UPV



Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

CPI-6Los pilotes perforados sin entubación con fluidos estabilizadores, denominados CPI-6 en la nomenclatura de las NTE-1977, permiten excavar en terrenos inestables o con nivel freático alto, debido a las propiedades expansivas y tixotrópicas de los fluidos empleados, que ayudan a contener las paredes. Estos fluidos presentan propiedades tixotrópicas en la bentonita y propiedades iónicas en los polímeros.

Los fluidos estabilizadores pueden ser utilizados para estabilizar la excavación en toda su altura o bien una parte. Durante la construcción del pilote el nivel de lodos debe mantenerse en un nivel apropiado, siempre por encima del nivel freático al menos de 1,0 a 1,5 m. Este procedimiento es aplicable de preferencia en terrenos finos sin estratos granulares gruesos libres de matriz fina o grandes bloques.

Una vez acabada la perforación, se introduce la armadura y se hormigona utilizando la tubería tremie hasta el fondo de la perforación. La tubería se va subiendo a medida que se hormigona, procurando que su boca inferior esté embebida un mínimo de 4 m dentro de la columna ya hormigonada para evitar posibles cortes durante el hormigonado. La consistencia del hormigón debe ser fluida. Durante el hormigonado deben controlarse nuevamente las características de los lodos de bentonita para evitar contaminaciones en el hormigón. Los diámetros utilizados en este tipo son, según la NTE, de 45 a 125 cm, aunque la maquinaria actual permite pilotes de diámetros mayores.

Se pueden alcanzar profundidades superiores a 50 m, en función de las características del Kelly telescópico que sostiene la herramienta de perforación. Sin embargo hay que tener en cuenta la complicación que supone el uso de lodos bentoníticos a medida que aumenta la profundidad.

Su uso es habitual como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Cuando se atreviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.

Fases de ejecución:

  1. Excavación con cuchara y vertido de lodo en la excavación para extracción de la tierra.
  2. Cambio de lodo contaminado y limpieza del fondo del pilote
  3. Introducción de las armaduras.
  4. Hormigonado desde el fondo mediante tubo Tremie y recuperación del lodo.
  5. Pilote terminado.

 

 

Fases CPI-6

Para garantizar la estabilidad de la perforación, el nivel del lodo debe estar siempre próximo al nivel de coronación del murete-guía, debiéndose mantener constante, por lo que es preciso aportar lodos a medida que se excava el terreno. Además, se precisa una central de tratamiento de lodos que permita el control de la calidad de los lodos (mediante su viscosidad y contenido en finos) y la regeneración de los lodos contaminados.

Imagen1

Para la perforación y extracción de tierras se utilizan cucharas, barrenas cortas o buckets. Los restos de la excavación se van depositando en el fondo de la misma, por lo que es fundamental la limpieza de la punta del pilote. Para su limpieza se utilizan bombas de fondo que permiten la extracción del lodo contaminado y la incorporación de lodo regenerado. Pueden emplearse para ello sistemas de circulación directa que introducen lodos frescos por la punta que desplazan al lodo contaminado, que sale por la cabeza, o sistemas de circulación inversa que lo hacen aspirando el fango contaminado del fondo y alimentan con fango fresco por la cabeza.

A continuación os dejo un vídeo explicativo de la construcción de este tipo de pilotes.

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.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

16 octubre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Infraestructuras hidráulicas, energéticas y de ingeniería sanitaria, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes, TIPOLOGÍAS DE OBRAS Y PLANTEAMIENTOS CONSTRUCTIVOS    

Aerogeneradores Bazan Bonus Mk. IV situados en el Parque éolico de Vicedo, a caballo entre el límite de los municipios de Viveiro y Vicedo (provincia de Lugo, España). Fotografía: Enrique Pernas Rouco. Wikipedia.

