Diseo de cimentaciones profundas

ConsideracinSe basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentacin para soportar las cargas aplicadas, (friccin vertical).

Este tipo de cimentacin se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales:Cuando la construccin es demasiada grande y ocupa de un suelo resistente y este se encuentra a grandes profundidades.Cuando la construccin es demasiada extensa.

Algunos mtodos utilizados en cimentaciones profundas son:Pilas y Cilindros.Pilotes.Pantallas:pantallas isostticas.pantallas hiperestticas.Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentacin para soportar las cargas aplicadas, o ms exactamente en la friccin vertical entre la cimentacin y el terreno. Por eso deben ser ms profundas, para poder proveer sobre una gran rea sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Este tipo de cimentacin se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales: -Una construccin determinada extensa en el rea de ausentar-. Una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningn sistema de cimentacin especial. -Que terreno al ocupar no tenga resistencia o caractersticas necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas.2Consideracin de cimentacionesLa tipificacin entre cimentacin superficial y profunda se establece segn la relacin entre el ancho del cimiento (B) y la profundidad del plano de apoyo (Z).Marco normativo espaol (CTE), establece su relacin para cimentaciones profundas.

Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE), que es el marco normativo espaol por el que se regulan las exigencias bsicas de calidad que deben cumplir los edificios, establece su relacin para cimentaciones profundas.35.1 Tipos de cimentaciones profundas: Pilas y CilindrosLa pila: es un miembro estructural subterrneo que tiene la funcin que cumple una zapata, es decir transmitir las cargas que soporta al suelo. La relacin de la profundidad de la cimentacin con respecto a la base de las pilas es por lo general mayor que cuatro.

Las dimensiones del cuerpo de una pila estn restringidas entre otras cosas por la magnitud de las reacciones de los apoyos, la distancia para la dilatacin de la superestructura y la distancia entre armaduras y trabes.

Hay varios tipos de pilas:Las llenas: se usan regularmente en puentes ferroviariosLas dobles: se adaptan muy bien a puentes carreterosPilas T: suelen usarse para librar claros sobre vas de ferrocarril o carreteras.5.1 Tipos de cimentaciones profundas: PilotesUn pilote es un elemento de cimentacin de gran longitud comparada con su seccin transversal, que enterrado consigue una cierta capacidad de carga, suma de su resistencia por rozamiento con el terreno y su apoyo en punta.

Tipos de pilotes:Pilotes de maderaPilotes de concretoPilotes de acero

Funcionamiento general de un pilote bajo carga, los pilotes se pueden clasificar como:Pilote de punta: obtiene casi toda su capacidad de carga de la roca o estrato de suelo que est cerca de la punta y muy poca del suelo que rodea su fuste.Pilote de friccin: adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo rodea, ya que se generan fuerzas friccionantes y cohesivas que le ayudan a soportar la carga.Pilotes de madera: Son el tipo de pilote ms antiguo, ya desde la poca del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentacin segura y econmica con ciertas restricciones, su longitud est limitada por la altura de los rboles disponibles. No pueden resistir esfuerzos debidos a un fuerte hincado ya que pueden romperse fcilmente, sobre todo cuando se penetran estratos muy resistentes.Pilotes de concreto: Son de los ms usados en la actualidad, los hay de seccin circular, cuadrada y octagonal y en tamaos de 8, 10 y 12 metros. Pueden dividirse en dos categoras: colados en el lugar -in situ- y pre colados. Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe. Los pre colados pueden ser tambin pre esforzados con el fin de reducir las grietas que se forman por el manejo e hincado adems de que proporciona resistencia a los esfuerzos de flexin. Todos los pilotes de concreto son reforzados con acero apara evitar que sufran daos durante su transportacin y colocacin.Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y usualmente se llena de concreto despus de hincados, y si el hincado es violento es posible utilizar perfiles I o H de acero. Estos pilotes estn sujetos a corrosin, aunque el deterioro no es significativo aunque si se hincan bajo el mar, la accin de las sales puede ser importante.6Campo de utilizacin de los diversos tipos de pilotes

Clasificacin de pilotes

Pilotes

Barrena helicoidal

105.1 Tipos de cimentaciones profundas: PantallasPantallas: son muros verticales profundos que soportan las presiones del terreno; por tanto, es necesario anclar el muro a dicho terreno.

