pilas y dispositivos de apoyo
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARINÓ”
EXTENSIÓN MATURÍN
Pilas y
Dispositivos de Apoyo
MATURÍN, MARZO 2013
Profesor:Ing. José Villacreces
Integrantes:
José Mora C.I 19.244.074
Francisco Marcano C.I 19.415.631
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ÍNDICE
Pág.
Introducción…………………………………………………………………... 1
Pilas…………………………………………………………………………… 2
Método en Seco……………………………………………………………… 4
Método con Camisas. Sistema Chicago, Gow y Benoto………………… 5
Método con Lodo Natural o Bentonitico…………………………………… 7
Materiales de los Neoprenos……………………………………………… 12
Conclusión…………………………………………………………………… 14
Bibliografía…………………………………………………………………….. 15
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INTRODUCCIÓN
Las pilas se proyectaran para resistir las cargas muertas y vivas
superpuestas; las presiones del viento que actúen sobre la pila y la
superestructura; las fuerzas debidas a la corriente del agua, al hielo y a
cuerpos flotantes; así como las fuerzas longitudinales. En los apoyos; fijos de
los claros.
Donde sea necesario, las pilas se protegerán contra los efectos de la
abrasión recubriéndolas con granito, ladrillos vitrificados, madera u otros
materiales de protección adecuados, hasta una altura y límites donde no
puedan causar daño los hielos o cuerpos flotantes.
Se consideran los puentes de tramos isostáticos formados por vigas
prefabricadas y hormigonadas in situ, pretensadas o no, con luces de hasta
50m.
Se analiza el comportamiento de los apoyos de neopreno, que son utilizados
casi con exclusividad en el tipo de puentes descrito.
El tipo de puentes considerado, por tratarse de estructuras económicas y de
fácil ejecución, abarca una amplia gama de puentes sobre ríos no
navegables y en cruces a desnivel con carreteras o vías férreas, a lo largo y
ancho del país.
LAS PILAS
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Las pilas son fundaciones profundas de gran capacidad de carga, que se
diferencian de los pilotes en sus dimensiones. Las pilas tienen usualmente
sección transversal circular u oblonga como muestra la figura 12.25 y por lo
general llevan armadura longitudinal y transversal. Su diámetro varía entre
0,8 y 2,2 m. Las características de las pilas y sus ventajas se enumeran a
continuación:
* Pueden resistir cargas axiales superiores a las 500 t e incluso alcanzan las
1.000 t
* Su altura promedio es de 35 m, pudiendo construirse bajo el nivel freático
* Soportan cargas horizontales e inclinadas, con buena resistencia a flexión
* Su construcción no afecta los edificios circundantes, pues no se producen
vibraciones por lo cual se pueden ubicar próximas a linderos
* El lapso de servicio es prácticamente ilimitado, aun en medios agresivos, tal
como ocurre con las construcciones costeras, o en pilas de puentes sobre
ríos.
* Transfieren las cargas a estratos profundos, lo cual es especialmente
ventajoso cuando existe el peligro de socavación por las corrientes fluviales y
marítimas, o las mareas.
* Pueden construirse sin cabezales, o con cabezales de reducidas
dimensiones
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Las pilas, en forma similar a los pilotes, pueden ser excavadas o perforadas,
y trabajan por punta o fricción lateral. Si las pilas descansan en roca dura,
solo se toma en cuenta su resistencia por punta, como una columna o pilar
de grandes dimensiones, despreciándose su resistencia por fricci6n lateral.
Pero cuando el suelo es homogéneo de gran profundidad, la resistencia a
fricci6n alcanza magnitudes importantes.
Debido a sus grandes dimensiones, las pilas suelen sufrir asentamientos, los
cuales suelen controlar el diseño. Para construir las pilas excavadas existen
tres métodos diferentes.
-Método en seco
-Método con camisa
-Método del lodo natural o bentonitico
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Método en Seco
Cuando la excavación no alcanza el nivel freático, y donde no exista el
peligro de derrumbe de las paredes del pozo excavado, como ocurre por
ejemplo en los suelos arcillosos firmes y homogéneos, se puede aplicar el
método de excavación en seco. La forma m simple de excavar es a mano,
con palas, si bien este procedimiento queda limitado sólo a las excavaciones
de poca profundidad, en suelos firmes.
Mas usual es el empleo de adecuados equipos de perforación, tales como
los de broca y barreno, o bien máquinas excavadoras especiales que
consisten en un gran cucharón incorporado a una grúa. El cucharón va sujeto
a una barra telescópica y esta accionado por un sistema hidroeléctrico.