La demanda de energía renovable a nivel mundial se incrementa con la conciencia medioambiental. La energía eólica es una energía renovable que se está implantando fuertemente a nivel mundial. Se estima que la energía contenida en los vientos es aproximadamente el 2% del total de la energía solar que alcanza la tierra, lo que supone casi dos billones de toneladas equivalentes de petróleo al año (200 veces mayor de la que consumen todos los países del planeta), aunque en la práctica solamente podría ser utilizada una parte muy pequeña de esa cifra, por su aleatoriedad y dispersión, del orden del 5%. Según “The World Wind Energy Association”, la capacidad mundial eólica instalada alcanzó un nivel sin precedentes de más de 318 GW a finales de 2013, de los cuales aproximadamente 35 GW se añadieron en 2013, el nivel más alto registrado hasta la fecha. La energía eólica contribuye en cerca de un 4% en satisfacer la demanda de energía eléctrica mundial. Un total de 103 países están utilizando este tipo de energía desde el punto de vista comercial y se espera que la capacidad de generación de energía eólica pueda aumentar hasta 700 GW en el horizonte del año 2020. En España, la contribución de la eólica a la demanda eléctrica en el año 2010 representó el 16% del total y su objetivo es aumentar ese porcentaje en un futuro. Una sola turbina puede abastecer de electricidad a 500 hogares. Recientemente Huang y McElroy (2015) han realizado una revisión de las perspectivas de este tipo de energía en relación al cambio climático.

El aerogenerador se compone de tres partes: torre, rotor y álabes. En el generador eléctrico es donde se transforma el movimiento mecánico del rotor en energía eléctrica. Suele ser un generador asíncrono o de inducción, con una potencia máxima entre 500 y 1500 kW. Están diseñados generalmente para rendir al máximo a velocidades alrededor de 15 m/s. En el caso de vientos más fuertes es necesario gastar parte del exceso de la energía del viento para evitar daños en el aerogenerador. En consecuencia todos los aerogeneradores están diseñados con algún tipo de control de potencia. Los componentes de un aerogenerador están diseñados para durar 20 años. Esto significa que tendrán que resistir más de 120.000 horas de funcionamiento, a menudo bajo condiciones climáticas adversas (Gálvez, 2005). Respecto a las torres eólicas, se distinguen las “onshore”, instaladas en tierra, normalmente en grandes llanos o zonas elevadas y las “offshore”, cuya localización es dentro del mar, en zonas próximas a la costa.

aerogenerador

http://e-ducativa.catedu.es

Los aerogeneradores operan bajo regímenes de carga muy exigentes (Burton et al., 2001), cuyos efectos podrían disminuir la integridad estructural y llevar a costes de mantenimiento y reparación que podrían ser inaceptables. Rebelo et al (2014) abordan el estudio comparativo relativo la influencia del aumento de altura en el diseño estructural y los resultados de diferentes soluciones estructurales de un aerogenerador. Sus conclusiones son que el uso de secciones tubulares de acero y conexiones de brida son adecuadas para torres de hasta 80 m, mientras que las conexiones de fricción son mejores para torres más altas. En cuanto a las torres de hormigón, éstas dejan de ser competitivas por encima de 100 m de altura, especialmente por las dimensiones necesarias de la cimentación ante riesgo sísmico, que pueden incrementar el volumen de hormigón en cimientos hasta un 75%. Sin embargo, según refiere Lofty (2012), la prefabricación de la torre con hormigón es de gran interés a partir de los 75 m de altura. La fuerza vertical que actúa sobre la cimentación se debe fundamentalmente al peso propio de la torre, la góndola y las palas del rotor, incluso cierta fuera vertical provocada por el viento. Sin embargo, son preponderantes las fuerzas horizontales provocadas por el viento, generando un gran momento flector en la base debido a la gran altura de la torre. La torre suele ser prefabricada, en forma troncocónica, conectándose a la cimentación a través de una interfaz que suele ser un tubo de acero de grandes dimensiones insertado en el hormigón de la cimentación, aunque existen múltiples variantes en estos conectores.

