Pilote entubado “button-bottom” (Western Foundation Corporation, Viginia, EE. UU.)
Este pilote, llamado pilote Western «de fondo de botón», emplea un tubo metálico de unos 30-35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. En el extremo del tubo hay una punta de hormigón prefabricado (button) de unos 45 cm de diámetro, algo mayor que queda perdida. La forma y la resistencia de esta punta permiten atravesar estratos de gran resistencia. Una vez alcanzado el nivel previsto, se introduce en el tubo una chapa ondulada que se une con el fondo. Esta chapa se queda en el terreno y tiene como misión proteger el hormigón. Una vez fijada la chapa ondulada, se vierte el hormigón en su interior, pudiendo disponerse o no de armadura, y después se extrae el tubo que ha servido de hinca. Esta chapa corrugada favorecería inicialmente la resistencia del fuste del pilote; sin embargo, el hueco que se forma alrededor de la misma cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20-30 m y soporta cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patentado por Western.
Pilote Western “de fondo de botón” (Western Foundation Corporation, Virginia, EE. UU.)
Los pilotes de desplazamiento se construyen sin extraer las tierras del terreno. Están formados, total o parcialmente, por elementos prefabricados que se introducen en el suelo sin excavarlo previamente mediante un procedimiento denominado, en términos generales, hinca. La introducción de un volumen adicional en el terreno produce una modificación significativa de su estado tensional.
En función del tipo y del comportamiento del terreno, el efecto de la hinca es diferente. Así, se distingue claramente entre suelos granulares y suelos cohesivos:
En suelos granulares, la introducción de un volumen adicional compacta el suelo. Esto provoca, en general, una depresión en la superficie del terreno en la zona circundante al pilote.
En suelos cohesivos, la hinca provoca una perturbación debido al aumento de las presiones intersticiales, al arrastre de una pirámide de suelo bajo la punta y a la rotura de estratos intermedios, entre otros. Estas modificaciones suponen un comportamiento dependiente del tiempo del suelo cohesivo, debido a la disipación de presiones intersticiales y, en general, a su endurecimiento.
La hinca es el procedimiento de introducción de pilotes en el terreno más antiguo (los primeros pilotes fueron de madera). La hinca puede realizarse con diferentes métodos o sistemas:
Hinca dinámica o por impacto. Se introduce el pilote en el terreno mediante una sucesión de golpes en la cabeza del mismo con unos equipos denominados martinetes o martillos. Es el método de hinca más versátil y más utilizado.
Hinca por vibración. Unos equipos denominados vibrohincadores. Su uso está prácticamente limitado a la hinca de perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas.
Una vez hincado en el terreno, este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando más pilotes en las proximidades. De este modo, se puede conseguir una consolidación del terreno mediante este procedimiento. Por este motivo, la hinca de un grupo de pilotes debe realizarse siempre de dentro hacia afuera.
En el mercado existen diversos tipos de pilotes que pueden ser considerados pilotes de desplazamiento según los efectos que produce su introducción en el terreno. En su mayor parte, se trata de elementos prefabricados que se introducen mediante hinca, aunque hay otros cuya técnica de ejecución es más similar a la de los pilotes de extracción. Sin embargo, deben considerarse pilotes de desplazamiento.
Según la configuración del pilote, se pueden diferenciar dos grupos de pilotes de desplazamiento:
Pilotes de desplazamiento prefabricados. El pilote es un elemento estructural completamente prefabricado que se introduce en el suelo mediante hinca u otros sistemas. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de madera, de hormigón armado o pretensado y los pilotes metálicos.
Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”. Se introduce en el terreno mediante hinca u otro sistema, no el pilote, sino un elemento auxiliar (un tubo metálico con tapón en la punta o un tapón de grava u hormigón). El hueco generado por la hinca de este elemento se rellena con hormigón fresco y armadura, creando así el pilote propiamente dicho. El elemento auxiliar o parte de él puede extraerse posteriormente. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de hormigón in situ con camisa prehincada, los pilotes de hormigón in situ apisonados tipo «Franki», los pilotes roscados sin extracción de terreno y otros.
