Cimentaciones mediante cajones indios

Cajon indio 2
Esquema de cajón abierto

Las cimentaciones con cajones abiertos, o cajones indios, se definen como aquellas realizadas a base de cajones abiertos por arriba y sin fondo, con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se van hincando en el terreno por su propio peso o mediante lastre, a medida que se excava en su interior, mientras se recrecen sus paredes. Este proceso continúa hasta alcanzar la profundidad deseada. El cajón se fabrica total o parcialmente en su altura total a nivel del suelo. La sección de estos cajones es rectangular o circular. Este procedimiento es factible en terrenos blandos, debiendo tener precaución en el caso de excavar bajo nivel freático, de que no se produzca sifonamiento. En los casos en que sea necesario recurrir a bombas de agotamiento, las alcachofas de las mangueras se sitúan en pequeños pozos practicados en el fondo de la excavación. En el caso de no poder realizarse el agotamiento del agua, entonces se inyectan productos en el terreno para disminuir su permeabilidad.

Cajon indio 1

El rozamiento entre el elemento y el terreno circundante se puede reducir mediante una rendija anular rellena de bentonita, de un ancho entre 5 y 10 cm. Estas fuerzas de rozamiento crecen al incrementarse la profundidad, por lo que habrá que ir incrementando el peso de empuje del cajón. Una vez alcanzada la profundidad prevista, se tapona el fondo de la excavación con hormigón. Durante este proceso ha da estar garantizada en todo momento la resistencia frente al empuje hidrostático ascendente.

En el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes del año 2000, en su artículo 674, se incluían las cimentaciones por cajones indios de hormigón armado, sin embargo, este artículo quedó suprimido posteriormente.

Cajon indio 3
Construcción de cajón abierto cilíndrico de 24 m de diámetro, con paredes de 1,20 m de espesor

Referencias:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.

Tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de dovelas

Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela
Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

El tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de las dovelas tiene como objetivo una aceleración de los procesos de fraguado y de endurecimiento para que el desencofrado se realice lo ante posible, siempre que la resistencia final sea similar a la del hormigón que endurece sin este tipo de tratamiento. El calentamiento se puede realizar mediante estufa tradicional o bien a través de los encofrados por resistencias eléctricas o por vapor a baja presión.

Para evitar que el endurecimiento acelerado no merme la resistencia final se debe utilizar preferentemente un cemento portland artificial, cuyo contenido en C3A sea menor al 11% y cuya relación C3S/C2S sea superior a 3. Además, el agua debe presentar una temperatura de 35ºC en el momento de la fabricación. Asimismo, se deberían utilizar encofrados con rigidez suficiente para oponerse a las dilataciones del hormigón en fase plástica en el momento del calentamiento.

El ciclo de tratamiento térmico debe cuidarse para evitar una bajada en la resistencia a largo plazo del hormigón, que normalmente puede estar entre el 5 y el 15%. Así un ciclo debería contemplar un periodo de preparación de 2-3 horas con el hormigón a temperatura ambiente, una posterior subida de temperatura a una velocidad inferior a 20ºC por hora, un escalón de tratamiento térmico que no pase de 80ºC (normalmente a 65ºC) con una duración que depende de las dimensiones de la sección y características del hormigón y una bajada de temperatura a un ritmo similar al realizado durante la subida. Por tanto, no hay que acortar el periodo de preparación, no acelerar la velocidad de subida de la temperatura y no elevar la temperatura máxima del tratamiento. A todo caso, la temperatura máxima queda limitada en función del ambiente expuesto y de la composición del cemento (ver UNE-EN 13369:2013).

Referencia:

AENOR (2013): UNE-EN 13369:2013 Reglas comunes para productos prefabricados de hormigón.

Utilización de eslingas de cables de acero, cadena y poliéster

eslingaEstrobo o eslinga: Es un cable con dos gazas, una por cada extremo, del mismo o diferente tamaño. Es el elemento intermedio que permite enganchar una carga a un gancho de izado o de tracción. Consiste en una cinta con un ancho o largo específico (varían según su resistencia, los modelos y los fabricantes) cuyos extremos terminan en un lazo (ojo). También puede ser un cable unido por sus dos extremos. En todos los casos sirve para abrazar una pieza y colgarla de un gancho.

