mecanica de suelos

[mecanica de suelos]7 de abril de 2014

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO - TRUJILLOFacultad de IngenieraEscuela Profesional de Ingeniera Civil

TEMA:TIPOS DE CIMENTACIONES DE OBRAS MUNDIALES.NOMBRE DEL CURSO:MECANICA DE SUELOS.PROFESOR:ING. SHEYLA YULIANA CORNEJORODRGUEZ.FEcHA:Trujillo 07 DE 04 del 2014- i

INTEGRANTESCDIGO

PEA VILLALBA RUBEN 2112080685

OBSERVACIONES:

1.-

2.-

3.-

NOTA:.............................................................................

EN NUMEROEN LETRAFIRMA DEL PROFESOR

INTRODUCCIN:

El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma lquida, prcticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinacin de caractersticas es la razn principal por la que es un material de construccin tan popular para exteriores.Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos.El concreto de uso comn, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genricamente se designa como aditivo.Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultnea un quinto participante representado por el aire.La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plstica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta caracterstica hasta que al cabo de algunas horas se torna rgida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo slido, para convertirse finalmente en el material mecnicamente resistente que es el concreto endurecido.La representacin comn del concreto convencional en estado fresco, lo identifica como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados, dispersos en una matriz viscosa constituida por una pasta de cemento de consistencia plstica. Esto significa que en una mezcla as hay muy poco o ningn contacto entre las partculas de los agregados, caracterstica que tiende a permanecer en el concreto ya endurecido.Es por eso que debemos saber cmo transportar y colocar el concreto para lograr obtener resultados ptimos.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:Describir y dar a conocer los tipos de curado para concreto, transporte y colocacin del concreto.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:Clasificar e identificar los diferentes tipos de curado para concreto y el transporte y la colocacin del concreto que se deben utilizar en una obra de construccin civil.

JUSTIFICACION

El siguiente trabajo est realizado para nutrir la informacin que cada uno de nosotros tiene sobre el transporte y la colocacin del concreto y los tipos de curado de concreto para realizar dicho trabajo en la construccin civil.Por este motivo decidimos realizar una investigacin y recopilacin de informacin de diversos medios, siendo cuidadosos con cada prrafo de informacin recopilada para optimizar el entendimiento y fcil comprensin de este tema, por lo que detallamos a mayor escala sobre el transporte y la colocacin del concreto.

Burj Khalifa (Burj Dubai), Dubai, UAE, 2004 2010

ESPAOL

Cliente:Emaar PropertiesArquitecto:Skidmore, Owings & Merrill LLP, SOMIngeniero Estructural:Bill Baker (SOM)Nombre Oficial:Burj KhalifaNombre alternativo:Burj DubaiTipo:Rascacielos ( Megatall )+ 600 metrosAltura: 828 metros (2717 pies)Estructura: Superestructura de hormign y aceroSuperficie: 464.511 mUso: Mixto (Oficinas, Residencial, Hotel, Mirador de Observacin)Plantas: 163Tipologa:Arquitectura HbridaEstilo Arquitectnico:Moderno, High-techFotografas: Varios autores

CIMENTACIN

En el arranque de la estructura, el enorme edificio se apoya en unacimentacinde 3,7 metros de altura en la que se vertieron ms de 45.000 m de hormign; no obstante, la enorme plataforma de hormign armado cuenta con un peso de nada menos que 110.000 toneladas. Son 192pilotesde 1,5 metros de dimetro cada uno los que se entierran a una profundidad de 50 metros y que se conectan a la enorme alfombra de hormign armado con forma de Y soportando todo el peso de la Megaestructura. Para la construccin del Burj Khalifa se emplearon 330.000 m de hormign y 39.000 toneladas de barras de acero. Un elemento esencial formado exteriormente por pabellones acristalados, el Podio, hace de anclaje entre la cimentacin y laMegaestructuray ayuda a separar el acceso al edificio mediante entradas bien diferenciadas.

Port Adriano (Isla de Mallorca)

