REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÈCNICA

DE LA FUERZAS ARMADAS

UNEFA

NÙCLEO – GUANARE

PROFESORA: ALUMNOS:

ING.CIVIL, ERNESTO B MAILET RENGEL CI: 15902541

NORELYS FERNANDEZ C.I: 20.767.398

RICHARD CORNIELES C.I: 21.161.682

EVA RODRIGUEZ C.I: 17.617.486

ING. CIVIL A/N.

VIII. SEMESTRE

GUANARE, MAYO – 2013

FUNDACIONES PROFUNDAS

Las cimentaciones profundas se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno

y la cimentación o fundación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente

en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno; con la adecuada seguridad o

con un asentamiento tolerable. El hecho de llevar la cimentación hasta el primer

estrato resistente que se encuentre no es suficiente, aunque esta sea la decisión que a

menudo se toma, pues la cimentación profunda debe analizarse de la misma manera

que la que es poco profunda.

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. Este

tipo de cimentación se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales: -Una

construcción determinada extensa en el área de austentar-. Una obra con una carga

demasiada grande no pudiendo utilizar ningún sistema de cimentación especial. -Que

terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias para soportar

construcciones muy extensas o pesadas.

TIPOS DE FUNDACIONES PROFUNDAS

PILOTES

Se denomina pilote al elemento constructivo de cimentación profunda de tipo

puntual utilizado en obras, que permite transmitir las cargas de la superestructura e

infraestructura a través de estratos flojos e inconsistentes, hasta estratos más

profundos con la capacidad de carga suficiente para soportarlas; o bien, para repartir

estas en un suelo relativamente blando de tal manera que atraviesen lo suficiente para

que permita soportar la estructura con seguridad.

Cabe destacar que estos miembros estructurales pueden ser hechos de acero,

concreto y/o madera y son usados para construir cimentaciones, cuando son

profundas y cuestan más que las cimentaciones superficiales.

La resistencia a la carga estructural aplicada se deriva principalmente de la

resistencia a fricción desarrollada en la interfaz suelo - pilote. Cuando están

sometidas a fuerzas horizontales, las cimentaciones con pilotes resisten por flexión

mientras soportan aún la carga vertical transmitida por la superestructura. Este tipo de

situación se encuentra generalmente en el diseño y construcción de estructuras de

retención de tierra y en la cimentación de estructuras altas que están sometidas a

fuerzas de viento y/o sísmicas.

En cuanto a su forma de trabajo, los pilotes o los pilotajes pueden clasificarse

en

a) Pilotes por fuste: En aquellos terrenos en los que la capacidad portante crece

de una manera paulatina con la profundidad, sin existir un nivel claramente más

resistente, el pilotaje transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del

fuste. Se suelen denominar pilotes «flotantes».

b) Pilotes por punta: En aquellos terrenos en los que aparezca, a cierta

profundidad, un estrato claramente más resistente, las cargas del pilotaje se

transmitirán fundamentalmente por punta. Se suelen denominar pilotes (columna).

FUNCIÓN DE LOS PILOTES

Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura

mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a

la penetración o resistencia por punta. Ambas dependen de las características del

pilote y del terreno, y la combinación idónea es el objeto del proyecto.

Transmite cargas a un cierto espesor de suelo relativamente blando mediante

fricción desarrollada sobre la superficie lateral del pilote, a lo largo de la longitud del

mismo. Es aplicable cuando, dentro de profundidades alcanzables, no se encuentran

estratos que provean soportes significativos en la punta.

Compacta suelos granulares relativamente sueltos incrementando su

compacidad y, en consecuencia, su capacidad de carga por fricción (también, una

parte significativa por punta).

Trasladar el soporte de la fundación más allá de la profundidad de socavación

en corrientes de agua para proveer seguridad contra pérdida de soporte al ser

horadado el suelo portante.

Permite evitar el desplazamiento hacia arriba de estructuras sometidas a

fuerzas de levantamiento (presión hidrostática), o al trabajar conjuntamente con

pilotes a compresión, configurar mecanismos resistentes a momentos de volcamiento

sobre la fundación, como los producidos por cargas actuantes en la parte superior de

estructuras de gran altura.