Los pozos así cavados alcanzar los 3 m de diámetro y llegan a 40 m de
profundidad. Para mejorar su resistencia por punta, se usan perforadoras
especiales, capaces de ensanchar el fondo dándole forma de campana.
Para ello se hace rotar la perforadora al tiempo que se extienden sus afiladas
aletas inferiores, progresivamente. El tiempo que se requiere para terminar la
excavación depende de las características del suelo y de la geometría del
pozo. Una excavación de 20 m de profundidad y 1 m de - diámetro, realizada
en seco, puede terminarse en 30 minutos, si el suelo es ardua firme.
Concluida la perforación, se coloca la armadura y se vacía el concreto,
llenando la totalidad del pozo. En algunos casos, se omite la armadura, o se
la ubica solamente en la parte superior de la pila, generalmente en el 1/3 de
la altura.
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Método con Camisas. Sistema Chicago, Gow y Benoto.
Cuando las condiciones del suelo son tales que existe el peligro de derrumbe
de las paredes de la excavación, o cuando la pila se extiende más allá del
nivel del agua subterránea, se usan camisas o tubos de gran diámetro para
mantener el hueco en su forma hasta que se vacía el concreto.
La más económica de las camisas es la de madera con anillos de acero, que
se van clavando a medida que la excavación desciende. Ver figura 12.25 a).
Es el conocido “Método Chicago” pues fue usado por primera vez por la
Compañía Sooy Smith en Chicago en 1894. La excavación se realiza a mano
en tramos de 60 cm para arcillas blandas y de hasta 1,8 m para arcillas
firmes.
Cuando se alcanza la profundidad deseada y si el suelo es suficientemente
resistente, se forma la campana de base. Las pilas construidas por el método
Chicago alcanzan los 60 m de profundidad, con diámetros de hasta 3,5 rn.
Otro sistema de construcción de pilas de gran tamaño es el “Método Gow”,
que utiliza tubos de acero con tramos de diferente diámetro, dándole a la pila
la forma telescópica. Los tubos van disminuyendo su dimensión en 5 cm a
medida que se hallan más profundos en el subsuelo.
El método más conocido, sin embargo, es el “Método Benoto”, para la
ejecución de las pilas excavadas, el cual utiliza dos mecanismos diferentes:
a) Los cucharones trépanos
b) Movimientos vibratorios de la máquina entubadora
Según se indica en la figura 12.26, los filosos dientes de los cucharones se
abren para penetrar en el suelo, y luego se cierran herméticamente para
retirarla tierra atrapada dentro del cucharón. El equipo está provisto de una
gula o barra telescópica llamada “Kelly” que permite un fácil manejo del
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sistema. El elevado peso de los cucharones permite que éstos penetren en el
suelo por calda libre, y el operativo se facilita en suelos flojos.
Hay también cucharones hidráulicos que eliminan los inconvenientes del
cierre mecánico. En este caso el sistema es accionado por uno o dos gatos
conectados a las palas del cucharón mediante una biela. Además, los
cucharones están unidos a un cuerpo superior alargado y macizo de peso de
2 a 3 t según las dimensiones del pozo a perforar.
En suelos fácilmente desmoronables o en excavaciones bajo el agua,
previamente al uso de los cucharones, se hunden tubos de encofrado
mediante movimientos vibratorios de la maquinaria entubadora. Luego se
extrae el suelo dentro del tubo, con los cucharones, se coloca la armadura
resistente en su lugar, y se vacía el concreto. Esta operación se realiza
haciendo descender el concreto - fresco dentro de los cucharones estancos,
hasta el fondo del pozo, para que no sea lavado por el agua subterránea.
Estos movimientos vibratorios de la máquina entubadora sirven también para
compactar el concreto a medida que se va vaciando la pila. De esta manera,
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el fuste resulta rugoso, lo cual aumenta considerablemente la fricción lateral
con el suelo. En algunos casos, es posible vaciar pilas con el método Benoto,
inclinadas hasta 15° con respecto a la vertical.
Método con Lodo Natural o Bentonitico.
Este método se conoce como excavación mojada y resulta especialmente
indicada en suelos muy blandos, donde es imposible mantener estables las
paredes del pozo sin entibación.
Cuando los estratos superiores son resistentes, el proceso puede
comenzarse con el método en seco y al alcanzar estratos desmoronables en
el subsuelo, se introduce la camisa y se continúa la perforación, como se ha
descrito previamente. Al alcanzar la profundidad necesaria, se llena el - tubo
con lodo y se retira la camisa.