Una eslinga puede usarse básicamente con dos finalidades:

  • Elevación: la eslinga se usa con sus extremos en forma de ojales, lo que permite elevar y manejar la carga en diferentes posiciones, con ayuda de una grúa o polipasto.
  • Amarre o trincaje: la eslinga se usará con accesorios de trincaje, permitiendo así la sujeción de cargas.

 

Os paso algunos vídeos de la empresa Cablered Expert, S.L. con consejos de seguridad en la utilización de eslingas.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Los neumáticos en la maquinaria usada en la construcción

Wikimedia

El neumático es el elemento que efectúa la unión elástica entre el vehículo móvil (dúmper, pala cargadora, bulldozer, motoniveladora) y el suelo. Sus funciones son las de transportar la carga, contribuir a la suspensión y amortiguación de la máquina, aportar flotabilidad y permitir el guiado y la tracción de la máquina. Desde finales del siglo XIX en que podemos situar el nacimiento de los primeros neumáticos, se ha pasado en una espectacular evolución a los neumáticos gigantes concebidos para que el transporte de pesadas cargas pueda llevarse a cabo tanto sobre suelos flojos como duros, en las más diversas condiciones.

Os dejo la siguiente presentación de Pedro Zambrana García, que espero os sea útil.

En este otro vídeo podemos ver cómo se fabrican los neumáticos para los equipos pesados.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Propiedades del hormigón y del cemento

Sacos de cemento. Wikimedia.

El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. El cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón es el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverización del clinker  portland con la adición de una o más formas de yeso (sulfato de calcio).

Os paso a continuación un par de vídeos donde podremos ver algunas de las propiedades más importantes que debe tener el cemento, las formas de usarlo, sus reacciones y cómo se comercializa. Espero que os sean útiles.

 

Bancadas de tesado en las plantas de prefabricados

Bancada de tesado 1
Vista del extremo de bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.

Los elementos de hormigón pretensado son productos habituales de las plantas de prefabricados. Para poder realizar el tesado de las armaduras activas, se utilizan bancadas de tesado. Estos elementos permiten anclar los cables en los extremos de la pista, donde se encuentra una solera de hormigón que servirá de base al molde. Estas bancadas suelen ser largas, de 100 a 150 m, pues a mayor distancia entre los elementos de anclaje, mayor economía, siempre y cuando no se contrarreste el momento flector a que se le somete.

Las bancadas son estructuras metálicas realizadas con chapas de resistencia suficiente para soportar la tracción de las armaduras. Además, presentan unas cimentaciones muy grandes capaces de estabilizar las fuerzas de pretensado que se apliquen. En otras ocasiones, el propio molde presenta los elementos de anclaje en sus extremos, sirviendo la bancada como fondo de molde. En este caso el molde es autorresistente y se puede mover a otro lugar de la planta.

Extremo de la bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.
Extremo de la bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.

Se pueden fabricar distintos tipos de piezas en una misma bancada, siempre que no se sobrepase el límite de la fuerza de pretensado capaz de soportar la bancada. La cantidad de cables colocados definirá la magnitud de la fuerza de pretensado aplicada.

Para comprobar que la relación fuerza de pretensado/altura de actuación de los cables se mantiene dentro de los márgenes de seguridad exigibles, las bancadas disponen de una placa visible con un gráfico donde se establecer los valores máximos. A mayor altura de la resultante de la acción de los cables, menor será la fuerza total admisible.

Extendedora del cable de pretensado en la bancada. Fuente: www.resimart.com
Extendedora del cable de pretensado en la bancada. Fuente: www.resimart.com

Los moldes se comercializan y las bancadas se dimensionan para una fuerza máxima nominal determinada. Esto se corresponde con la fuerza y excentricidad de cables correspondientes al canto máximo que se pueda fabricar. Si la excentricidad es menor, se podría aplicar una fuerza de pretensado superior a la nominal.

A continuación os dejo algunos vídeos donde podemos ver cómo son algunas instalaciones de prefabricados. En este primer vídeo podemos ver cómo se fabrican viguetas pretensadas Tensyland (Prensoland).

Aquí vemos el mismo proceso de fabricación de viguetas, en este caso de la empresa VELOSA.