La principal limitación de los pilotes hincados prefabricados es la posibilidad de encontrar un estrato competente difícil de atravesar. Además, para cubrir la profundidad requerida, se debe desperdiciar cierta longitud de material y hay que prever un almacenamiento e inversión importantes de los prefabricados.
Un artículo para ampliar información sobre diseño y pruebas de pilotes prefabricados hincados podéis verlo en un artículo de Carlos Fernández Tadeo: http://fernandeztadeo.com/WordPress/?p=2647
Os dejo a continuación un vídeo sobre la construcción e hincado de pilotes de 40 x 40 cm de sección y 15,00 m de longitud en un tramo. Para mayor información: www.cimentacionesaplicadas.com
Los muros de cribas o muros jaula son obras de contención constituidas por una serie de celdas rellenas de material granular, preferentemente compactado. Se trata de un muro realizado con piezas prefabricadas de hormigón, aunque también pueden ser de madera, que crean una red espacial que se rellena con suelo. El conjunto funciona como muro de gravedad y, a diferencia de los muros de hormigón, necesita una base de apoyo más amplia.
Se trata de un sistema sencillo de construir y mantener que utiliza el suelo en la mayor parte del volumen y emplea elementos prefabricados que permiten un buen control de calidad. Sin embargo, necesita un buen material granular autodrenante, es costoso cuando se construye un solo muro y no es apto para alturas superiores a 7 m. Generalmente, se instalan en su intradós con pendiente, aunque pueden ser verticales en aplicaciones de escasa altura.
El valle de Vajont tras el derrumbe del monte Toc que causó el desastre. Wikipedia
La presa de Vajont fue construida en 1961 en los Pre-Alpes italianos, a unos 100 km al norte de Venecia. Era una de las presas más altas del mundo, con 262 m de altura, 27 m de grosor en la base y 3,4 m en la cima. Desde el principio, los técnicos ya detectaron problemas de corrimientos de tierras, por lo que recomendaban no llenar el embalse por encima de un determinado nivel de agua. El 9 de octubre de 1963, a las 22.39 h, el tercer llenado del depósito produjo un gigantesco deslizamiento de unos 260 millones de m³ de tierra y roca, que cayeron en el embalse, prácticamente lleno, a unos 110 km/h. El agua desplazada resultante hizo que 50 millones de m³ de agua sobrepasaran la presa en una ola de 90 m de altura. A pesar de ello, la estructura de la presa no recibió daños importantes. La tragedia podría haber sido aún mayor si la presa se hubiera derrumbado, vertiendo otros 50 millones de m³ que, a pesar de todo, permanecieron embalsados. El formidable tsunami consecuencia del deslizamiento destruyó totalmente el pueblo de Longarone y las pequeñas villas de Pirago, Rivalta, Villanova y Faè. Varios pueblos de los territorios de Erto y Casso y el pueblo de Codissago, cerca de Castellavazzo, sufrieron daños importantes. Murieron unas 2000 personas. Los destrozos fueron causados exclusivamente por el desplazamiento de aire al explotar la ola en los pueblos colindantes.
Animación del deslizamiento. Fuente: http://ireneu.blogspot.com.es
¿Cómo pudo suceder un desastre de tales proporciones? ¿Se pudo evitar? Es mucha la información en distintas webs sobre la tragedia de Vajont. Nos pone en guardia sobre los límites de la técnica y del sentido común. Desgraciadamente, se ha convertido en un ejemplo de cómo el ser humano decidió retar a la naturaleza, quien le avisó de lo que podía suceder. Sin embargo, cuando los responsables decidieron mirar hacia otro lado, el desastre llegó con sus mayores consecuencias. Este es un buen ejemplo de estudio de caso, tanto desde el punto de vista técnico como ético.
En el siguiente enlace podéis descargaros un artículo de 1964 de José Mª Valdés sobre algunas meditaciones acerca de esta catástrofe. Se trata de una conferencia pronunciada el 24 de abril de ese año en el Centro de Estudios Hidrográficos de la Dirección General de Obras Públicas: http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/1964/1964_tomoI_2991_01.pdf
En un documental emitido por el canal Historia, una de las víctimas relata que un ingeniero dijo a su abuela: “Recuerde que la presa no se caerá porque está muy bien hecha, pero la montaña cederá, y acabarán atrapados como ratas”. A continuación os dejo varios de estos vídeos al respecto para la reflexión.