http://www.inproin.com

Una de las partes fundamentales de un aerogenerador es la forma en que la torre se sujeta al terreno. La selección del tipo de cimiento dependerá fundamentalmente de la ubicación del aerogenerador y las condiciones del terreno. Según la European Wind Energy Association (2013), la cimentación supone aproximadamente el 6,5% del coste total para proyectos onshore y el 34% para proyectos offshore, lo que justifica una optimización de este tipo de estructuras (Horgan, 2013). Hoy en día, construimos la mayoría de las turbinas eólicas en tierra en suelos firmes y rígidos, pero probablemente las futuras torres eólicas se construirán sobre suelos con propiedades menos favorables. El cálculo de la cimentación depende de las cargas producidas por el rotor eólico en diferentes condiciones de operación, por esto la tecnología del aerogenerador juega un papel fundamental. La forma más habitual de cimentar un aerogenerador es una zapata de hormigón (Hassanzadeh, 2012). Tal y como indica Svensson (2010), las cimentaciones sobre losas de hormigón podrían dejar de ser adecuadas, pues grandes dimensiones provocan asientos diferenciales inaceptables. La altura de las torres puede variar mucho, entre 40 y 130 m. Cuanta más alta sea la torre, mayor velocidad de viento, y por tanto, mayor generación de energía.

Las torres de aerogeneradores se localizan en áreas con buenas condiciones de viento pero que, en numerosas ocasiones, se encuentran en terrenos inhóspitos o con malas condiciones de acceso, lo cual dificulta la ejecución de las cimentaciones de estas estructuras. Para anclar estas torres normalmente se utilizan los métodos: cimentaciones o zapatas que sujetan la estructura al terreno mediante gravedad, o bien mediante anclajes realizados sobre terrenos competentes. Se busca garantizar la estabilidad de la estructura y asegurar una transmisión de cargas al terreno con la adecuada intensidad para que este no colapse. En numerosas ocasiones los terrenos no permiten dicho anclaje, por lo que es habitual el uso de zapatas masivas realizadas con hormigón armado. No obstante, las geometrías empleadas en planta son muy diversas. Se utilizan soluciones con planta poligonal, circular e incluso cruciforme, siendo esta ultima un caso muy aislado. Herrando (2012) ha comprobado cómo para un aerogenerador tipo de 100 m de altura y 3,5MW de potencia, la cimentación superficial con geometría en planta circular es la que mejores resultados ofrece a nivel estructural y económico.

Cimentación prefabricada para torre eólica de la empresa Artepref. Fuente: Diario de Burgos

Cimentación prefabricada para torre eólica de la empresa Artepref. Fuente: Diario de Burgos

Las ventajas de la prefabricación son evidentes, reduciéndose incluso la cantidad de material necesario respecto a cimentaciones ejecutadas “in situ”. La prefabricación reduce los problemas de hormigonado in situ de grandes volúmenes, que no sólo generan problemas importantes cuando los accesos se encuentran alejados de las plantas de fabricación de hormigón e incrementan considerablemente el calor de hidratación en el fraguado del hormigón, sino que las temperaturas extremas pueden reducir el número de días de trabajo efectivo. Además, teniendo en cuenta que la vida útil de un aerogenerador puede ser de 20 a 25 años, la prefabricación facilita la fase de desmantelamiento de las instalaciones. Se han generado en el mercado cimentaciones alternativas donde una parte o la totalidad de la cimentación se realizan con piezas prefabricadas. Así, algunas patentes europeas y americanas, como por ejemplo, DK200100030 (2001) y WO2004101898A2 (2004), han desarrollado soluciones de cimentación prefabricadas para el caso de pequeñas instalaciones, no quedando claro que alguna de estas soluciones se hayan construido realmente (Nilsson, 2012). Empresas como Gestamp Hybrid Towers ofrecen diseños de cimentaciones prefabricadas para torres en forma de T invertida que pretende ofrecer eficiencia y ductilidad a la solución. La empresa burgalesa ARTEPREF patentó también una cimentación prefabricada para este tipo de torres. Además, estas soluciones suelen unir las piezas prefabricadas mediante hormigón fresco. Por tanto, el elemento clave en el diseño de este tipo de cimentaciones son la forma con la que se resuelven las juntas para convertir las piezas en un conjunto monolítico y también la conexión o “brida” de la torre con la cimentación (Hassanzadeh, 2012). Bellmer (2010) advierte de que gran parte de los problemas de durabilidad de los aerogeneradores se deben a un mal diseño de la cimentación. Currie et al (2013) presentan una solución para monitorizar las cimentaciones de estas torres. Eneland y Mallberg (2013) advierten de la gran dificultad que existe en diseñar un método de cálculo para las juntas de las piezas prefabricadas de este tipo de cimentaciones. Asimismo, una de las claves es la justificación de la viabilidad económica de los elementos frente a las cimentaciones ejecutadas “in situ”.

