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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES Facultad De Ingeniería Curso

Ingeniero

:

:

Cimentaciones Ing. Maita Perez Manuel Ivan

Sección

:

C4

Trabajo

:

Cimentación profunda y Caisson

2020-Huancayo

Integrantes:     

Caballero Nuñez ,Yehude Mallqui Cecilio ,Eymi Sheyla Robles Meza ,Andrea Emilia Romero Quilca, Kebin Simon Coronacion ,Edith Gisela



Valdivieso Cespedes, José María

DEFINICION G EN ERA L D E C IM EN TA C IO N PROFUNDAS

SEGÚN EL RNE En el articulo 31 del E 0.50 CIMENTACONES PROFUNDAS Es Son aquellas que tienen RELACIÓN Profundidad/ ancho Df/B  5

SE CLASIFICAN • Pilotes • Micro pilotes • pilotes para densificación • pilares • los cajones de cimentación

requerida para situaciones especiales tales como suelos expansivos y colapsables o suelos sujetos a erosión.

Utilización Según el articulo 31-E 0.50 Cuando el estrato es altamente comprensible

Cuando están sometidas a fuerzas laterales y de volteo

Cuando existen suelos expansivos, colapsables, licuables o sujetos a erosión

La cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas en el mar y losas de sótanos debajo del nivel freático

Según el articulo 32 -E 0.50

son elementos estructurales con diámetros menores o iguales a 90 cm, hechos de concreto, acero o madera, diseñados para absorber cargas por gravedad, sísmicas, viento , etc.

• Posee un programa de exploración de pilotes (en el articulo 15.B de la NTE 0.50). • Estimación de longitud capacidad de carga del pilote

y

Qu = capacidad ultima del pilote Qp = capacidad ultima tomada por la punta ΣQf = capacidad ultima por fricción

Tabla 9 del articulo 32

Según el articulo 32 -E 0.50

COMPARAR

asentamiento tolerables de la estructura y el asentamiento del pilote aislado

CONSIDERAR

Asentamiento por difamación axial del pilote y el asentamiento por acción de punta

SUELOS GRANULARES

El asentamiento del grupo es funcional y el asentamiento del pilote es aislado

S. COHESIVOS

Reemplazar el grupo de pilote, por una zapata imaginaria, ubicada a 2/3 de la profundidad del grupo de pilotes

Según el articulo 33-E 0.50 Los pilares son elementos estructurales de concreto, vaciados “in situ” con diámetro mayor a 0.90 m, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado.

Capacidad de carga: se toma en cuenta los efectos en punta y/o fricción de acuerdo al tipo de suelo Acompanamiento en la base del pilar Incrementa la capacidad de carga y se usa sin peligro de derrumbe Factor de seguridad. La capacidad admisible se obtiene dividiendo la capacidad última por el factor de seguridad. Se utilizan los factores estipulados

Aflojamiento del suelo circundante. Rápida excavación del base y vaciado del concreto, mediante el uso de un forro en la excavación y la aplicación del lodo bentónitico Asentamientos.- similares a los pilotes

Según articulo 21 • Para cargas estáticas: 3,0 • Para sismo o viento : 2,5

Según el articulo 34-E 0.50 Se construyen sobre el terreno y se introducen por su propio peso.

CAPACIDAD DE DE CARGA CARGA .. Los Los CAPACIDAD mismos métodos métodos estáticos estáticos utilizados utilizados en en mismos el calculo calculo de de zapatas zapatas oo pilares pilares el ASENTAMIENTOS .según ASENTAMIENTOS .según deformación axial, axial, por por la la acción acción de de deformación punta yy por por la la carga carga transmitida transmitida por por punta fricción. Relación; Relación; Profundidad/ Profundidad/ ancho ancho fricción. Df/B 5 5 Df/B FACTOR DE DE SEGURIDAD-. SEGURIDAD-. La La FACTOR capacidad admisible admisible se se obtendrá obtendrá capacidad dividiendo la la capacidad capacidad ultima ultima por por el el dividiendo factor de de seguridad seguridad factor