CASOS EN QUE SE USAN PILOTES

Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir

adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del

suelo.

Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos

imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios

que apoyan en terrenos de baja calidad.

Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por

hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.

Cuando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca

del nivel de suelo.

Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.

Entre algunos otros, tenemos varios casos:

En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.

En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción,

como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.

Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de

contención de los muelles.

Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DE LOS PILOTES

Según el sistema de construcción, los pilotes pueden ser:

Pilotes hincados: Consisten en unidades prefabricadas, usualmente de

madera, concretos o acero, hincados hacia el suelo mediante martillos a vapor,

neumáticos, diesel, o vibratorios.

Pilotes hincados y vaciados in situ: Formados hincando un tubo con una

orilla cerrada hacia el suelo y llenando el tubo con concreto. El tubo, llamado también

camiseta, puede ser o no removido.

Pilotes de gato: Unidades de acero o concreto hincadas en el suelo mediante

gato hidráulico usados generalmente para, refuerzo y recalce de edificios y

estructuras y obras de diferente naturaleza, en las que las soluciones convencionales

resultan de difícil o imposible aplicación.

Permiten trabajar en lugares angostos o de baja altura y en proximidad de

instalaciones en funcionamiento, evitándose la interrupción de actividades

industriales, desalojo de vecinos o cualesquiera otras perturbaciones que, con los

procedimientos convencionales, resultan frecuentemente inevitables.

Pilotes perforados y vaciados in situ: Son pilotes formados perforando un

orificio en el suelo y llenándolo con concreto.

Pilotes mixtos: Combinaciones de dos o más de los tipos anteriores, o

combinaciones de diferentes materiales en el mismo tipo de pilote. Los primeros tres

tipos de pilotes son llamados a veces pilotes de desplazamiento, ya que el suelo es

desplazado al tiempo que se hunde el pilote en él. En todas las formas de pilotes

perforados, y en algunas de pilotes compuestos, se remueve primero el suelo

perforando un orificio en el cual se coloca el concreto o los diversos tipos de concreto

precolado u otras unidades apropiadas. Esta diferencia básica entre el desplazamiento

y el no desplazamiento requiere de un seguimiento diferente para los problemas en el

cálculo de la capacidad de soporte, por tanto, los dos tipos serán tratados en forma

separada.

PILAS

El termino pila tiene dos significados diferentes. De acuerdo con uno de sus

usos la pila es un miembro estructural subterráneo que tiene la función que cumple

una zapata, es decir transmitir las cargas que soporta al suelo. Sin embargo, en

contraste con una zapata, la relación de la profundidad de la cimentación con respecto

a la base de las pilas es por lo general mayor que cuatro, mientras que para las

zapatas, esta relación es menor que la unidad.

De acuerdo con su segundo uso, una pila es el apoyo, ya sea de concreto o de

mampostería para la superestructura de un puente. Puede considerarse a la pila en sí

misma, como una estructura que a su vez debe estar apoyada sobre una cimentación

adecuada. La base de una pila puede descansar directamente sobre un estrato firme o

puede estar apoyada sobre una serie de pilotes. Los cuerpos de pila situados en los

extremos de un puente reciben el nombre de estribos. Las dimensiones del cuerpo de

una pila están restringidas entre otras cosas por la magnitud de las reacciones de los

apoyos, la distancia para la dilatación de la superestructura y la distancia entre

armaduras y trabes. Hay varios tipos de pilas: las llenas que se usan regularmente en

puentes ferroviarios, las dobles que se adaptan muy bien a puentes carreteros y las

pilas T suelen usarse para librar claros sobre vías de ferrocarril o carreteras.

FUNCIÓN DE LAS PILAS

Tiene la función que cumple una zapata, es decir, transmitir la carga a un

estrato capaz de soportarla, sin peligro de que falle ni de que sufra un asentamiento

excesivo.

CASOS EN QUE SE USAN PILAS

Se usan cuando el estrato de suelo superficial es blando y compresible y

cuando el peso y cargas de superestructura son importantes.

Construcción de muros pantalla.

La estabilidad del puente, excavados a profundidades considerables que

puedan aguantar mayor número de cargas y nos permitan distanciar los

apoyos del puente.