En el ao 1992 se construy en la baha sudoeste de la Isla de Mallorca, en Baleares, el Puerto Deportivo de Port Adriano, albergando un total de 404 amarres para embarcaciones de entre 6 y 18 metros de eslora y 4.500 m2 de zonas comerciales.Este Puerto Deportivo ubicado en la Playa del Toro, Municipio de Calvi, concentra actualmente su actividad en el alquiler, venta y reparacin de embarcaciones, adems de albergar una Escuela Nutica, un Centro de Buceo y otras instalaciones y servicios derivados de dicha actividad.La proximidad al Aeropuerto de Palma de Mallorca y las buenas conexiones terrestres y martimas existentes han permitido que en tan slo 15 aos el Puerto se haya consolidado como una de las referencias nuticas deportivas ms destacadas de Baleares. Por este motivo a finales del ao 2007 comenzaron a ejecutarse las Obras de Ampliacin de Port Adriano, consistentes en la construccin de un gran Dique Exterior para 82 nuevos amarres de embarcaciones de hasta 60 m de eslora, 470 nuevas plazas de aparcamiento y la ampliacin y reforma del Muelle Interior No Reflejante para albergar un Edificio de Servicios destinado principalmente a Locales Comerciales, Restaurantes y 2 Escuelas de Buceo y Vela.Una vez ya finalizados los trabajos relativos al Nuevo Dique Exterior y gracias a la proteccin frente al oleaje aportada por esta construccin, la ampliacin de la drsena as lograda ha permitido el comienzo de la remodelacin del Muelle Interior. Inicialmente esta estructura actuaba como Antiguo Dique de Contencin en la configuracin previa del Puerto y tras la remodelacin, consistente en una ampliacin en anchura y disminucin de la longitud del mismo, su funcin principal ser la de albergar el Edificio de Servicios y generar nuevos amarres exteriores.Esta singular construccin de arquitectura vanguardista, proyectada por el diseador industrial francs Philipe Starck, pretende dotar a las instalaciones de elevada funcionalidad, originalidad y respeto por el medio ambiente.La finalizacin de las Obras y con ello, la operatividad total del Puerto ha tenido lugar durante los primeros meses de este ao 2012.CIMENTACIN INICIALMENTE PREVISTAHay que destacar que el Muelle Interior es el resultado de una ampliacin en la anchura media del Antiguo Dique pasando de los 25 m de ancho en cabeza a los 50 m de que actualmente dispone entre extremos de las vigas cantil que sirven de amarre para las embarcaciones, una vez finalizada la remodelacin. La longitud actual de Muelle tras los trabajos es de 275 m, reducindose ligeramente respecto de la antigua configuracin con un dragado de material para facilitar el ensanche de la bocana del Puerto y con ello unas mejores condiciones de acceso para las embarcaciones.La seccin transversal del Antiguo Dique permita distinguir claramente lo que supona el manto externo de proteccin frente al oleaje del propio Dique, formado por grandes bolos de escollera de naturaleza caliza y con aparente matriz limo-arenosa, del material propio del Ncleo central del Dique, formado por rellenos todo-uno de matriz arenosa pero con una granulometra mucho ms continua por la presencia de limos arcillosos y la ausencia total de escollera portuaria.Para la cimentacin de la Zona Comercial sobre terrenos del antiguo dique (terrenos ganados ntegramente al mar), el proyecto planteaba la solucin de encepados para pilares con cimentacin profunda por micropilotes, como la solucin ms adecuada dados los condicionantes del proyecto. Adems la existencia de estos grandes bolos de escollera de roca caliza en gran parte de la superficie de la cimentacin oblig a descartar la posibilidad de emplear cualquier tipologa de pilote prefabricado o de pilote in situ, por la enorme dificultad que supone la hinca o la perforacin de gran dimetro con la presencia de bolos de dimensiones incluso mtricas y elevadsima dureza que obligara al uso indiscriminado de tiles de perforacin tipo trpano con los elevados costes y falta de rendimiento que ello implicara.

La solucin inicial para la cimentacin de los pilares del Edificio de Servicios contemplaba la ejecucin de 687 micropilotes de 21 m de longitud y 160 mm de dimetro en grupos de hasta 5 micropilotes por Encepado. La armadura del micropilote est prevista con perfil tubular de acero de calidad TM-80 (5.600 kg/cm2 de lmite elstico), de dimensiones 88,9 mm de dimetro exterior y 9 mm de espesor, con revestimiento provisional recuperable para la perforacin, de dimetro 152 mm e inyeccin I.R.S. a travs de vlvulas antirretorno(sistema de tubo-manguito) disponiendo una vlvula cada metro en la zona de bulbo adherente. Precisamente la longitud de cada micropilote estaba condicionada por la necesidad de empotrar al menos 6 metros en elestrato de margas existente bajo el lecho marino a unos 15 m de profundidad. A nivel granulomtrico, este estrato competente estaba formado por arcillas margosas marrones con abundantes niveles granulares de elevada dureza y valores medios en el ensayo presiomtrico de 38 kg/cm2 de presin lmite, valor de importancia decisiva para el dimensionamiento del micropilotaje.Para el cumplimiento de plazos que permitiera la entrega final de esta parte de la Obra por parte de la empresa constructora al propietario de las instalaciones a primeros del ao 2.011, se establece un plazo mximo de 6 semanas para la ejecucin del micropilotaje durante el perodo estival del ao 2.010, debindose adecuar el horario de trabajo con objeto de causar las menores molestias posibles a los usuarios de la Playa del Toro, de las Instalaciones Portuarias y de los alrededores, que seguan a pleno funcionamiento a niveles correspondientes a temporada alta en Palma de Mallorca.