Según el el articulo articulo 31 31 de de la la NTE NTE Según 0.50 0.50 RELACIÓN RELACIÓN Profundidad/ ancho ancho Profundidad/ Df/B 5 5 Df/B Si es es menor menor que que 55 es: es: •• Si cimentación superficial superficial cimentación Si es es mayor mayor que que 55 es es :: se se •• Si diseña con con pilar pilar diseña

SEGÚN LIBROS • Según (Carrillo Maciel, 2014) en el libro cimentaciones profundas Nos dice que estas cimentaciones se utilizan cuando se tienen circunstancias especiales como: – Una construcción demasiada extensa en área a sustentar. – Una obra con una carga demasiado grande. – Que el terreno a ocupar no tenga la resistencia o características necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas. Según la Norma ecuatoriana de la construcción (NEC,2014) el libro titulado Geotecnia y cimentación nos da una definición de las cimentaciones profundas se definen mediante la siguiente relación: 𝐷𝑓 >4 𝐵 Dónde:  Df Profundidad de desplante  B Ancho de la cimentación

Según (López Rodríguez, 2013) en el libro cimentaciones profundas define a esta como aquella que, en su extremo inferior, en el terreno, está a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho.. 𝑫 > 𝟖𝑿𝒅

Solemos emplear este tipo de cimentaciones en los siguientes casos:  Cuando debamos construir un edifico con dos o más sótanos.  Cuando existan capas de gran espesor de suelos blandos próximos a la superficie, impidiéndonos de esta manera el apoyo de una cimentación superficial.  Por la presencia de nivel freático cercano a la superficie.

 Por la existencia de cavidades cársticas.  Por la necesidad de reducir los asientos del edifico.

Según (Montoya &Pinto ,2010) en el Monografía Cimentaciones Nos dice que las cimentaciones superficiales Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. 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 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.

RESUMEN • LAS CIMENTACIONES PROFUNDAS :Son una clase de cimentación pensada para solucionar la transmisión de cargas a los sustratos más resistentes del suelo.

Aremos el uso de esta cimentación en los siguientes casos:  Cuando el terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas. cuando la capacidad portante de terreno es baja .  Son aquellas que cumplan esta expresión: Df/B  5

 Cuando están sometidas a fuerzas laterales y de volteo .  Una obra con una carga demasiado grande.  Por la presencia de nivel freático cercano a la superficie.

CAISSON

DEFINICION Según (diseño de cimentación por caissons para el puente yuracyacu,2011) nos dice que el tipo de cimentación caisson se caracteriza por ser construida sobre el nivel del suelo o del agua, luego son hundidos como una sola unidad hasta la profundidad de diseño, llegando a formar parte integral del trabajo permanente. Tienen un borde cortante en la parte inferior que facilita el hincado, el material del interior se extrae por la parte superior y luego se vacía concreto. . Debido a que son costosos, están restringidos para proyectos importantes. Los caissons son cimentaciones no competitivas a menos que el estrato de suelo firme se encuentre a más de 12 m bajo la superficie del agua. Se caracterizan por tener un diámetro bastante grande como para que ingrese un hombre para inspección y pueden ser extendidos hasta grandes profundidades

En que consiste : consiste de una cámara hueca y hermética que flota o se transporta hasta el lugar donde va a trabajar. Luego se hunde en el suelo, y se construye dentro. A pesar de esto, el propio Caissson a menudo sigue formando parte de la cimentación.

Los caissons o cajones son elementos estructurales para cimentación de grandes obras ,de gran longitud, pues pueden llegar a profundidades hasta de 25 metros. Tienen gran similitud con los pilotes, que también son elementos estructurales de cimentación y que cumplen sus mismas funciones; la diferencia está en que los caissons son de mayor diámetro y casi siempre van construidos en el sitio. Estas cajas pueden ser construidas en la superficie y hundidas in situ por sistema de excavación en su interior. Posteriormente estas cajas son fundidas en el fondo para conformar la superficie de cimentación.