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DE LAS PILAS

El procedimiento constructivo es similar a los de los pilotes. El último método

consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos. Estas

excavan hasta lugares donde el suelo lo permita sin derrumbarse.

Cuando se alcanza la profundidad necesaria o se llega a un estrato cohesivo,

se detiene la excavación y se inserta un tubo llamado camisa (o ademe). Este tubo

permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación.

Se introduce el refuerzo, y por último se funde el concreto recordando retirar

la camisa.

CAJONES

Un cajón es una estructura que hundida a través del terreno o del agua permite

colocar la cimentación a la profundidad de proyecto, y que posteriormente pasa a

formar parte de la estructura definitiva. Estos cajones pueden ser de fondo abierto o

de fondo cerrado. Un cajón de cimentación se compone de losa de fondo, paredes

laterales, paredes intermedias y losa tapa.

Son elementos estructurales para cimentación de grandes obras, de gran

longitud, pues pueden llegar a profundidades hasta de 25 metros.

Estos elementos se construyen cuando van a soportar mucho peso o cuando el

terreno donde se va a construir tiene poca capacidad portante; puede decirse que con

la construcción de los cajones se mejoran las condiciones estructurales del suelo que

se va a utilizar.

Cajón de excavación cerrado: Es un cajón que es cerrado en el fondo pero

abierto a la atmósfera en su extremo superior.

Cajón de excavación abierto: Es un cajón abierto por ambos lados, tanto en

el fondo como en su extremo superior.

Cajón de excavación neumático: Cajón con una cámara de trabajo en la que

el aire se mantiene sobre la presión atmosférica para prevenir la entrada de agua a la

excavación.

Monolítico: Cajón abierto de concreto denso y pesado o de construcción de

mampostería, que contiene uno o más pozos para la excavación.

FUNCIÓN DE LOS CAJONES

Cumplen con las mismas funciones de los pilotes; la diferencia está en que los

cajones son de mayor diámetro y casi siempre van construidos en el sitio.

CASOS EN QUE SE USAN LOS CAJONES

Estos elementos son muy utilizados en la construcción de edificios tanto

residenciales como comerciales o de uso público; también los podemos encontrar en

los estribos de muchos puentes, cimentando o recibiendo grandes pilastras.

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DE LOS CAJÓNES

a) Determinación de todas las cargas y fuerzas actuantes sobre la estructura a

esfuerzos de trabajo.

b) Los cajones se deben diseñar en una primera etapa para vencer la fricción

lateral del terreno, por lo que el espesor de las paredes debe producir un peso

suficiente para vencer la fricción.

c) El hincamiento se lleva a cabo sacando material del interior de ellos, lo que

produce que el cajón comience a penetrar en el suelo gracias a su propio peso.

d) Una vez alcanzada la profundidad final, se introduce el refuerzo y el fondo de

la excavación se llena con concreto por medio de un tubo trompa de elefante.

FRICCIÓN NEGATIVA

a) La fricción negativa es una fuerza de arrastre hacia abajo ejercida sobre el

pilote por el suelo que lo rodea, la cual se presenta bajo las siguientes condiciones:

Si un relleno de suelo arcilloso se coloca sobre un estrato desuelo

granular en el que se hinca un pilote, el relleno se consolidará

gradualmente, ejerciendo una fuerza de arrastre hacia abajo sobre el

pilote durante el período de consolidación.

Si un relleno de suelo granular se coloca sobre un estrato de arcilla

blanda, inducirá el proceso de consolidación en el estrato de arcilla y

ejercerá una fuerza de arrastre hacia abajo sobre el pilote.

Si existe un relleno de suelo orgánico por encima del estrato donde

está hincado el pilote, el suelo orgánico se consolidará gradualmente,

debido a la alta compresibilidad propia de este material, ejerciendo una

fuerza de arrastre hacia abajo sobre el pilote.

El descenso del nivel freático incrementará el esfuerzo vertical

efectivo sobre el suelo a cualquier profundidad, lo que inducirá

asentamientos por consolidación en la arcilla. Si un pilote se localiza

en el estrato de arcilla, quedará sometido a una fuerza de arrastre hacia

abajo.

b) Este efecto incrementa la carga que actúa en el pilote y es generado por el

desplazamiento relativo hacia abajo del suelo con respecto al pilote; deberá tomarse

en cuenta cuando se efectúa pilotaje en suelos compresibles.