Una de las ventajas de este método permite no tener que vaciar el concreto
inmediata - mente después de excavado el pozo, ya que el lodo estabiliza las
paredes del mismo.
El lodo a usar es de dos tipos:
-Lodo natural
-Lodo bentonitico
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El lodo natural es el que se prepara con el suelo del lugar, mezclándolo con
agua y con minerales pesados, de modo que el lodo adquiera la misma
densidad del suelo y ejerza una presión Interna igual a la del suelo que ha
sido excavado. Este lodo debe tener una consistencia tal que mantenga en
suspensión las partículas de los suelos granulares. El vaciado del concreto
se realiza haciéndolo descender hasta el fondo de la excavación mediante
tolvas o tubos y a medida que se llena el pozo con el concreto fresco, se
desplaza el lodo, que es recogido en la superficie en fosas especialmente
colocadas a tal fin. Por eso a este método se lo conoce como de lodo
desplazado.
Más usual es el empleo del lodo bentonitico. La bentonita es una arcilla
tixotrópica - del tipo de la montmorillonita que se expende en forma de polvo
y presenta la capacidad de poder absorber grandes cantidades de agua.
Posee sodio como base de cationes y al ser - mezclada con agua forma una
suspensión o gel coloidal que por agitación pasa al estado plástico.
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La técnica de la construcción de pilas o muros colados con bentonita es
relativamente reciente, pues su origen data de 1950, cuando se la comenzó
a usar con éxito en exploraciones petroleras. El efecto del lodo asegura la
estabilidad de las paredes del pozo excavado, aun en arenas sin cohesión y
bajo el nivel freático.
El tratamiento a que se somete la bentonita resulta un proceso de reciclado,
pues el lado debe ser periódicamente controlado para verificar su densidad,
su viscosidad, su contenido de arena e impurezas, etc. La balanza de lodos
indica cuando el contenido de arena es muy grande. En este caso, se debe
proceder al desarenado del lodo, para su posterior utilización en la
construcción de otras pilas. Debido al gran volumen de lodo empleado, el
proceso de decantación es lento y costoso, y consiste básicamente en el
siguiente proceso:
1) Controlar la densidad utilizando la balanza de lodos
2) Verificar que la viscosidad no sea muy elevada
3) Tamizar las muestras para constatar el contenido de arena y limos
En algunas ocasiones se procede también a efectuar ensayos de filtrado y
control de — muestra seca mediante un filtro de prensa. Es conveniente por
medio de eyectores producir la circulación forzada de la bentonida, para
activar su remoción y obtener una óptima dispersión.
Los ensayos indican en todos los casos el nivel de entumecimiento necesario
del lodo - bentonitico, pues si resulta demasiado espeso, la rigidez
obstaculiza la decantación y el proceso se vuelve difícil y se encarece. De
todos modos, la experiencia evidencia que la evacuación de los - lodos no
utilizables es siempre más costosa que el reciclado y decantación de los
mismos.
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![Page 12: Pilas y Dispositivos de Apoyo](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022082815/55cf9dfa550346d033b020e1/html5/thumbnails/12.jpg)
Se tratara luego nuevamente el uso del lodo bentonitico para la construcción
de muros colados, con características muy similares a la técnica empleada
en las pilas mencionadas. En los muros o pantallas, sin embargo, debido a
su limitado espesor, se debe proceder a la construcción de los muros gula
antes de excavar, para asegurar la verticalidad y estabilidad de la
excavación, pues la circulación del lodo puede producir una erosión
importante.
Debe tenerse en cuenta, sin embargo, en todos los casos mencionados, que
la costra o torta que se forma en las paredes de la excavación antes de
vaciar el concreto, elimina en la mayoría de los casos, o al menos disminuye
notablemente la fricción que se produce entre el fuste de la pila y el suelo
que lo rodea.
Desventajas:
-las pilas requieren siempre de perforaciones previas, mientras que los
pilotes en ocasiones pueden ser instalados desplazando el subsuelo.
-cuando existen estratos de subsuelo sin consistencia, no es posible realizar
la construcción de pilas con calidad, ya que su sección puede llegar a
deformarse, lo cual no sucede con un elemento prefabricado; se puede
resolver este problema con tubería metálica perdida, lo cual origina un
incremento en el costo.
-en la fabricación de pilas es necesario siempre garantizar que en el
desplante de las excavaciones no existan material suelto.
-Los cambios de presión del agua subterránea pueden cercenar el fuste de
las pilas durante su fabricación, cuando se utilizan además metálicos
recuperables y no son retirados adecuadamente.