Resultados de las primeras pruebas efectuadasTras el estudio pormenorizado de los datos aportados por un extenso estudio Geotcnico con un total de 15 Sondeos a rotacin con extraccin de testigos a profundidades superiores a los 20 m, se decidi acometer una pequea campaa de pruebas iniciales en 2 fases para conocer los posibles problemas que pudieran surgir durante las perforaciones y determinar la idoneidad del sistema a emplear.Tras la ejecucin de estas pruebas iniciales con el sistema de micropilotaje previsto en proyecto (micropilote convencional I.R.S. de armadura tubular), las dificultades a las que hubo que hacer frente fueron los siguientes:

1) Debido a la necesidad de encamisar provisionalmente los 15 primeros metros por la presencia de materiales inestables de relleno, se obtena un muy bajo rendimiento por equipo de Perforacin (de 20 a 30 ml/da) por la compleja maniobra de recuperacin de la doble tubera (encamisado exterior y varillaje interior de perforacin) y posterior introduccin de la armadura estructural del micropilote.

2) La prcticamente nula admisin de lechada de cemento lograda en las vlvulas de reinyeccin ubicadas en la zona de bulbo (arcillas margosas muy compactas), haciendo uso de obturadores dobles hinchables para garantizar la selectividad de la vlvula, incluso a presiones de 60 bares claramente superiores a la presin lmite del terreno (38 kg/cm2), pona en cuestin si la consideracin de micropilote con inyeccin I.R.S. con una friccin lateral de clculo (rozamiento por el fuste) muy superior al micropilote con inyeccin I.U. se ajustaba al micropilote realmente ejecutado.

3) Tras completar la ejecucin de varias unidades se observ un elevado desgaste y algunas roturas de los tiles de perforacin (tallantes, espigas y vstagos, cabezales de inyeccin) por la elevada friccin lateral del evestimiento provisional exterior en el avance en la zona de escollera y la tremenda oposicin a la perforacin interior tanto con la tcnica de martillo en fondo con tallante reforzado (perforacin con aire comprimido) como con martillo en cabeza a rotopercusin (con agua como fluido de perforacin) por la dureza de los bolos de origen calizo de los primeros metros. En alguna de las perforaciones se detect prdida de la tubera exterior de revestimiento por aplastamiento contra la escollera y la deformacin de las roscas de las uniones de empalme entre distintos tramos de encamisado, lo cual alertaba del peligro de tener que anular la ubicacin de dicho micropilote en el punto inicialmente replanteado por imposibilidad de recuperacin del material perdido.

4) Por ltimo se comprob la dificultad para lograr el sellado completo del micropilote por fugas y filtraciones de lechada en la zona superior, debido a la permeabilidad de los rellenos de escollera. Esta elevada permeabilidad vena dada por el lavado continuo durante aos de la matriz interna limo-arenosa de los rellenos por el intenso oleaje a los que estuvo sometido el antiguo dique y a la necesaria ubicacin de la plataforma de trabajo para las perforaciones a tan solo medio metro sobre el nivel del mar.

La resolucin de los problemas y la toma de decisionesAnte las dificultades surgidas, se adoptaron las siguientes decisiones de carcter tcnico:

1) Debido al gran nmero de Sondeos realizados en el Dique y a la determinacin de la cota variable de aparicin del estrato resistente de fondo, se pudo establecer una discretizacin ms ajustada de las longitudes previstas de las perforaciones para el cumplimiento de los criterios de empotramiento mnimo, que terminaron con la definicin de micropilotes de 20 a 23 metros de profundidad segn la zona del Muelle afectada, generando un ahorro econmico producto de un ajuste de longitudes unitarias del micropilotaje.

2) Se decidi variar la tipologa de micropilote prevista, sustituyendo la ejecucin de micropilotes convencionales de 160 mm de dimetro con armadura tubular TM-80 de 88,9 x 9 mm e inyeccin I.R.S. a micropilote autoperforante de 130 mm de dimetro Ischebeck Titan 73/45 e inyeccin I.C.S. (inyeccin continua simultnea).

La tcnica autoperforante permite en una nica maniobra perforar, armar e inyectar y no requiere encamisado provisional pues tcnicamente facilita la estabilidad del terreno perforado por la saturacin con partculas de cemento que supone la inyeccin continua durante la perforacin con lechadas pobres en cemento (relacin A/C = 1:1 o superior) y la mejora de la capacidad soporte del terreno circundante precisamente por esto. An as los desprendimientos de terreno muchas veces inevitables pueden ser apartados con una insistente limpieza de los taladros en fase de perforacin, con maniobras ascendentes-descendentes del micropilote apoyadas por una rotopercusin en cabeza o incluso pasar a formar parte del producto final convirtiendo una lechada de cemento de alta calidad en un mortero por la adicin de rido a la mezcla final.Esta decisin vino avalada por la ejecucin de un total de 10 micropilotes autoperforantes en fase de pruebas y su correspondiente prueba de traccin para la comprobacin de su capacidad de carga por el fuste.