Segun Bragagnini, I. (2017) “Caissones - Cajón, Campana, pozos, brocales” Los Caissons se usan por la baja resistencia del suelo, se busca compensar el peso de la estructura, Los camisón pueden tener dimensiones de 1 metro hasta de 1.50 metros y algunas veces hasta 2. Son usados en su mayoría en cimentaciones bajo el agua por la dificultad de su excavación, p. Por lo tanto existen dichos Caisson. EXISTEN TRES TIPOS LOS CUALES SON:

Caissons Abiertos

Caissons Cerrados Caissons Neumáticos

Se utiliza para que el agua no afecte a la excavación, su uso es para cimentaciones de Ríos donde el suelo predominante consiste en arcillas blandas, limos, arena o gravas, ya que no ofrecen mayores resistencias a la fricción al hundirlos.

Pueden ser circulares, rectangulares, ovalados o forma celular.

• No se puede controlar la calidad del concreto del sello en el fondo • No es adecuado su uso en lugares donde puedan producirse desplomes y causar daños a las estructuras adyacentes..

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• Se caracterizan por permanecer abiertos en su parte superior o inferior durante la construcción.

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• También por contar con un bordes cortante en la parte inferior que facilita el modelado en el lugar donde será colocado.

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• Dichos cajones se construyen en su posición final. • La operación del hinchado debe ser sobre una base de suelo plano, con el objetivo de mantener el alineamiento vertical.

Son elementos que tienen un fondo cerrado, fabricados en tierra y luego son transportados al sitio de construcción los cuales son mayores a 30 metros de longitud.

Cuenta con celdas para reducir esfuerzos por presión del agua, ayudan en las operaciones de hundimiento y mantenimiento de la alineación vertical.

Se recomienda emplear este tipo de cimentación debajo de construcciones con suelo de baja capacidad portante donde el uso de pilotes hinchados puede ser no adecuado por vibraciones durante el hundimiento o donde la profundidad para encontrar estrato firme es excesiva.

Se fija el sitio, enterrándolos gradualmente y son llenados de arena, balasto, agua puede colocarse hasta lastre dentro de la caja el cual puede ser desalojado si es necesario.

Costo del tipo de este tipo de construcción es bajo.

Se utiliza para profundidades mas grandes que los dos casos anteriores 15 – 10 metros, su uso es cuando el terreno es muy fluido y la excavación no logra mantenerse abierta. Se usan generalmente para profundidades de entre 50 y 130 pies (15—40 m).

• Se usa cámaras de presión durante el proceso constructivo con un mínimo de 5 metros de altura, el ella los trabajadores excavan y cuelan el concreto.

• La presión del aire en la cámara es muy alta con el fin de que el agua y el suelo la penetren, la jornada de trabajo es 2 horas para el evitar la presión atmosférica.

En este tipo de cimentación se entierra a medida que se va excavando, hasta llegar al estrato firme donde se apoyara la cimentación y se llena la cámara de trabajo con concreto.

los costos unitarios del material excavado son altos. Tiene una cámara de trabajo de 3metros de altura en el fondo Enfermedades de piel por la descomposición rápida dentro de la cámara. Prima el convenio de pago por riesgos a la salud

DIMENSIONAMIENTO APROXIMADO EN CAISSON Alva Hurtado J.E. (1993), “Cimentaciones Profundas”

Capacidad de Carga en la Base del Caisson suelos cohesivos

Capacidad de Carga por Fricción en las Paredes suelos cohesivos

Qp = capacidad de carga última del caisson en la base Ap = área de la base Cu = resistencia cortante no drenada N*c = generalmente igual a 9

Qs = capacidad de carga última por fricción = coeficiente que varía de 0.35 a 0.60 Cu = resistencia no drenada p = perímetro del Caisson L = tramo longitudinal analizado