En este otro vídeo también vemos el proceso de fabricación de viguetas de hormigón pretensado.

Motores térmicos de cuatro tiempos

Los cuatro tiempos del motor. Wikipedia

El motor de 4 tiempos es el que se utilizan mayoritariamente en automoción. Mediante un sistema de transformación biela-manivela, este movimiento se transforma en el giro de una manivela o cigüeñal. Puede ser un motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel. El ciclo de funcionamiento de estos motores se completa con cuatro desplazamientos del émbolo o tiempos, es decir, con dos vueltas completas. Este motor se compone por un cilindro, una biela, un cigüeñal, al menos dos válvulas, una bujía y muchos otros componentes que hacen que todo trabaje de forma coordinada.

Aquí se detallan los diferentes tiempos (actividades realizadas durante el ciclo) y sus características.

  • 1-Primer tiempo o admisión: en el primer tiempo una mezcla de gasolina y aire va a entrar en la cámara de combustión del cilindro. El descenso del pistón aspira la mezcla en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión.  Para ello el pistón baja del punto superior del cilindro al inferior, mientras que la válvula (o válvulas) de admisión se abre y deja entrar esa mezcla de gasolina y aire al interior del cilindro, para cerrarse posteriormente.
  • 2-Segundo tiempo o compresión: con el pistón en su posición más baja y la cámara de combustión llena de gasolina y aire, la válvula de admisión se cierra y deja la cámara cerrada herméticamente. La inercia del cigüeñal al que está unida la biela del pistón hará que el pistón vuelva a subir y comprima así la mezcla.
  • 3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se autoinflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas gira 90º respectivamente, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.
  • 4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º.

En el siguiente vídeo de la universidad de La Laguna se ofrece una descripción básica de las máquinas térmicas en referencia a los motores de combustión interna de cuatro tiempos.

Os dejo a continuación algunos vídeos más sobre este tipo de motores.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

 

Turbo mezcladora de eje vertical para la fabricación de hormigón

http://www.poyatos.com/productos/turbomezcladoras-para-plantas-de-hormigon/

Las turbo mezcladoras de eje vertical son máquinas que permiten fabricar hormigón, siendo una mezcladora típica de las centrales de hormigonado. Consta de una cuba fija y en el interior de la misma gira un rotor con unos brazos suspendidos elásticamente y terminados en unas paletas, de forma que hay una gran velocidad periférica constante, del orden de 3 a 4 m/s. La velocidad del agitador puede graduarse sin escalonamiento, pudiéndose cambiar el sentido del giro. Durante el proceso de carga, el agitador no actúa. Las capacidades de estas mezcladoras se encuentran entre los 250 y los 4500 litros.

Los principales elementos son:

  • Una cuba cilíndrica de acero blindada,  cuyas paredes y fondo vienen recubiertos con lamina de acero anti desgate, atornilladas para su fácil remplazo.
  • Un rotor central que arrastra una serie de brazos articulados elásticamente para absorber los esfuerzos de los arranques con carga o cuando se trabaja con áridos de gran tamaño. Estos brazos llevan en sus extremos paletas o rasquetas que describen círculos de diámetros escalonados de tal forma que sus trazos recubren toda la superficie del anillo. La altura de las paletas se ajusta desde el interior del rotor, para graduar la altura a medida que estas se vallan desgastando asegurando así una completa evacuación de la mezcla.
  • Un motor eléctrico de eje horizontal colocado bajo la cuba y atacando por un cardan a un reductor de tornillo sin fin cuyo eje de salida vertical lleva un piñón dentado. Una corona dentada fijada sobre el eje principal del rotor.
  • Una compuerta de sector en el fondo accionada por un motorreductor por donde se produce el vaciado, que puede ser total o parcial.
  • Un circuito de alimentación del agua.

 

hormigoneras-turbo

Os paso varios vídeos de un tubo mezclador. Espero que os gusten.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

 

El movimiento de tierras con las nuevas tecnologías

Sin títuloLa maquinaria de movimiento de tierras ha cambiado rápidamente con las innovaciones tecnológicas. Se ha evolucionado hacia la especialización y el gigantismo. Una máquinas derivan hacia el gigantismo para obtener grandes producciones, mientras otras se han convertido en diminutas y versátiles. La maquinaria va siendo cada vez más fiable, segura y cómoda para el operador, facilitándole las labores de conservación. En general se observa una preocupación creciente por la seguridad, el medio ambiente y la calidad. Este vídeo de Discovery Max muestra dicha tendencia al gigantismo en la maquinaria de ingeniería civil y minera. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

YEPES, V. (2014). Equipos de compactación superficial. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 187. Valencia, 113 pp.