3) Fue necesario el empleo generalizado de bocas duras de perforacin de cruz de acero templado de dimetro 130 mm, con ptima capacidad de corte y penetracin en la zona de empotramiento en margas, y en algunos casos en combinacin con bocas superduras de botones reforzadas con carburo de tungsteno, cuando la perforacin se topaba con bolos calizos de gran dureza. Obviamente la seleccin de un dimetro de perforacin menor al de proyecto permite concentrar la energa de rotopercusin en una zona ms limitada, facilitando el avance pero, por el contrario, implica necesariamente una mayor longitud de bulbo para lograr una misma superficie lateral de contacto entre el micropilote y el terreno que garantice el no hundimiento del mismo.La correcta seleccin de la boca de perforacin de partida fue un criterio decisivo para lograr un avance ptimo en las perforaciones.

4) Para solucionar los problemas de sellado de los ltimos metros, y tras probar, entre varias tcnicas posibles, el empleo de aditivos especiales para reducir la fluidez de las mezclas de inyeccin, se decidi, en primer lugar, tratar de garantizar un nivel de inyeccin lo ms elevado posible en las perforaciones, siempre a una distancia mxima inferior a 4,50 metros de las bocas de los taladros y combinado con el empleo de un Mortero M-35 especial con cemento SR de consistencia fluida, vertido por gravedad desde la boca de las perforaciones una vez terminado el micropilote correspondiente y dentro de la misma jornada de trabajo.Este Mortero de sellado, con una dosificacin de 400 kg/m3 de cemento Tipo I 52,5 N/SR, presentaba un contenido de arena caliza 0-4 mm de 1.700 kg/m3, con una relacin Agua-Cemento-Arena en peso de 12-4,25 y en combinacin con 2 aditivos plastificantes reductores de agua (Mira 56 y Daracem 200), permiti el sellado completo de los micropilotes de manera exitosa en la totalidadde los casos, tal y como pudo comprobarse tras varios rebajes de prueba efectuados incluso con cmaras sumergibles de filmacin subacutica.

5) Con el objetivo de lograr el cumplimiento de plazos establecidos fue necesario emplear un total de hasta 6 equipos de Perforacin de gran tonelaje con potentes martillos en combinacin con 6 equipos compactos de Inyeccin (mezcladora, agitador y bomba de inyeccin), uno por cada Sonda de Perforacin, de manera que se garantizara la autonoma de los Equipos en las maniobras de perforacin e inyeccin, con un montaje de envergadura con grandes depsitos intermedios de almacenamiento de agua y un despliegue notable de medios materiales y humanos para coordinar los trabajos.Adems la ejecucin de la cimentacin se solapaba con actividades de dragado de la punta del Dique y la construccin de la nueva viga cantil del lateral ampliado para los nuevos amarres.

6) Para validar el comportamiento final de los micropilotes se efectuaron un total de 9 ensayos Axiales de Compresin y ms de 15 ensayos Axiales de Traccin (Ensayos de Aceptacin) a niveles de Cargas de 90 toneladas, un 25% superiores a la carga de Servicio prevista de 72 t, con resultados plenamente satisfactorios en la totalidad de los casos y avalados por el Laboratorio externo de Control de Calidad.La proteccin anticorrosin del micropilote No hay duda de que uno de los aspectos que ms atencin requiere en cualquier obra que disponga de elementos sumergidos en ambiente marino es precisamente la proteccin anticorrosin de las estructuras, especialmente cuando existen armaduras metlicas pasivas susceptibles de debilitarse por prdida de seccin efectiva cuando esta corrosin es acentuada. La corrosin en s supone la formacin de zonas andicas en el metal que terminan con su disolucin y la prdida parcial de las propiedades fsico-qumicas de las que el metal gozaba.

7) Para el Anlisis de la Corrosin de las armaduras estructurales de los Micropilotes, se consider como Documento de referencia la Gua para el Proyecto y la ejecucin de Micropilotes en Obras de Carreteras (2006), publicada por la Direccin General de Carreteras, dependiente del Ministerio de Fomento que denominaremos en adelante La Gua. Dicho Documento forma parte de una serie Normativa de Instrucciones de Construccin que trata de refundir en un nico escrito todos los aspectos constructivos y de diseo de Obras de micropilotes en Espaa, constituyendo actualmente uno de los pocos Documentos de referencia a este respecto. La Gua establece la obligatoriedad de proteger frente a la corrosin tanto las armaduras de los micropilotes como el resto de elementos metlicos de los mismos, como pueden ser los manguitos externos roscados de unin entre tramos de armadura, ya que esta misma vena modulada en tramos de 3 metros para su empalme posterior en obra.