Las tablestacas de madera ya se utilizaban en la Antigua Roma. En la actualidad, 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 protegerse del golpe. 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 con grapas de hierro que impiden que las tablas se separen.
Como inconvenientes de este tipo de tablestacas, cabe destacar su poca longitud (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.
Las entibaciones de madera están formadas por tablones, tablas y rollizos de madera, siendo el álamo negro el más utilizado. Se emplean como pantallas no estancas, en ausencia de agua. El proceso de excavación y entibación depende del tipo de terreno y su profundidad. Este tipo de entibación se ha sustituido mayoritariamente actualmente por entibaciones metálicas por razones económicas, pues con madera supone un coste importante en mano de obra y una mayor lentitud en su instalación. Sin embargo, aún se utilizan cuando existen zanjas con muchas tuberías o conducciones transversales, o bien cuando no se puede emplear maquinaria que transporte los elementos de otro tipo de entibación hasta el tajo.
Se pueden establecer dos tipos diferentes de entibaciones de madera:
Entibaciones con tablas horizontales: son útiles en terrenos cohesivos, que sean autoestables al excavar. Se suele alternar la excavación cada 0,80-1,30 m con la propia entibación. La entibación se realiza apuntalando de lado a lado de las tablas con un codal o rollizo, hasta alcanzar la profundidad total.
Entibaciones con tablas verticales: se emplean en terrenos sin cohesión, como arenas sueltas, o incluso en lodazales. Las tablas verticales, con punta, se hincan con una maza antes de excavar. A medida que se completa la hinca, se coloca la primera correa o cabecero en cabeza de zanja y se apuntala de lado a lado. Se alcanza la profundidad en sucesivas etapas.
Entibación de madera con tablas horizontales
Entibación de madera con tablas verticales
La entibación de madera recibe distintos nombres en función del porcentaje de superficie de excavación cubierta:
Entibación cuajada: cubre el 100% de las paredes de la excavación. Los tablones se sitúan uno a continuación del otro.
Entibación semicuajada: cubre el 50% de las paredes de la excavación. Los tablones distan entre sí unos 0,75 m.
Entibación ligera: cubre menos del 50% de las paredes de la excavación. En este caso los tablones distan de 1,5 a 2 m.
Para todas las entibaciones anteriores, se suele dejar 1 m de separación vertical entre correas o largueros y de 1,5 a 2 m en horizontal entre codales. La Norma Tecnológica NTE ADZ/1976 recomienda, en función del tipo de terreno, la solicitación y la profundidad de corte, los tipos de entibaciones de madera que figuran en la tabla.
Tipo de terreno
Solicitación
Profundidad P de corte en m
< 1,30
1,30 – 2,00
2,00 – 2,50
> 2,50
Coherente
Sin solicitación
No necesaria
Ligera
Semicuajada
Cuajada
Solicitación vial
Ligera
Semicuajada
Cuajada
Cuajada
Suelto
Solicitación de cimentación
Cuajada
Cuajada
Cuajada
Cuajada
Indistintamente
Cuajada
Cuajada
Cuajada
Cuajada
Asimismo, dicha norma establece la sección y separación de los elementos del tablero, cabeceros y codales.
Os dejo un vídeo explicativo sobre el tema. Espero que os sea de interés.
Los pilotes CPI-8 o de barrena continua se ejecutan mediante una hélice que se introduce por rotación hasta alcanzar la profundidad prevista.Una vez introducida en el terreno, se extrae simultáneamente el hormigonado a través del eje de la propia barrena. Extraída la barrena y rellenado el pilote de hormigón, se introduce la armadura. De este tipo de pilote ya hicimos un post, que os recomiendo visitar.
En el post de hoy vamos a centrarnos en aspectos relacionados con la seguridad. Para ello, os recomiendo la Guía Técnica de Seguridad de la AETESS sobre pilotes de barrena continua (enlace) y, además, la siguiente guía técnica audiovisual de la Asociación de Empresas de la Tecnología del Suelo y del Subsuelo (AETESS), donde se describen los trabajos de ejecución de pilotes de barrena continua (www.aetess.com Comité de Seguridad de AETESS). Espero que os guste.