Referencias:

  • BURTON, T.; SHARPE, S.; JENKINS, N.; BOSSANYI, E. (2001). Wind Energy Handbook. Wiley, Chichester, UK, pp. 211–219.
  • BELLMER, H. (2010). Probleme im Bereich Stahlturm – Fundament, 3rd Technical Conference – Towers and Foundations for Wind Energy Converters, HAUS DER TECHNIK, Essen, Germany.
  • CURRIE, M.; SAAFI, M.; TACHTATZIS, C.; QUALI, F. (2013). Structural health monitoring for wind turbine foundations. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Paper 1200008.
  • DK200100030 (2001). Stjernefundament med elementer til foundering af tårne. Patent
  • ENELAND, E.; MALLBERG, L. (2013). Prefabricated foundation for wind power plants. A conceptual design study. Thesis in the Master’s Programme Structural Engineering and Building Technology, Chalmers University of Technology, Sweden.
  • GÁLVEZ, R. (2005). Diseño y cálculo preliminar de la torre de un aerogenerador. Proyecto Fin de Carrera, Universidad Carlos III de Madrid, Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras.
  • HASSANZADEH, M. (2012). Cracks in onshore wind power foundations. Causes and consequences. Stockholm: Elforsk (Elforsk Rapport, 11.56).
  • HERRANDO, V. (2012). Optimización del diseño de la cimentación para un aerogenerador de gran altura. Trabajo Fin de Carrera, Universitat Politècnica de Calalunya.
  • HORGAN, C. (2013). Using energy payback time to optimise onshore and offshore wind turbine foundations. Renewable Energy, 53:287-298.
  • HUANG, J.; McELROY, M.B. (2015). A 32-year perspective on the origin of wind energy in a warming climate. Renewable Energy, 77:482-492.
  • LOFTY, I. (2012). Prestressed concrete wind turbine supporting system. Master’s Dissertation, University of Nebraska, USA.
  • NILSON, M. (2012). Prefabricated foundations with cell reinforcement for land-based wind turbines. . Stockholm: Elforsk (Elforsk Rapport, 13:06).
  • REBELO, C.; MOURA, A.; GERVÁSIO, H.; VELJKOVIC, M.; SIMOES DA SILVA, L. (2014). Comparative life cycle assessment of tubular wind towers and foundations – Part 1: Structural design. Engineering Structures, 74:283-291.
  • SVENSSON, H. (2010). Design of foundations for wind turbines. Master’s Dissertation, Department of Construction Sciences, Lund University, Sweden.
  • The World wind energy association 2013 report. April 2014. Bonn, Germany. http://refhub.elsevier.com/S0960-1481(14)00872-6/sref1
  • WO2004101898A2 (2004). Foundation for a wind energy plant. Patent

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

13 octubre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - CANTERAS E INSTALACIONES PARA TRATAMIENTO DE ÁRIDOS, Localización y extracción de áridos, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

http://www.ecoproyectosweb.com

El conocimiento de las características del terreno es un requisito previo ante cualquier proyecto u obra de ingeniería civil o edificación. Para ello es necesario acometer la redacción de un estudio geotécnico, cuyos objetivos serán definir la tipología y las dimensiones de los cimientos y obras de contención, así como determinar los problemas constructivos relacionados con  los materiales o con el agua presente. La extensión y el nivel de información necesario en un reconocimiento geotécnico dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las características del terreno donde se sitúa. En el estudio geotécnico se plasman los resultados de la campaña realizada, su interpretación y las conclusiones que se derivan de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto y construcción de la obra.