Las consideraciones de la Gua a este respecto se materializan en garantizar un recubrimiento mnimo de lechada de cemento para proteccin de la armadura y la obligatoria consideracin, ya desde proyecto, de una reduccin efectiva del espesor nominal de la armadura por efecto de dicha corrosin, independientemente de las protecciones adicionales de las que se haga uso.En cuanto al recubrimiento mnimo exigible en Micropilotes inyectados con lechada de cemento y sometidos a esfuerzos de compresin, el valor prescrito por la Gua es de 20 mm, debindose garantizar una diferencia mnima entre el dimetro de perforacin del micropilote y el dimetro exterior de la armadura tubular de al menos dos veces este recubrimiento mnimo. En nuestro caso, siendo la armadura de dimetro exterior 73 mm (perforacin armadura = 130 73 = 57 mm), se superaba as los 40 mm mnimos requeridos.

Por otra parte la Gua propone el empleo de cementos Especiales para ambientes agresivos, entre otras medidas adicionales.Ello se tradujo en el empleo de Cemento 42,5 con la caracterstica Sulforresistente SR especial para ambientes marinos, tanto durante la perforacin de los taladros con una relacin A/C prxima a 1:1 en peso para la saturacin del terreno como para la inyeccin principal con una relacin A/C de 0,4. En el empleo deMortero para el relleno superior del micropilote tambin se hizo uso de la caracterstica SR en el cemento utilizado.

El segundo aspecto que considera la Gua es, a falta de una Justificacin expresa del proyecto, la reduccin del espesor de armadura por efecto de la corrosin, a travs de los valores proporcionados por la Tabla I, en funcin de la vida til exigible al micropilote y la naturaleza de los terrenos en los que se ha perforado. De esta manera, la Gua propone adoptar las siguientes reducciones de espesor de la armadura a considerar, en mm.Es evidente que a falta de ms consideraciones, parece razonable adoptar una reduccin de espesor correspondiente a un terreno con rellenos superiores (terreno ganado al mar) de naturaleza agresiva y con una compactacin despreciable. Considerando una vida til de la estructura por encima de los 50 aos, se adoptara un valor prximo a los 3.25 mm de reduccin de espesor de armadura por efecto de la corrosin en ambiente marino.

Por otra parte, es importante destacar a este respecto el papel desempeado por las roscas especiales continuas tipo Titan de las armaduras, que con una relacin de 0,13 entre la altura de los nervios y la separacin de los mismos en las armaduras, adems de cumplir con la Norma DIN 488 sobre aceros para hormign armado, supone una alta adherencia entre lechada y armadura y la propia rosca proporciona un recubrimiento mnimo de lechada de proteccin frente a dicha corrosin por la presencia de estos nervios.

A este respecto, la Norma UNE-EN 14199: 2006, de Ejecucin de trabajos geotcnicos especiales: Micropilotes prescribe la obligatoriedad de los tubos metlicos de seccin hueca que se empleen para la ejecucin de micropilotes de cumplir los requisitos exigidos en la Norma EN 10210, como as sucede con las armaduras Titan.En cualquier caso, y dadas las especiales condiciones de la Obra en relacin a la incertidumbre generada por la posible discontinuidad en la inyeccin en la zona superior del micropilote, el fabricante de las armaduras garantiz, a travs del Certificado correspondiente, que en ambientes de mxima agresividad y sin recubrimiento alguno de lechada de cemento ni proteccin adicional, la armadura puede presentar una prdida de dimetroefectivo a 60 aos por corrosin mxima de 2.9 mm, que respecto de una armadura de rea de acero de 2.240 mm2 supone una prdida de seccin til a 60 aos inferior a un 13%, valor perfectamente asumible sin msque considerarlo en los clculos estructurales de dicha armadura resistente. El motivo de esta alta resistencia al avance de la corrosin est basado en la calidad del acero especial de grano fino ST 550/750 empleado en la fabricacin de las armaduras Titan.

Una aproximacin al dimensionamiento de los micropilotes autoperforantesEs evidente de cualquier proyecto de cimentacin como la del edificio de Servicios de Port Adriano debe partir de considerar unas cargas Nominales por Micropilote, un dimetro de micropilote efectivo, una armadura necesariapara soportar dichas cargas con seguridad y una longitud de micropilote tal que permita transferir dichas cargas al terreno, sin provocar el hundimiento del mismo. As pues, dos son los anlisis que deben considerarse en el clculo de cualquier proyecto de micropilotes. El primer anlisis es un anlisis estructural, que implica la necesidad de que el micropilote, como elemento resistente aislado sea capaz de soportar las cargas para las cuales ha sido diseado. El segundo anlisis estudia la vertiente geotcnica del problema, que implica la necesidad de encontrar un terreno lo suficientemente competente para absorber la carga que el micropilote le transfiere.Ambos anlisis, que aparentemente son independientes, en realidad no lo son del todo, como se ver a continuacin, pues incluso la resistencia estructural de un micropilote sometido a esfuerzos de compresin depende, al menos en una pequea porcin, del nivel de coaccin lateral que el terreno impone sobre el propio micropilote, por efecto de un posible pandeo del mismo.