Actualmente es imposible predecir con precisión la fricción negativa que se

producirá en un pilote. Sin embargo, la máxima fuerza que se desarrollará por

fricción negativa puede evaluarse si se asume la distribución de esfuerzos de fricción

propuesta por Tomlinson (1987). Aunque dicho autor diferencia los casos entre

estrato compresible e incompresible en la base, el mismo procedimiento puede

emplearse en todos los casos con suficiente precisión.

La máxima carga hacia abajo producida por fricción negativa que se permite

para propósitos de diseño puede calcularse asumiendo la distribución de esfuerzos.

GRUPOS DE PILOTES

Los grupo de pilotes son aquellos que por su proximidad interaccionan entre sí

o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente rígidos, como

para que trabajen conjuntamente; debajo de las cimentaciones los pilotes se colocan

en grupo, relativamente con poca separación entre ellos, es necesario considerar la

acción del grupo de pilotes. Esto es esencialmente importante cuando se usan pilotes

de pura "fricción" y cuando los suelos subyacentes al estrato resistente, en que

descansan las puntas de los pilotes resistentes por la punta, son más compresibles.

La capacidad de carga del grupo de pilotes se calcula suponiendo que el grupo

de pilotes forma una cimentación gigantesca, cuya base esta al nivel de las puntas de

los pilotes y cuyo ancho y largo son el ancho y largo del grupo de pilotes. La

capacidad del grupo es la suma de la capacidad de carga de la base de la

"cimentación", mas la resistencia a esfuerzo cortante a lo largo de las caras verticales

del grupo que forma la "cimentación".

El esfuerzo cortante alrededor del perímetro del grupo de pilotes, es igual a la

resistencia del suelo, determinada sin tener en cuenta ningún aumento de presión

lateral debido al desplazamiento producido por el pilote, multiplicada por él arrea de

la superficie lateral del grupo. Aunque los ensayos en modelos indican que la

verdadera capacidad del grupo es siempre ligeramente menor que la calculada, la

diferencia esta ampliamente comprendida dentro del factor de seguridad de 2.

 

El asentamiento de un grupo de pilotes se produce por la consolidación de los

estratos de suelo situados debajo de las puntas de los pilotes. Este asentamiento

excederá al de un pilote aislado que soporta la misma carga que cada uno de los del

grupo, a menos que los pilotes se apoyen en roca o en un estrato grueso de suelo

incompresible. El asentamiento del grupo se puede calcular suponiendo también que

el grupo representa una cimentación gigantesca.

Cuando los pilotes son de resistencia por la punta, la base del cimiento

imaginario se supone que esta al nivel de las puntas de los pilotes, y los esfuerzos se

calculan sobre esa base. Cuando los pilotes se sustentan por fricción, los esfuerzos

por debajo del cimiento se calculan suponiendo que la carga del grupo entero se

introduce en el suelo a una profundidad que varia entre la mitad y las dos terceras

partes de la longitud de los pilotes. La carga se distribuye a este nivel en el área total

que ocupan el grupo de pilotes. El asentamiento de los estratos de suelo situados

debajo de las puntas de los pilotes se calcula partiendo de estos esfuerzos.

Estos cálculos son aproximados en el mejor de los casos y suelen dar

asentamientos mayores que los observados; sin embargo pueden indicar cuando es

probable que se presenten dificultades debidas a este problema.

La distribución exacta de los esfuerzos para una carga que tenga un ancho

apreciable, aplica muy por debajo de la superficie de un sólido elástico, no ha sido

resuelta todavía. Se pueden calcular los esfuerzos, aproximadamente, por los análisis

de Boussinesq o Wastergaard para cargas superficiales, reduciéndolos después. La

base para la reducción es el análisis de Mindlin, que demuestra que los esfuerzos

debidos a la carga en un punto situado profundamente por debajo de la superficie son,

aproximadamente, la mitad de los hallados por el análisis de Boussinesq.