Para entender mejor cómo se realiza este estudio, os dejo un objeto de aprendizaje, cuyo autor es el profesor José Ramón Ruíz Checa, de la Universitat Politècnica de València. El vídeo se refiere a los conceptos básicos de estudio geotécnico, en particular sobre la programación en la redacción y contenido de dicho estudio. Espero que os sea de interés.

 

10 octubre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - EQUIPOS DE SONDEO Y PROCEDIMIENTOS DE MEJORA DE TERRENOS, Maquinaria para sondeos y perforaciones, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

El Pilote CPI-8 es un  pilote perforado con barrena continua tipo hélice hasta la profundidad solicitada (“Continuous Flight Auger“, CFA). Se trata de un pilote muy usado en España, siempre que tratemos con terrenos flojos, como arenas o arcillas. Se hormigona a través del núcleo de la barrena, mientras ésta se va extrayendo, para posteriormente colocar la armadura en hormigón fresco con el apoyo de un vibrador hidráulico (lo cual implica una consistencia blanda del hormigón). La punta de la barrena queda introducida varios diámetros dentro del hormigón durante su puesta en obra. Este procedimiento resulta muy interesante respecto a otras tipologías en cuanto al tiempo de ejecución. Los diámetros habituales son de 350 a 1200 mm.

Se recomienda una dosificación mínima de cemento de 380 Kg/m3 y un cono de 18 a 20 cm, con un árido máximo de 12 mm si es de cantera y 20 mm si es de gravera. Es muy importante garantizar una correcta bombealibidad del hormigón para introducirlo a través de la barrena.

El pilote CPI-8 presenta numerosas ventajas que hacen que sea una tipología muy empleada en cimentaciones profundas. Entre otras se pueden destacar las siguientes:

• No es necesario el uso de una entubación o de lodos tixotrópicos en terrenos inestables, pues la propia barrena permite la contención del terreno.
• Se puede controlar en todo momento la presión y volumen de hormigonado.
• Permiten realizar el empotramiento del pilote en estratos consistentes.
• Elevado rendimiento, lo que permite plazos de obra muy razonables.

En cuanto a las fases de ejecución, son las propias del pilotaje con barrena continua:

• Posicionamiento y aplome de la máquina para garantizar la verticalidad en la perforación.
• Perforación hasta la profundidad especificada.
• Bombeo del hormigón por el interior de la barrena y extracción simultánea de la barrena helicoidal, que lleva alojada en sus álabes el terreno perforado. El hormigón se encuentra en todo momento en contacto con la barrena helicoidal. Debe combinarse la velocidad de ascensión de la barrena, el caudal y la presión del hormigón para evitar cortes en el fuste del pilote o sobresecciones y excesos de hormigón innecesarios.
• Colocación de la armadura en el hormigón.

A continuación tenéis un Polimedia donde se explica la construcción de este tipo de pilotes.

Os dejo una colección de vídeos, algunos seleccionados por Juan José Rosas  en su blog que espero que os gusten.

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.

7 octubre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Las obras hechas con grandes bloques de piedra son habituales en la construcción civil. Una primera clasificación atiende a su modo de ejecución. Así tenemos las vertidas (diques rompeolas), las compactadas (pedraplenes, presas, etc.) o las colocadas (muros). A este último caso nos referimos en este post.

Los muros de escollera son los formados por grandes bloques pétreos, obtenidos generalmente mediante voladura y de forma más o menos prismática y superficies rugosas.

