DISEÑO DE PUENTES Y VIADUCTOS 5to AÑO “A”
DORIS RIBADENEIRA
ING. OSCAR PAREDES
PILAS PARA PUENTES
QUINTO AÑO “A”
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5to AÑO “A”
DISEÑO DE PUENTES Y VIADUCTOS
5to AÑO “A”
Tabla de contenido
1.
OBJETIVOS..................................................... 3
1.1.
OBJETIVO GENERAL ............................................ 3
1.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................... 3
2.
........................................ 3 FUNDAMENTACION TEORICA
3.
CONCLUSIONES
Y RECOMENDACIONES.... Error!
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4.
BIBLIOGRAFÍA....................... Error!
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5to AÑO “A”
1. OBJETIVOS
1.1.
OBJETIVO GENERAL
Investigar todo lo concerniente a las empleadas en la cimentación de puentes.
1.2.
pilas
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer la definición, características y elementos constitutivos de las pilas empleadas en la cimentación de puentes. Investigar los tipos de pilas que existen, como funcionan y en qué casos se deben emplear.
2. FUNDAMENTACION TEORICA 2.1.
PILAS.
Son elementos estructurales que presentan una sección transversal considerable y que se encargan de transmitir la carga de una sola columna a un estrato que sea capaz de soportarla. La relación entre la profundidad de la cimentación y el ancho de la pila es generalmente mayor que cuatro. Su diámetro varía de 750 mm a más. En nuestro medio también recibe el nombre de pila el apoyo intermedio de un puente. En la mayoría de los casos estas se encuentran por encima de del terreno hasta una altura
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considerable de aguas máximas en el caso de puentes sobre ríos o máxima de pasos elevados. Estas pilas generalmente se encuentran apoyadas en pilotes y son elementos de la subestructura de puentes que están sujetos al mayor número de solicitaciones, unas más críticas que otras, y dependiendo del tipo de pila a utilizar, del emplazamiento y del servicio que presta el puente en general. 2.1.1.
PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LAS PILAS
Las pilas se fabrican directamente en el subsuelo por los que se les conoce como elementos fabricados in situ- cuando los esfuerzos que se transmitirán al subsuelo son exclusivamente de compresión, las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material que tenga la resistencia requerida los cuales deben de ser estables durante la vida útil de la estructura que soportarán, siendo los más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto premezclado. Las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas. La pilas utilizan en el fuste secciones con cualquier tipo de geometría (circulares, rectangulares, octogonales, etc.).La sección utilizada con mayor frecuencia es la circular, cuyo diámetro no debe de ser menor a 60cm (2ft), con el propósito de garantizar la calidad de la pila, pudiendo llegarse a especificar un diámetro hasta de 300cm (10ft), si es que el comportamiento del subsuelo durante la fabricación de la pila lo permite. En el caso de secciones rectangulares de pared delgada los lados de hasta 4.00m. Cuando se requiere que el área de contacto con el estrato resistente sea mayor a la del fuste de la pila, se utilizaran ampliaciones en la base cuyo diámetro no será mayor de tres veces al del fuste; asimismo el Angulo que se forma con respecto a la horizontal en la transmisión de cambio de área no deberá ser menor a 60°. Sección variable en cabeza para ajustarse al ancho de la viga prefabricada (cajón o artesa), hasta 4.00m. Consecución de pilas de hasta 40m mediante la unión de dos tramos con secciones rectangulares aligeradas. Sencillez y efectividad de la unión a la cimentación (zapatas, encepado de pilotes, etc)
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DISEÑO DE PUENTES Y VIADUCTOS 2.1.2.
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TIPOS DE PILAS
Con el objeto de ilustrar el criterio de análisis de los soportes intermedios de un puente, se han seleccionado dentro de la variedad de formas existentes, tres tipos de pila que generalmente son los más utilizados. Estos son: a) Tipo pared b) Tipo cabeza de martillo c) Tipo marco. 2.1.1.1. PILA TIPO PARED
El comportamiento estructural del cuerpo de la pila tipo pared se asemeja al de un voladizo, y su cimentación consiste en una zapata corrida a lo largo de la pila, en la cual se consideran sus proyecciones como voladizos cargados con la presión neta del suelo. De igual manera que en estribos, las cargas concentradas provenientes de la superestructura y aplicadas al cuerpo de la pila se dividirán por la longitud total de la pila con el objeto de considerarlas, en el análisis de estabilidad y estructural, como cargas uniformemente distribuidas y estructural, como cargas uniformemente distribuidas por unidad de longitud.
2.1.1.2.
PILAS TIPO CABEZA DE MARTILLO
Las pilas de tipo cabeza de martillo son estructuras compuestas, en las que el comportamiento estructural puede determinarse en base a los miembros que la integran (cabeza, columna y cimentación). Las proyecciones de la cabeza se comportan como vigas en voladizo empotradas en la columna. Esta, debido a la interacción de las cargas que actúan en ambos sentidos (transversal y longitudinal al eje del puente), se comporta como una columna sometida a carga axial y a
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momentos biaxiales. Por otro lado, la cimentación se comporta como una zapata aislada que también se halla sometida a efectos biaxiales.