Actualmente la Bibliografa a la que en Espaa se recurre para estudiar el problema de qu dimetro de micropilote considerar, qu seccin de armaduras debemos escoger y qu longitud debemos dar al micropilote para soportar con seguridad las cargas se concentra en la Gua a la que anteriormente se ha hechoreferencia y Un mtodo para el Clculo de los Anclajes y de los Micropilotes inyectados, en adelante el Mtodo de Bustamante, texto bsico de referencia para abordar cualquier clculo de esta naturaleza, publicado por Michel Bustamante en 1986 y ratificado por l mismo en publicaciones posteriores.

Anlisis Estructural segn el Mtodo de BustamanteEn este tipo de anlisis, el Mtodo de Bustamante se limita exclusivamente a dar una nica recomendacin prctica que, para el caso de micropilotes permanentes sometidos a esfuerzos de compresin exclusivamente, como era el caso de Port Adriano, se basa en seleccionar una armadura resistente nicamente en funcin de la carga de servicio prevista para el micropilote. De esta manera, dicha carga no debiera superar el 50% de la carga en el lmite elstico de la armadura. Nada se dice pues de otros factores como la carga de rotura, lascondiciones de ejecucin, la resistencia caracterstica de la lechada de la inyeccin, el tipo de unin entre armaduras, etc.

Anlisis Estructural segn la GuaEn cambio es muy completo el estudio que hace La Gua a este respecto, obligando al cumplimiento de la condicin de que la resistencia estructural del micropilote supere el valor del esfuerzo axil de clculo, obtenido a partir de acciones mayoradas transmitidas al cimiento. El esfuerzo axil de clculo es una condicin independiente del micropilote y exclusivamente de transmisin de los pilares de la estructura del Edificio a los encepados previstos, repartindose esta bajada de cargas a partes iguales entre el nmero de micropilotes previstos para cada encepado (reparto isosttico de cargas, muy frecuente en cimentaciones). Una hiptesis ciertamente conservadora a tener en cuenta en los clculos es suponer que la totalidad de la carga del pilar debe ser absorbida por los micropilotes y nada por el terreno de apoyo del encepado previsto, especialmente cuando se desconfa en el nivel de compacidad de los rellenos superiores. En el caso de los micropilotes estudiados, este esfuerzo axil de clculo mayorado se cuantific en 72 toneladas por micropilote.Segn la Gua, la resistencia estructural del micropilote depende de la resistencia a compresin de la lechada de las inyecciones, de la resistencia del acero de las armaduras estructurales, del grado de confinamiento lateral que el terreno impone sobre el micropilote y un factor de seguridad adicional que depende de la tcnica de inyeccin del micropilote, la naturaleza del terreno atravesado y el sistema de perforacin empleado. Adems, incorpora penalizaciones a esta resistencia muy interesantes basadas en aspectos como la prdida de seccin efectiva por efecto de la corrosin de las armaduras, la debilidad que proporciona al micropilote disponer uniones entre tramos de armaduras de menor resistencia que la propia armadura base o las menores garantas de un correcto sellado de las inyecciones por falta de revestimiento de las perforaciones, entre otros aspectos.La expresin pues para el clculo de la resistencia estructural de un Micropilote sometido a esfuerzos de compresin, segn la Gua es:

Nc,d = ((0,85 Ac fcd) + (As fsd) + (Aa fyd )) R / (1,20 Fe) donde:Nc,d = Resistencia Estructural del micropilote sometido a esfuerzos de compresin. Deber ser mayor o igual que el esfuerzo axil de clculo, obtenido a partir de acciones mayoradas.Ac = Seccin neta de lechada o mortero, descontando armaduras. Se debe usar el dimetro nominal del micropilote.fcd = Resistencia de clculo del mortero o la lechada de cemento = fck / Fc. fck = Resistencia caracterstica de la lechada de cementoo mortero a compresin simple a 28 das de edad.Fc = Seccin neta de lechada o mortero, descontando armaduras. Se debe usar el dimetro nominal del micropilote.As = Seccin total de las barras de acero corrugado longitudinales.fsd = Resistencia de clculo del acero de las barras corrugadas = fck / Fs. Deber tomarse un valor no superior a 400 Mpa.fsk = Lmite elstico del acero de barras corrugadas.Deber tomarse 400 500 Mpa, segn sea acero B-400-S B-500 S.Fs = Coeficiente parcial de seguridad para el acero de las barras corrugadas. Se tomar Fs = 1,15.fvd = Resistencia de clculo del acero de la armadura tubular. Se tomar fvd = fv / Fa fv = Lmite elstico del acero de la armadura tubular.Valor proporcionado por el fabricante.Fa = Coeficiente parcial de seguridad para el acero de la armadura tubular. Se tomar Fa = 1,10.Aa = Seccin de clculo de la armadura tubular de acero, considerando la reduccin de espesor por efecto de la corrosin, y la reduccin por eltipo de unin entre tramos;Aa = (/ 4) ((de-2re )2-di2)Fu,c de = Dimetro exterior nominal de la armadura tubular.di = Dimetro interior nominal de la armadura tubular.Fu,c = Coeficiente de minoracin del rea de armadura tubular en funcin del tipo de unin (compresin). Valor tabulado.Fe = Coeficiente de influencia del tipo de ejecucin que tiene en cuenta la naturaleza del terreno y el sistema de perforacin. Valor tabulado por la Gua.R = Factor emprico de pandeo, que depende de la compacidad del terreno.R = 1,07 - 0,027 Cr 72 t