El Ministerio de Fomento ha editado una guía  (descargar) para el proyecto y la ejecución de este tipo de muros. En dicho documento, se entienden por muros de escollera colocada, los constituidos por bloques de roca  irregulares, de forma poliédrica, sin labrar y de gran tamaño (masa comprendida entre 300 y 3000 kg), que se colocan uno a uno mediante maquinaria específica, con funciones de contención o sostenimiento.

Ejemplo de definición geométrica. http://construblogspain.wordpress.com/

Os paso a continuación algunos vídeos para que veáis el proceso constructivo de esta unidad de obra.

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.

 

27 septiembre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - HISTORIA DE LA INGENIERÍA CIVIL, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

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 (ver cajones flotantes). Nos centraremos en este post en los cajones de fondo abierto en las que existe una cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para impedir que el agua entre en la excavación. Se trata de las cimentaciones mediante cajones neumáticos o de aire comprimido.

Alguien puede preguntarse a qué viene un post sobre una técnica que tiene riesgos evidentes de ejecución y que ya en un artículo de Presa y Eraso (1970) nos avisaba que era una técnica en trance de desaparecer. Hoy día existen procedimientos (por ejemplo pilotes de gran diámetro) que son más sencillos de construir, suficientemente seguros, rápidos y económicos que permiten evitar riesgos innecesarios, especialmente los procesos de compresión y descompresión que requieren tiempos suficientes, tal y como ocurre en los trabajos realizados por los buzos o submarinistas. Pues bien, razones históricas y docentes nos llevan
a analizar brevemente este procedimiento constructivo y a dejar unas cuantas referencias al lector curioso que quiera ampliar información al respecto.

En 1830 el británico Thomas Cochrane ideó y patentó un sistema para cimentar en seco, mientras que en Francia, de forma paralela, el ingeniero de minas francés Jacques Triger ideó en el año 1839 un sistema para poder excavar en el interior de la mina de Chalonnes  -que dirigía- en la zona cubierta por el agua del cercano río Loira. Mediante una cámara llena de aire a presión conseguía evitar la entrada del agua y así poder trabajar cómodamente. Habían inventado el cajón de aire comprimido.

Figura. Puente de Saltash (Isambar K. Brunel, 1854-1859) . Wikipedia

El aire comprimido fue empleado por primera vez en cajones de puentes por John Wright en 1851 para los pilares de puente Rochester, y algunos años más tarde por Isambard K. Brunel en el puente Saltash. El primero que lo utilizó en cimentaciones de puentes muy grandes fue James B. Eads, en el puente St. Louis sobre el río Mississippi, comenzado en 1864. El capitán Eads conocía muy bien el Mississippi, por eso sabía que el lecho era muy socavable. En una ocasión había buceado con escafandra durante una de las crecidas del rió y pudo observar el movimiento de las arenas del fondo. Por eso no dudó en bajar las cimentaciones a gran profundidad por debajo del lecho del río. Los dos pilares situados en el río se hundieron por medio de aire comprimido hasta profundidades de 26 y 28 m bajo el nivel del agua, lo que constituyó un éxito notable ya que los efectos fisiológicos al trabajar bajo elevadas presiones de aire eran más o menos desconocidos por aquel tiempo. Los métodos de hundimiento ideados por Eads han variado hasta ahora únicamente en algunos detalles. Daniel E. Moran introdujo en 1936 un nuevo tipo de cajón conocido con el nombre de “cajón de flotación”, siendo empleado para el puente sobre la  bahía de San Francisco-Oakland.