2.1.1.3.
PILAS TIPO MARCO.
El comportamiento estructural de la pila tipo marco, como su nombre lo indica, es el de un marco rígido en el que sus elementos, vigas y columnas, se encuentran conectadas rígidamente en sus extremos, mediante juntas o nudos resistentes a momentos flexionantes y cortantes, de tal forma que los elementos que convergen a un nudo puede girar o desplazarse en conjunto, pero no se mueven el uno respecto al otro. La capacidad de carga de la estructura se incremente en la medida en que los nudos resisten el efecto del momento flexionante. Las columnas de la pila tipo marco pueden cimentarse independientemente en zapatas aisladas o en conjunto sobre zapatas combinadas.
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DISEÑO DE PUENTES Y VIADUCTOS 2.1.1.4.
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PILA TIPO COLUMNA MULTIPLE.
Consiste de una viga cabezal soportada por tres o más columnas que se extienden hasta la fundación.
2.1.3.
DIMENSIONES DE LA CORONA Y ZAPATA
Las dimensiones de la corona ó cabeza no solo van a depender de la sección transversal de la pila sino también de la luz, estilo y ancho del puente. Su función es la de recibir directamente la carga de la superestructura para transmitirla al cuerpo de la pila. Las dimensiones de la base ó zapata de la pila, se determinan en función del área necesaria para el soporte de suelo de cimentación y su estabilidad, la misma que depende de las cargas que debe soportar la zapata. Su función es transmitir las cargas al suelo, de manera que no sobrepasen el esfuerzo admisible del éste 2.1.4.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE UNA PILA.
Para la construcción de una pila existen tres métodos: 2.1.4.1.PRIMER METODO.
El primer método consiste en excavar hasta el nivel de cimentación y luego construir una pila dentro de dicha excavación. Cuando la excavación se realiza bajo el agua, el forro de la excavación se denomina ataguía. El procedimiento es el siguiente: 1) Hincado de tablestacas. 2) Apuntalamiento interior de las caras que se encuentran en seco. 3) Descenso del nivel de agua y apuntalamiento de la zona. 4) Figurada del hierro y vaciado del concreto
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2.1.4.2.SEGUNDO METODO.
El segundo método consiste en hincar cajones, cajas o cilindros hasta la profundidad deseada y luego el material interior es extraído por excavación o dragado. El procedimiento es el siguiente: 1) Construcción del cajón. 2) El hincamiento se lleva a cabo sacando material del interior de ellos, lo que produce que el cajón comience a penetrar en el suelo gracias a su propio peso. 3) Una vez alcanzada la profundidad final, se introduce el refuerzo y el fondo de la excavación se llena con concreto por medio de un tubo trompa de elefante. 2.1.4.3.TERCER METODO.
El último método consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos. Estas excavan hasta lugares donde el suelo lo permita sin derrumbarse. Una vez se llega a suelos de esta clase se utilizan lodos bentoníticos para llenar la excavación y permitir continuar con la misma. Cuando se alcanza la profundidad necesaria o se llega a un estrato cohesivo, se detiene la excavación y se inserta un tubo llamado camisa (o ademe). Este tubo permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación. Por último se introduce el refuerzo y se funde el concreto recordando retirar la camisa. 2.1.5.
CARGAS APLICADAS A UNA PILA.
Al igual que los estribos, las pilas son elementos de la subestructura de un puente que están sujetos a una gran variedad de tipos de cargas. La mayoría de las cargas que solicitan a los estribos también lo hacen en las pilas, sin embargo existen algunas cargas que son propias de uno u otro elemento de la subestructura. En general, de las cargas que pueden solicitar a una pila son las siguientes: a) Carga muerta proveniente de la superestructura. M1 b) Carga muerta debido al peso propio de la pila, M2 c) Peso del relleno sobre la cimentación de la pila, M2’
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d) Carga viva más impacto proveniente de la superestructura. V + I e) Fuerzas longitudinales, FL f) Carga de viento proveniente de la superestructura. CV1 g) Carga de viento aplicada a la carga viva. CVV1 h) Carga de viento aplicada a la pila. CV2 i) Fuerza sísmica producida por la masa de la pila. FS1 j) Fuerza sísmica producida por la masa de la pila. FS2 k) Fuerza de fricción en la base de la pila. Ff l) Presión hidráulica ascendente (flotación) PHA m) Presión del flujo de la corriente. PFC n) Empuje activo de tierra EA o) Empuje pasivo de tierra. EP 3. CONCLUSIONES.
Una vez realizada la investigación se pudo concluir que: Las pilas son un elemento estructural correspondiente a las cimentaciones profundas las mismas que son empleadas para transmitir las cargas de la superestructura al suelo en un estrado en el que este pueda soportar dicha carga y se utilizan
4. BIBLIOGRAFIA
http://www.citemex.com http://www.mopt.go.cr//documentos/puentes/manual/inspeccion.pdf
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