Pilote de desplazamiento

Los pilotes de desplazamiento se construyen sin extraer las tierras del terreno. Están constituidos, total o parcialmente, por elementos prefabricados que se introducen en el suelo sin excavarlo previamente mhincado13ediante un procedimiento denominado de forma genérica hinca. La introducción de un volumen adicional en el terreno produce una modificación significativa de su estado tensional.

En función del tipo y comportamiento del terreno el efecto de la hinca sobre el mismo es diferente. Así, se distingue claramente entre suelos granulares y suelos cohesivos:

  1.  En suelos granulares, la introducción de un volumen adicional hinca produce su compactación. Ello provoca, en general, una depresión en la superficie del terreno en la zona circundante al pilote.
  2. En suelos cohesivos, la hinca provoca una perturbación debido al aumento de las presiones intersticiales, el arrastre de una pirámide de suelo bajo la punta, la rotura de estratos intermedios, etc. Estas modificaciones suponen un comportamiento dependiente del tiempo del suelo cohesivo, por disipación de presiones intersticiales y, en general, su endurecimiento.

La hinca es el procedimiento de introducción de pilotes en el terreno mas antiguo –los primeros pilotes fueron de madera-. La hinca puede  realizarse con diferentes métodos o sistemas:

  • Hinca dinámica o por impacto. Se introduce el pilote en el terreno mediante una sucesión de golpes en la cabeza del mismo con unos equipos denominados martinetes o martillos. Es el método de hinca más versátil y más utilizado.
  • Hinca por vibración. Unos equipos denominados vibrohincadores. Su uso está prácticamente limitado a la hinca de perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas.
  • Hinca por presión.
Pilotes prefabricados. Vía http://fernandeztadeo.com

Una vez hincado en el terreno, éste ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral, una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando mas pilotes en las proximidades, pudiendo conseguir mediante este procedimiento, una consolidación del terreno . Es por ello que la hinca de un grupo de pilotes se debe realizar siempre de dentro hacia afuera.

Existen en el mercado un buen número de tipos de pilotes  que pueden ser considerados como pilotes de desplazamiento atendiendo a los efectos que produce su introducción en el terreno. En su mayor parte, se trata de elementos prefabricados que son introducidos mediante  hinca, aunque hay otros, cuyas técnicas de ejecución son más similares a las de los pilotes de extracción que sin embargo deben ser considerados como pilotes de desplazamiento.

 Según la configuración del pilote, se pueden diferenciar dos grupos de pilotes de desplazamiento:

  • Pilotes de desplazamiento prefabricados. El pilote es un elemento estructural completamente prefabricado previamente y es introducido en el suelo  mediante hinca u otros sistemas. Dentro de este grupo están los pilotes de madera, de hormigón armado o pretensado y los pilotes metálicos.
  • Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ. Se introduce en el terreno mediante hinca u otro sistema, no el pilote sino un elemento auxiliar (tubo metálico con tapón en la punta o un tapón de gravas u hormigón). El hueco generado por la hinca de este elemento se rellena con hormigón fresco y armadura, generando el pilote propiamente dicho. El elemento auxiliar o parte de él puede ser posteriormente extraído. Dentro de este grupo están los pilotes de hormigón “in situ” con camisa prehincada, los pilotes de hormigón “in situ” apisonados tipo “Franki”, los pilotes roscados sin extracción de terreno y otros.

 

Un post para ampliar información sobre diseño y pruebas de pilotes prefabricados hincados podéis verlo en un artículo de Carlos Fernández Tadeo:  http://fernandeztadeo.com/WordPress/?p=2647

Os dejo a continuación un vídeo sobre la cconstrucción e hincado de pilotes de 40 x 40 cm de sección y 15,00 m de longitud en un tramo. Para mayor informacion: www.cimentacionesaplicadas.com

Referencias:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.