Puente de St. Louis sobre el río Mississippi (James B. Eads, 1864-1874). Wikipedia

Puente de Brooklyn, Nueva York (John Augustus Roebling, 1867-1883)

En Estados Unidos el ejemplo más llamativo en el uso de cajones de aire comprimido es el puente de Brooklyn. Se trata de cajones de 52 por 31 m, en el lado de Nueva York, que se dividieron en seis habitaciones donde trabajaban entre 15 y 20 personas en cada una de ellas –hasta 180 personas en su interior- y lo bajaron cerca de 24 m bajo las aguas del Hudson. Hubo grandes problemas y accidentes con las descompresiones, donde la mitad de los trabajadores sufrieron graves secuelas, y donde el propio Washington Roebling,  ingeniero jefe tras la muerte de su padre John A. Roebling, diseñador del puente, sufrió también las secuelas tras una visita de obra.

Cajones de aire comprimido para la cimentación del puente de Brooklyn

El procedimiento constructivo consiste en la hinca de un cajón con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se va construyendo a medida que progresa la excavación del material que va quedando encerrado en su interior. Cuando se alcanza el lecho de roca, la cámara de trabajo se llena de hormigón y se convierte en la base permanente para la cimentación.  Su uso se limita a terrenos muy permeables o flojos debido al posible sifonamiento, cuando no sea posible el uso de un método alternativo. Antes de iniciar el proceso constructivo se hunde como un cajón abierto, tan profundo como sea posible. Mediante la inyección de aire comprimido se evita el desmoronamiento de las paredes.

El cajón de aire comprimido suele tener un cilindro de acceso para los trabajadores,  y otro cilindro independiente para los cangilones donde se coloca el material excavado. Hay unas compuertas herméticas que permiten mantener constante la presión de la campana durante la entrada y la salida de trabajadores y materiales. La presión debe equilibrarse en ambos lados de la compuerta para poder abrirla.

Mediante este método se pueden llegar a estratos de hasta 35 m de profundidad bajo el nivel del agua (pues los hombres no pueden trabajar a presiones de aire superiores a los 3,5 kg/cm2), no es necesario el agotamiento, es posible el acceso directo al fondo para vencer ciertos obstáculos durante el proceso de hinca y el fondo, una vez alcanzado, se puede observar y limpiar directamente, por lo que se garantiza unas condiciones buenas de cimentación. Sin embargo, entre los inconvenientes de este tipo de técnica destacan los siguientes: costes unitarios por material excavado altos y primas por peligrosidad a los trabajadores, pues se puede producir la muerte de los trabajadores por asfixia si hay una descompresión rápida de la cámara de trabajo. Ello obliga a duplicar las fuentes de energía para mantener la seguridad en la presión de aire.

Referencias:

Marsal, R.; Lloréns, M. (1980). Cimentaciones semiprofundas, en Jiménez-Salas, J.A. (Ed.) Geotecnia y Cimientos III: 212-251. Editorial Rueda, Madrid.

Presa, J.; Eraso, A. (1970). Las cimentaciones realizadas con cajones de aire comprimido. Una técnica en trance de desaparecer. Revista de Obras Públicas, 117(3064):855-862.

Tomlinson, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. Urmo, S.A. de Ediciones, Bilbao.

Willson, W.S.; Sully, F.W. (1949). Compressed-air caisson foundations. Inst. C.E. Works Comstruction Paper núm. 13.

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.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

22 septiembre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Materiales de construcción, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Sección vertical y horizontal del encofrado de un muro de tapial. Wikipedia.

Se denomina tapia a un muro macizo construido apisonando tierra arcillosa húmeda dentro de un molde de madera. Se trata de de una técnica milenaria empleada con profusión en la Península Ibérica, tanto en la arquitectura monumental –baste recordar el complejo de la Alhambra de Granada- como popular, aunque llegó a desaparecer casi por completo en España a mediados del siglo XX.  Sin embargo, a mediados de los años ochenta del siglo pasado comienza a renacer el interés por esta técnica.

Se utiliza el material del propio lugar, generalmente tierra -minimizando el coste de adquisición y transporte de materiales- que se conforma por apisonado dentro de una cajonera denominada tapial. Una vez colocado el tapial sobre el cimiento, se vierte el barro en su interior y se prensa. Antiguamente se vertía la tierra con espuertas que se elevaban con la ayuda de una polea sujeta al tapial. Cuando esta formado el muro, la cajonera se retira y se deja secar al aire libre. La tapia puede conformar enteramente el muro o bien quedar entre pilares de otros materiales.