Cálculo de la Capacidad Admisible Qad = capacidad admisible FS = factor de seguridad

Espesor de la Capa de Concreto En libro Braja M. Das (2006) “Principios de la ingeniería de cimentación” menciona que antes de achicar el cajón se debe colocar un sello de concreto en el fondo del mismo. Este debe ser suficientemente grueso para resistir una fuerza hidrostática hacia arriba. De acuerdo con Teng (1962) CAJON CIRCULAR

q: Presión unitaria en la base Fc: resistencia del concreto ala flexión Ri: Radio interior de un cajón circular

CAJON RECTANGULAR

q: Presión unitaria en la base Fc: resistencia del concreto ala flexión Bi = ancho del caisson Li = longitud del caisson

El valor de q se aproxima:

Yw = peso volumétrico del agua H = altura del nivel freático Yc = peso volumétrico del concreto t = espesor de la capa de suelo

FORMAS DE TRABAJO El pozo de cimentación (en francés caisson) es un tipo de cimentación semiprofunda, donde no son adecuados las cimentaciones superficiales. caissons son de mayor diámetro y casi siempre van construidos in situ.

Este tipo de cimentación se requiere muchas veces soportar cargas horizontales o inclinadas adicionales a la carga vertical. DOCTOR: VÍCTOR YEPES PIQUERAS Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción “Cálculo de pozos de cimentación”

a)Se ara la excavación hasta alcanzar el suelo firme, hormigono con hormigón ciclópeo la parte inferior hasta llegar a la base de la zapata y luego ejecuto la zapata con su armado y con un hormigón de resistencia minima 25 MPa.

DOCTOR: VÍCTOR YEPES PIQUERAS Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción “Cálculo de pozos de cimentación”

b)Se ara la excavación hasta alcanzar el firme, hormigono la zapata en la parte inferior y sobre ella, ejecuto un enano hasta la cota de arranque del pilar.

DOCTOR: VÍCTOR YEPES PIQUERAS Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción “Cálculo de pozos de cimentación”

La cimentación en pozo constituye una solución intermedia entre cimentaciones profundas y superficiales. Se aplica cuando la resistencia del suelo requerida se alcanza a profundidades medias pero sin que se justifique la necesidad de cimentar con pilotes. Para su ejecución se excava un pozo hasta la cota resistente y, a partir de aquí, existen dos posibilidades. La primera consiste en rellenar el pozo con hormigón pobre hasta cota conveniente y, sobre esta columna, se apoya la zapata. La segunda consiste en ejecutar la zapata directamente sobre el suelo y, con objeto de no aumentar la esbeltez del pilar, apoyar este sobre un plinto de hormigón. En ambos casos es preciso considerar en el cálculo el peso adicional, sea del bloque de relleno de hormigón o de la tierra sobre la zapata.

Cuando existan momentos o esfuerzos horizontales elevados aplicados en la base del pilar y el empuje lateral del terreno sea escaso deben introducirse vigas centradoras. PRONTUARIO CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS TERRENOS Y CIMENTACIONES ADECUADAS A LOS MISMOS

BIBLIOGRAFIA • Alva Hurtado J.E. (1993), “Cimentações Profundas” • Bragagnini, I. 2017. Caissones - Cajón, Campana, pozos, brocales [Material de clase]. Construcciones especiales, Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC), Lima • Braja M. Das (2006) “Principios de la ingeniería de cimentación” • Carrillo Maciel, Ricardo. 2014. Cimentaiones Profundas. • Clarence Dunham (1968) “Cimentaciones de Estructuras” • diseño de cimentación por caissons para el puente yuracyacu, https://www.guzlop-editoras.com/web_des/ing01/civil/pld0100.pdf • López Rodríguez, Ignacio J. 2013. CIMENTACIONES PROFUNDAS. • Reglamento Nacional de Edificaciones E050 Suelos y cimentaciones • Tomlinson 1963“diseño y construcción de cimientos”