Tipos de pantallas:Pantallas isostticas: con una lnea de anclajesPantallas hiperestticas: dos o ms lneas de anclajes.

Los anclajes son elementos constructivos que les permite reforzar y asegurar su estabilidad. 11Pantallas

5.2 Utilizando carga factorizada (pilotes de concreto)

La propuesta del tipo y dimensionamiento de pilote depender de la carga que este elemento deba soportar al igual que la resistencia del material (tipo de suelo) que le rodee.5.2.1 Proponer dimensiones

Los pilotes se dividen en 3 categoras principales: dependiendo de sus longitudes y del mecanismo de transferencia de carga al suelo:De carga de puntaDe friccinDe compactacin5.2.2 Calculo de la longitud

Carga de punta: Si los registros de perforacin establecen un lecho de roca o de un material rocoso, los pilotes se extienden hasta dicha superficie, en este caso la capacidad ultima de los pilotes depende por completo de la capacidad de carga del material subyacente.Carga de friccin: Para este tipo de condicin en el subsuelo, los pilotes se hincan en el material mas blando a profundidades especificas. La longitud de estos pilotes depende de la resistencia cortante del suelo, de la carga aplicable y del tamao del pilote.Carga de compactacin: los pilotes se hincan en suelos granulares para lograr una compactacin apropiada del suelo cercano a la superficie del terreno, su longitud depende de factores como 1. la compacidad relativa del suelo antes de la compactacin, 2. la compacidad relativa deseada del suelo despus de la compactacin y 3. la profundidad requerida de compactacin.15Para poder determinar la longitud ideal del pilote se decidi tomar un pilote por friccin como ejemplo.5.2.2 Calculo de la longitud

LD

Cuando no se tiene una capa de roca o material duro a una profundidad razonable.16Para poder determinar la capacidad ultima de carga de un pilote se debe sumar la carga tomada en la punta del pilote mas la resistencia total por friccin Qu=Qp+QsNumerosos estudios tratan la determinacin de los valores de Qp y Qs, muchas de estas investigaciones fueron proporcionadas por Vesic (1977), Meyerhof (1976), Coyle y Castello (1981).5.2.3 Calculo de capacidad de carga (esttica o dinmica)

17Ap = D/4c = Qu/2Qu = (kg/cm), capacidad ltima de carga del suelo donde se apoyar el piloteCalculo del ngulo de friccin interna del suelo (tabla ), para obtencin de N*c, N*qProfundidad de desplante (L) mPeso volumtrico del material () kg/mEsfuerzo vertical en la punta del pilote: L* Factor de seguridad (Fs): 3

Qadm=Qp/Fs5.2.3 Calculo de capacidad de carga (esttica o dinmica)Qadm=capacidad de carga admisibleQp=capacidad de carga del piloteFs=factor de seguridad

Como factor de seguridad para el empleo de pilotes, se han seguido los lineamientosreferenciados en el Manual de Cimentaciones Profundas de la Sociedad Mexicanade Mecnica de Suelos, el cual sugiere utilizar el valor 3, para condiciones normalesde servicios=Ws/Vs donde: Ws=Peso de la fase slida de la muestra. Vs=volumen de la fase slida de la muestra ( volumen de slidos)18

19Fuentes de InformacinUniversidad de los andes, facultad de ingeniera, escuela de ingeniera geolgica (pg.13)Principios de ingeniera de cimentaciones Brajas M. Das. (pg. 585)MATERIALES Y PROCESOS DE CONSTRUCCION mecnica de suelos y cimentaciones-vicente_perez_ alama (pg. 100)Diseo y procesos constructivos capitulo 3 (pagina 1)