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![Page 13: Pilas y Dispositivos de Apoyo](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022082815/55cf9dfa550346d033b020e1/html5/thumbnails/13.jpg)
-el procedimiento constructivo de las pilas sobre agua se complica, al tener
que evitar el vaivén de la plataforma flotante donde se apoya el equipo de
construcción, así como tener que aislar el cuerpo de la pila en la zona donde
no existen suelo que lo confine.
-el sistema de ademado de las perforaciones requiere mayor control que en
el caso de los pilotes, ya que de este depende en forma importante la calidad
de las pilas.
Ventajas:
Las pilas no están expuestas a sufrir daños estructurales ya que no se
requiere de que sean maniobradas y golpeadas para su instalación como
sucede con los pilotes.
-los decibeles generados durante la instalación de una pila son muy
inferiores, a los que se generan al instalar un pilote prefabricado.
-la longitud de las pilas puede ser variable dependiendo de la profundidad de
los estratos resistentes, pudiendo hacerse los ajustes correspondientes
prácticamente en forma inmediata, lo cual no están versátil en el caso de los
pilotes ya que estos son prefabricados.
-la fabricación de las pilas siempre es monolítica y no requiere de juntas
especiales, como sucede en algunos pilotes que son instalados en tramos.
-las pilas pueden ser instaladas en subsuelos con presencia de gravas y
boletos, aplicando el procedimiento adecuado que permita la estabilización
de la pared de las perforaciones, lo cual no es posible llevar a cabo para
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cimentaciones a base de pilotes, ya que el diámetro de las perforaciones es
inferior a 1.20m (4ft), dimensión que permite la extracción de los obstáculos.
-la capacidad de carga de las pilas es mayor que la de los pilotes,
debiéndose sin embargo considerar el efecto de escala.
Materiales de los Neoprenos
Material elastomérico:
El material elastomérico podrá ser caucho natural o sintético. Deberá
presentar una buena resistencia a la acción de grasas, intemperie, ozono
atmosférico y a las temperaturas extremas a que haya de estar sometido.
Zunchos de acero: Las placas de acero empleadas en los zunchos tendrán
un límite elástico mínimo de dos mil cuatrocientos kilogramos fuerza por
centímetro cuadrado (2.400 kgf/cm2), y una carga de rotura mínima de
cuatro mil doscientos kilogramos fuerza por centímetro cuadrado (4.200
kgf/cm2).
Método de ejecución
Se deberá cumplir las siguientes exigencias y seguir los procedimientos que
se indican a continuación:
Dimensiones
Los apoyos de neopreno serán hechos de acuerdo a las
dimensiones indicadas en los planos del Proyecto.
Los apoyos serán preparados según las dimensiones indicadas y
colocados sobre los estribos o pilares, quedando su superficie
expuesta sensiblemente horizontal, recibiendo sobre ellos
directamente el concreto de la superestructura.
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CONCLUSIÓN
Podemos decir que la acumulación de pilas puede solucionarse
estableciendo en forma apropiada, medidas correctivas.
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Según el momento en que se ha presentado, podemos valorarlo como un
impacto latente a largo plazo ya que, en forma progresiva, se puede
aumentar la contaminación.
Del material extraído y de los resultados de la encuesta deduzco que la
población no está enterada o no toma conciencia de lo que la contaminación
puede causar en nuestra salud así como en el ambiente, quizás porque no
es un problema visible y nos afecta a largo plazo.
Sin embargo se deben tomar medidas urgentes para que esto no siga
avanzando y pueda causarnos problemas en el futuro.
Las pilas ocasionan disturbios en el régimen normal de las aguas y
ocasionan acciones que resultan perjudiciales, para evitar esto, deben ser
diseñadas dándoles una sección aerodinámica que reduzca la contracción de
la sección de desagüe.
- Pilas metálicas, de concreto y Estribos, deben proyectarse para satisfacer
condiciones de estabilidad al volamiento y al deslizamiento, bajo las
combinaciones de cargas más desfavorables.
- Las pilas de mampostería o de concreto, debido a la permanencia y
estabilidad que ofrecen, son las más utilizadas en su construcción.
- En la actualidad es muy común el uso de láminas de neopreno en la
construcción de los aparatos de apoyo, debido a su alta calidad y resistencia
a la intemperie y envejecimiento. Además, su procedimiento constructivo es
más fácil, comparado con los balancines, rotulas y articulaciones.
BIBLIOGRAFÍA
ingenieriacivil.co.cc
zonaingenieria.com/p/libros.htm
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