El tapial tiene un excelente comportamiento térmico por su bajo índice de conductividad calórica, cálido en invierno y fresco en verano,  siendo un buen aislante acústico, sobre todo cuando el acabado es rugoso (reducción de unos 50-60 decibelios para un muro de 40 cm , para una frecuencia de 500 Hz). También es resistente al desgaste y punzonamiento, como se puede comprobar en las reformas de casas antiguas. Con el fuego, este material mejora su dureza, pues se convierte en ladrillo cocido.

http://www.artifexbalear.org/tapial.htm

Pero mejor será que os deje un vídeo explicativo de la profesora Laliana Palaia Pérez, de la Universitat Politècnica de València. Espero que os sea de interés.

Os dejo también otros vídeos al respecto.

Referencias:

Cuchí, A. (1996). La técnica tradicional del tapial. Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Madrid, 19-21 septiembre 1996, eds. A. de las Casas, S. Huerta, E. Rabasa, Madrid: I. Juan de Herrera, CEHOPU, pp. 159-165. (enlace)

Font, E.; Hidalgo, P. (2011). La tapia en España. Técnicas actuales y ejemplos. Informes de la Construcción, 63(523):21-34. (enlace)

 

7 septiembre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

escanear0002

Pozo de cimentación acampanado (zapilote) o sin acampanar

Los pozos acampanados reciben el nombre de zapilote. Se trata de un pilote de gran diámetro excavado “in situ” y ensanchado en su base hasta tres veces su diámetro. Normalmente este tipo de cimiento es de hormigón en masa. Para conseguir el ensanchamiento de la base, se sustituye la hélice o cuchara que ha realizado la perforación por un ensanchador con brazos extensibles y dientes convenientemente dispuestos. Una vez se llega a la profundidad adecuada, los brazos se extienden y se realiza la ampliación hasta el diámetro previsto. Con este procedimiento se han llegado a perforaciones a 30 m de profundidad. Para que se pueda realizar el ensanchamiento de la base, el terreno debe ser algo cohesivo, lo cual se puede conseguir excepto si nos encontramos con arenas limpias.

Referencias:

García Valcarce, A. et al (2003). Manual de edificación. Mecánica de los terrenos y cimientos. Editorial CIE INVERSIONES EDITORIALES DOSSAT 2000., Universidad de Navarra.

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.

4 septiembre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Tablestaca de maderaLas tablestacas de madera ya se utilizaban en la antigua Roma. Hoy día su uso está muy limitado a obras provisionales de excavación poco profunda y por encima del nivel freático. Se pueden utilizar diversos tipos de juntas entre los elementos, en espiga o machihembradas. La presión de las tierras del trasdós sobre la pantalla y el aumento de volumen de la madera mojada, tienden a cerrar las juntas.

Para el hincado se coloca en punta un azuche metálico y en la cabeza un casco metálico para proteger del golpeo. Estos tableros suelen reforzarse con pilotes que soportan generalmente vigas continuas entre las que deslizan las tablestacas. Tras su ejecución, la tablestaca se suele reforzar mediante grapas de hierro que impiden la separación de las tablas.

Como inconvenientes de este tipo de tablestacas caben destacar su poca longitud, hasta un máximo de 10 m, su escasa resistencia, alta deformabilidad, baja durabilidad y dificultad de hinca. Sus dimensiones son de 8 a 15 cm de espesor y de 25 a 35 cm de anchura.

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.

2 septiembre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Control de la ejecución de las estructuras de hormigón, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Os paso un Polimedia de la profesora Esther Valiente sobre la ejecución de muros de contención de hormigón armado. Espero que os guste.

También lo podéis ver en inglés:

 

Referencia:

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.

27 julio, 2017
 

Página siguiente »

Universidad Politécnica de Valencia