Formulario Mecanica De Suelos

Tipos de cimentación y sus procedimientos constructivos

2.3. Cimentaciones profundas

Estas cimentaciones constan de elementos como pilotes, cilindros o cajones de grandes dimensiones (todos con funcionamiento estructural), y se emplean para transmitir eficientemente las cargas de la superestructura a los estratos profundos del terreno de apoyo. Se justifica su utilización luego de evaluar y concluir que el terreno no permite cumplir –económicamente- con los requisitos mecánicos fundamentales, utilizando cimentaciones superficiales, como en los casos de la existencia de suelos blandos, sueltos, y/o expuestos a socavación, típica de los cauces de los ríos.

Cabe aclarar que, geotécnicamente, se denomina pilote a un elemento prismático de cimentación profunda que transmite al subsuelo las cargas provenientes de la estructura y que, generalmente, se limita a un diámetro o ancho, igual o menor de 60 cm, y las pilas son elementos estructurales de cimentación profunda con dimensión mayor que la de los pilotes, con un máximo aproximado de 3 m. Sin embargo, para estar de acuerdo con la terminología utilizada por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes para referirse a los puentes, en este trabajo se denominará pilote al elemento de cimentación profunda de ancho de sección mayor a 60 cm que se cuela en sitio en perforaciones previas en el terreno; en caso contrario, se trata de un pilote hincado. Y se utiliza el término pila para referirse a la parte vertical de la subestructura que es generalmente visible, se encuentra al aire libre y apoya directamente a la superestructura. La utilización de la terminología de la SCT prácticamente está generalizada entre los constructores de puentes en México.

Tipos de cimentación y sus procedimientos constructivos

2.3.1. Cilindros y cajones de cimentación

Estas cimentaciones consisten en elementos de concreto reforzado, de sección transversal cilíndrica, rectangular, elipsoidal o similar (hueco al centro de la sección, Figura 2.3) que se coloca verticalmente en el suelo de apoyo, utilizando técnicas apropiadas de excavación y retiro de rezaga. Básicamente, se trata de encontrar un estrato resistente bajo un depósito de suelo de propiedades mecánicas deficientes, con el fin de conseguir un apoyo satisfactorio a una profundidad práctica. Las profundidades económicas máximas que suelen alcanzarse son del orden de 65 m.

Fig. 2.3. Cilindros y cajones (cuchilla cortadora de acero estructural)

Inicialmente, es necesario identificar las partes que integran un cajón o cilindro de cimentación, las cuales son:

• Cuchilla cortadora de acero estructural (localizada en la parte inferior, Figura 2.3), es el elemento de ataque para cortar el material donde se va hincando. Antiguamente se fabricaban con una altura de 1.50 m y sección tronco-cónica para formar la transición entre la cuchilla propiamente dicha y la pared del cilindro o cajón; en la actualidad se han reducido a una pequeña sección de 30 cm de altura y la transición se hace de concreto, formando parte de la pared, (Foto 2.8).

Foto 2.8 Puente San José

• Pared de concreto reforzado (que constituye el cuerpo principal del elemento, Fotos 2.9 y 2.10), su resistencia suele ser del orden de 250 kg/cm2 y su espesor típicamente tiene entre 80 cm y 1 m. Este espesor de las paredes del cilindro se dimensiona básicamente para lastre, facilitando así el hincado. El diámetro exterior de los cilindros varía entre 4.50 y 9 m para dar un área interior suficiente que permita el funcionamiento del equipo de excavación, mientras que las secciones de los cajones llegan a medir hasta 10 x 15 m habiéndose hincado -como máximo- a profundidades de 65 m. Una función de las paredes (además de ser el ademe necesario para el procedimiento de hincado) es transmitir las cargas al tapón inferior. Anteriormente se dejaban tubos ahogados en la pared, con objeto de chiflonear o barrenar desde el brocal, el material de excavación, pero se han suprimido por la baja eficiencia que se obtenía.

Foto 2.9 Puente Naza-Tasajillo

Foto 2.10 Puente Espuelas II

• Tapón inferior (generalmente colado bajo agua), es construido a base de concreto simple con resistencia mínima de 200 kg/cm2. Debido a los, generalmente, grandes espesores utilizados (1.5 a 2 m) y al corto claro, éstos no requieren de acero de refuerzo. Al recibir el peso de la estructura, transmite las cargas al terreno y evita la penetración del cilindro o cajón en él (Figura 2.4). En la Figura 2.5 se ilustra el procedimiento de colado del tapón inferior con bote de fondo móvil.

Fig. 2.4. Tapón inferior

Fig. 2.5. Procedimiento de colado del tapón inferior bajo agua, con bote de fondo móvil

• Relleno interior, en la mayoría de los casos, el cilindro se deja con agua hasta el nivel freático, y sólo en ocasiones excepcionales (cuando se requiere aumentar el peso o facilitar la construcción del tapón superior) se efectúa con algún material adecuado.

• Tapón superior, comúnmente se elabora a base de concreto reforzado con resistencia de 250 kg/cm2 y espesor variable de 1 a 3 m. Es el elemento que transmite a la pared, la carga de la estructura que sobre él se apoya (Foto 2.11). Este tapón sella el cilindro o cajón en su parte superior, después del colado del tapón inferior y de haberse efectuado las inspecciones requeridas en el interior del elemento.

Foto 2.11 Puente Bascán

El colado de concreto bajo agua, para construir el tapón final, debe ser objeto de especial cuidado para evitar contaminación del concreto o segregación de sus componentes.

Los cilindros y cajones de cimentación se pueden clasificar, atendiendo a su funcionamiento geotécnico y a la forma de construirlos, en cilindros y cajones de fondo abierto y, cilindros y cajones neumáticos (actualmente en desuso, Figura 2.6). A continuación se describen los métodos generales de construcción utilizados en México para proyectos de puentes sobre cauces de ríos.

Figura 2.6.

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