón armado; previamente la columna ha sido descarnada

para que el dado se haga totalmente. solidario con ella y transmita por corte su carga a

las vigas metálicas 4. Este dado es el elemento principal de la estructura provisoria: se le

dará una altura grande para que tenga rigidez, llevará armadura fuerte, 8erú hecho con

hormigón de calidad y vaciado muy controlado. Una vez endurecido se puede proceder al

descalce de la base.

Cuarto paso

Se hace la excavación descalzando completamente la base de la columna que queda en

el aire. Las zapatas 2 están recibiendo la totalidad de la carga por intermedio de las vigas

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y el dado. Tal vez la excavación requiera entibación para absorber el empuje de las

zapatas provisorias.

Quinto paso

Se construye la nueva base con su fuste, previa demolición de la base vieja.

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FUNDACIONES SOBRE ARCILLAS EXPANSIVAS

Concepto

Las arcillas llamadas expansivas tienen la particularidad que durante la sequía, la arcilla

pierde agua y se contrae apareciendo grietas más o menos profundas, y durante las

lluvias, absorbe agua y se hincha, las grietas se cierran, pero el volumen aumenta aun

más, apareciendo empujes verticales V y horizontales II, causantes de múltiples lesiones

en el edificio (si la construcción es suficientemente pesada y reforzada, el empuje puede

ser absorbido sin daño). Este fenómeno afecta a numerosas zonas en todo el mundo y en

nuestro país en Salta y Entre Ríos, por ejemplo, y lugares como Castelar, en el gran

Buenos Aires. Fig. A

Formas de construcción

Platea de hormigón armado. No anula el fenómeno alternativo, pero lo resiste. Es una excelente y generalmente costosa solución. Fig. B

Los cimientos se llevan por debajo de la profundidad alterable; para evitar la fricción del hinchamiento sobre los fustes, los pozos se rellenan con arena. La solución es costosa, pero no impide el agrietamiento de los pisos. Eventualmente, la arena puede retener agua libre y llevar la arcilla a la saturación, lo cual es peligroso. Fig. C

La construcción de veredas perimetrales tiene por objeto conservar inalterado el contenido de agua del suelo, impidiendo que la lluvia lo aumente o la evaporación lo seque. Solución tanto más segura cuanto mayor sea la impermeabilidad y el ancho de las veredas. Fig. D

Los cimientos se llevan por debajo de la profundidad alterable y el piso se construye elevado; los fustes pueden ser eventualmente protegidos por canto rodado. Excelente y costosa. Fig. E

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TIERRA ARMADA O TIERRA RETENIDA

Concepto

Los muros de tierra armada son estructuras de contención autoportantes. El sistema

consiste en un panel frontal de hormigón premoldeado conectado al suelo con una malla

galvanizada. La teoría básica de estos muros dice que la presión del material genera un

anclaje de la malla en el suelo que hace que esta evite el deslizamiento.


Se utilizan en obras viales, fundación de estribos de puentes, estabilización de taludes,

estructuras de contención de suelos, etc.

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Acopio de placas premoldeadas Montaje de placas premoldeadas

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Posicionamiento de placas premoldeadas Vista exterior del muro

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Malla atada a las placas premoldeadas Tapado de una capa

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Compactación de una capa Obra terminada

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MUROS DE CONTENCION

Concepto

Consiste en la ejecución de un tabique vertical que contiene el suelo que presiona

horizontalmente


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Para contener rellenos de suelo formando un desnivel en un muelle

Para contener rellenos de un terraplén sin talud

Siempre que se necesite una diferencia de nivel

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ANCLAJES DE TRACCION

Concepto Se denominan anclajes a elementos similares a pilotes inclinados que se introducen en el suelo para resistir esfuerzos horizontales evitando el desmoronamiento del mismo.

Campo de aplicación Los anclajes son utilizados para mantener la estabilidad de taludes, pantallas de hormigón, tablestacados, etc. Pueden tener carácter definitivo o provisional, como ocurre normalmente en los empleados en pantallas para edificación con carácter de arriostramiento hasta la ejecución de los losas

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Métodos de construcción En su ejecución se realizan las siguientes tareas

La perforación con la inclinación y longitudes proyectadas, utilizando los medios adecuados en función del terreno a perforar (rotación, rotopercusión, con entubación o sin ella, etc.)

Se introduce el cableado del anclaje

Se procede a la inyección de mezclas de cemento (o aditivos si éstos son necesarios). En ocasiones, el proceso de inyección se realiza en dos etapas: una inyección primaria y una inyección secundaria.

Tesado de los anclajes

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Los anclajes habituales suelen ser de cable de acero postensado ó bien de barras de acero de alto límite elástico. PANTALLAS Concepto Las pantallas son elementos de contención ejecutados previamente a la realización de excavaciones cuando estas no pueden ser realizadas directamente, debido a la existencia de terrenos poco estables o a razones de seguridad por proximidad de edificios. Estas pantallas pueden realizarse de dos formas

Continua (muros-pantalla) con espesores entre 30 y 100cm de espesor. Con equipos especiales.

Discontinua (mediante pilotes) con equipos análogos a los vistos en pilotes.

Pantalla continua Pantalla discontinua Campo de aplicación

Contención de suelo ante desniveles

Impermeabilización. Se realizan pantallas plásticas, formadas por mezclas de bentonita-cemento, o bien en los casos de ejecución de elementos portantes realizados mediante equipos de pantallas.


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Pantallas en seco: Se opta por este tipo de pantalla cuando el terreno se mantiene

estable durante la perforación, lograndoce una simplificación en las tareas de colocación de armaduras y hormigón.

Pantallas con bentonita: Resulta idónea cuando el terreno presenta falta de estabilidad, empleándose normalmente lodo bentonitico con el fin de evitar posibles desprendimientos.

Pantallas discontinuas de pilotes: Se suele utilizar cuando las solicitaciones son menores, ya sea por la existencia de terrenos con características geotécnicas superiores, por menores cotas de excavación, por mayores arriostramientos, etc.

Estabilidad de las pantallas Las pantallas normalmente no tienen capacidad de resistir empujes horizontales por si mismas. Para lograr esta capacidad se las combina con pilotes de tracción o anclajes de tracción que se introducen en forma horizontal en el suelo a medida que avanza la excavación.

Cimentaciones Tolchinsky Gonzalez

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