Por tanto, la resistencia estructural de un micropilote Autoperforante Titan 73-45, con manguitos externos roscados para empalme de armaduras y con un dimetro de perforacin de 130 mm, si se inyecta con lechadas de cemento que rebasen los 300 kg/cm2 de resistencia caracterstica, supera las 72 t requeridas para la solicitacin mxima mayorada prevista.

Anlisis Geotcnico segn el Mtodo de BustamantePor todos es conocido que la potencia del mtodo de Bustamante est precisamente justificada por la sistemtica que desarrolla en cuanto al dimensionamiento de longitudes del micropilote, de acuerdo con las resistencias aportadas por el terreno. Su mtodo, de naturaleza casi totalmente emprica, est basado en un total de 120 ensayos de arrancamiento de anclajes y de micropilotes en diferentes suelos en Francia, e incorporando a su estudio valores proporcionados por otros autores como Ostermayer, Koreck, Scheele, o Fujita.La metodologa, de anlisis muy sencillo, consiste en estimar la resistencia por el fuste del terreno (tambin llamada friccin lateral unitaria o adherencia lmite) en base a la tipologa de inyeccin empleada para el micropilote (I.U. o I.R.S.), granulometra del terreno (rocoso, granular o cohesivo) y nivel de compacidad del mismo (Ensayos presiomtricos o SPTs). Posteriormente se aplica un cierto coeficiente de Seguridad global. Todo ello, junto con el rea prevista de contacto entre la inyeccin y el terreno, estima la Longitud necesaria de bulbo adherente Ls para resistir las solicitaciones previstas segn la expresin:

Ls = (Fs TL) / ( Dperf qs ) donde:Ls = Longitud del bulbo adherente del micropilote, necesaria para absorber las cargas previstas.Fs = Coeficiente de Seguridad segn el sentido de la solicitacin (traccin o compresin), y segn se trate de micropilote o anclaje.TL = Capacidad mxima de Carga del Micropilote o Anclaje. = Coeficiente de Sobreperforacin del micropilote. Es un coeficiente adimensional que depende del tipo de inyeccin efectuada y la granulometra del terreno. Adopta valores desde 1,10 hasta 1,80.Dperf =Dimetro de perforacin del micropilote.qs = Friccin lateral unitaria (rozamiento por el fuste).Obtenida mediante tablas basadas en valores empricos de ensayos, en funcin del tipo de terreno,la compacidad del mismo y la tcnica de inyeccin empleada.

El Mtodo de Bustamante, a diferencia de La Gua, a travs del coeficiente de Sobreperforacin tiene en cuenta el efecto de incremento de dimetro efectivo respecto del dimetro de perforacin del micropilote segn la tcnica de la inyeccin y para ello prescribe unos valores de volumen de lechada mnima necesaria aconsejable para lograr este deseable incremento de dimetro. Adems da toda una serie de recomendaciones de presionesmnimas, mximas, caudales mnimos, mximos y nmero de pasadas por cada vlvula de reinyeccin para poder considerar una inyeccin como I.R.S. a efectos de clculo, con la mejora de friccin lateral unitaria que ello proporciona respecto a una inyeccin nica I.U.

En cuanto a la tcnica Autoperforante, es sabido que el hecho de efectuar la perforacin con una inyeccin simultnea de lechada pobre en cemento y a una cierta presin determina unos consumos de cemento globalmente similares a los que se obtienen con una inyeccin I.R.S. A este respecto existen estudios que avalan que en micropilotes autoperforantes- autoinyectantes se movilizan fricciones laterales del mismo orden que las que se logran pues con un micropilote con I.R.S., que en la prctica suponen mejoras de entre un 15% a un 30% de la friccin lateral unitaria respecto de un micropilote I.U. que, junto con el efecto del incremento del dimetro efectivo proporcionan globalmente resistencias por el fuste de entre un 30% a un 60% mayor, dependiendo de los casos.

