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

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

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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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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-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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