En el caso de Port Adriano, con un coeficiente de Seguridad de 2,00 para micropilotes permanentes a compresin, una carga unitaria prevista de 72 toneladas, un coeficiente de Sobreperforacin de 1,20 (marga alterada e inyeccin I.R.S.), un dimetro de perforacin de 130 mm y un valor de friccin lateral unitaria de 45 t/m2, proporcion una longitud necesaria de micropilote de 6,50 m de empotramiento en el estrato competente situado a profundidades medias de 16 m, lo cual determin longitudes de micropilotaje necesarias de 21 a 24 m/ud. Adicionalmente, el Mtodo de Bustamante permite, con grandes reservas para ello, adoptar una resistencia posible por la punta del micropilote adicional a la resistencia por el fuste cuantificada en un 15% de este valor ltimo, lo cual, debido a la linealidad del mtodo propuesto, permitira reducir un 13% ms esta longitud de sellado prevista, hecho que no se tuvo en cuenta en el diseo del lado de la seguridad.

Anlisis Geotcnico segn La GuaEn este aspecto, la Gua supone una clara adaptacin del Mtodo de Bustamante, con algunas mejoras adicionales, como considerar reinyecciones repetitivas pero no selectivas (I.R.) a travs de una interpolacin media entre los valores de friccin lateral unitaria de un I.R.S. y los de un I.U., el aspecto de considerar valores de friccin lateral superiores a los considerados por Bustamante y, adems, fricciones constantes a partir de un cierto valor de alta compacidad del terreno. Por contra, no posibilita la adopcin de coeficientes de sobreperforacin respecto del dimetro nominal de la perforacin. Otro aspecto interesante de esta metodologa es que adems propone un Mtodo alternativo de Clculo Terico, basado en la determinacin del rozamiento por el fuste a partir de los parmetros geotcnicos del terreno (cohesin efectiva, ngulo de rozamiento del terreno, tensin horizontal efectiva a la cota del bulbo, etc.) ajenos a correlaciones de carcter emprico.Por ltimo, recomienda expresamente que el mtodo de determinacin de la longitud del bulbo adherente se base en Ensayos de Carga in situ. A este respecto, en Port Adriano en fase de pruebas se ejecutaron 4 micropilotes Autoperforantes con 15 metros de longitud libre enfundada para salvar los rellenos superiores,6 metros de bulbo adherente y con solicitaciones a axil de traccin de 90 toneladas que no produjeron arrancamiento del micropilote, lo cual valid el sistema de ejecucin planteado, la armadura autoperforante prevista, la tcnica de inyeccin probada y la longitud de micropilote resultante, a partir de un bulbo de 6,50 m. Adems, del lado de la seguridad quedaban los 15 metros de rellenos superiores cuya resistencia por fuste no se consider en los Ensayos iniciales y la resistencia por la punta ya comentada. Finalmente se efectuaron un total de 9 ensayos adicionales de Compresin y 15 ensayos de Traccin, todos ellos por Laboratorio acreditado y segn Procedimiento previamente aprobado por la D.F., con resultados plenamente satisfactorios en la totalidad de los casos.

TORRES GEMELAS PETRONAS DE MALASIA

Arquitecto: Cesar PelliLocalizacin: Kuala LumpurFecha: 1998Clima: TropicalContexto: UrbanoCIMENTACION Y GEOLOGIA DEL SITIOA causa de la alta relacin de esbeltez y de la interconexin estructural de las torres, fue imperativo reducir al mnimo el asentamiento diferencial, hasta menos de 12.7mm a travs de la base de las torres. El cumplimiento de este requerimiento restrictivo fue tcnicamente un desafo debido a las condiciones ya conocidas del sitio geolgico. Los suelos de aluvin hacen que se depositen arena y arcilla que contienen agua, en espesores variables, seguido de formaciones de piedra caliza que varan extremadamente respecto a la elevacin de la superficie. Los lmites de terreno se hallan con frecuencia sobre superficie con zonas errticas de hundimientos, en donde el material se ha ablandado y ha sufrido erosin dentro de cavidades de piedra caliza. Con la geologa anticipada y con la meta de reducir al mnimo el asentamiento diferencial, se estudiaron varios de diseo de cimentacin.Se hicieron ms de 400 perforaciones en el sitio para obtener datos geotcnicos exactos para el diseo de la cimentacin. A causa de las irregularidades de la piedra caliza, los pilotes que se apoyan en su extremo encajados en la piedra caliza se juzgaron inadecuados y en su lugar se recomendaron pilotes de friccin dentro de la formacin del suelo. Sin embargo, esta solucin requiri el cambio de la torre a unos 50m de su posicin planeada originalmente. El diseo final adoptado para la cimentacin de las torres gemelas consisti en un cajn de 4.5m de espesor soportado sobre pilotes de friccin.Todas las cavidades de la piedra caliza encontradas en una profundidad de 150m dentro de la planta de las torres y todas las zonas de hundimientos en los lmites de la formacin del suelo y la piedra caliza se trataron por inyeccin de lechada a presin.La plataforma entera comprende seis niveles en los cuales se retuvo por un muro diafragma de 38m de profundidad y de 0.8m de espesor que corre en una longitud de 970 metros. Las columnas fuera de la proyeccin de las torres, que soportan los stanos y el estacionamiento, se cimentaron sobre zapatas corridas.Burj Al Arab

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