Anclaje de un muro. Vía http://chuscmc.blogspot.com
Los anclajes al terreno se utilizan habitualmente para la contención del empuje de tierras en pantallas continuas, estabilización de laderas, estribos de puente y otras estructuras similares. Estos anclajes se ejecutan mediante una perforación en el terreno por donde se introducirán unos cables o barras que serán sometidas a tensión.
En esta entrada nos centraremos en presentar un par de documentos de la Asociación de Empresas de la Tecnología del Suelo y del Subsuelo (AETESS) relacionados con las medidas de seguridad a adoptar en la ejecución de los anclajes. El primero es la Guía Técnica de Seguridad AETESS para micropilotes y anclajes y el segundo una guía técnica audiovisual respecto al mismo tema. Espero que os sean de utilidad.
CASHMAN, P.M.; PREENE, M. (2012). Groundwater lowering in construction. A practical guide to dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA (1987). Manual de ingeniería de taludes. Serie: Guías y Manuales, n.º 3, Ministerio de Educación y Ciencia, Madrid, 456 pp.
POWERS, J.P.; CORWIN, A.B.; SCHMALL, P.C.; KAECK, W.E. (2007). Construction dewatering and groundwater control: New methods and applications. Third Edition, John Wiley & Sons.
PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W., DYER, M.R. (2004). Groundwater control: design and practice. CIRIA C515, London.
TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
Tuneladora de doble escudo. https://www.xeologosdelmundu.org/tuneladora-de-doble-escudo-geologos-del-mundo/
Los denominados dobles escudos son tuneladoras que presentan características tanto del topo como del escudo. Se trata de un escudo telescópico articulado en dos piezas pensado para sostener el terreno al avanzar en la excavación del túnel. Su principal característica es su doble sistema de propulsión independiente, el primero para el escudo y el segundo para el topo.
Se trata de una máquina muy versátil, pues permite excavar tanto la roca dura que los escudos propiamente dichos no podrían perforar, con rendimientos parecidos a los de los topos. Pero además, permite la excavación en terrenos inestables y heterogéneos que los topos no podrían realizar. Por tanto, es la mejor solución para macizos con tramos de tipología variable suelo-roca.
La máquina presenta dos escudos: el delantero y el trasero. El delantero soporta la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo. El trasero, también llamado escudo de anclaje, incorpora las zapatas de los «grippers» operables a través de ventanas. En su parte posterior incorpora el erector de dovelas y los cilindros de empuje para la propulsión en modo escudo normal.
El movimiento de estas dos partes es independiente, situándose los «grippers» en un hueco abierto entre ambas, por lo que la cabeza puede excavar mientras que en la cola se van montando los anillos de dovelas. Así, los rendimientos alcanzados son mayores que con un escudo simple. Al mismo tiempo que los cilindros de empuje principal impulsan hacia delante el escudo de cabeza y la rueda de corte realiza la excavación, en el escudo trasero se procede al montaje de un nuevo anillo de dovelas de sostenimiento al abrigo del mismo. Este sistema se aplica en aquellos terrenos capaces de resistir la presión que transmiten los “grippers”.
Cuando el terreno no es capaz de resistir la presión de los “grippers”, la tuneladora funciona como escudo simple, cerrandose el hueco de los «grippers», apoyándose mediante unos cilindros auxiliares en el último anillo colocado, para así obtener la reacción necesaria para el empuje de la cabeza de corte. Por ello, trabajando en modo escudo, no es posible simultanear la excavación con el montaje del anillo de dovelas.
Para aclarar esta explicación, vamos a ver un vídeo de HERRENKNECHT, donde se muestra el funcionamiento de la maquina tuneladora de doble escudo (TBM) utilizada en la perforación del tunel de Guadarrama para el AVE. Espero que os guste.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Métodos y equipos de excavación en túnel. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.835. Valencia, 52 pp.
La técnica de falso túnel (cut and cover, que significaría «cortar y cubrir» en español) es un procedimiento de construcción para túneles superficiales en el que se excava desde la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupa el túnel, se construye el túnel dentro del espacio a cielo abierto y se cubre una vez terminado. Requiere un sistema de sostenimiento robusto capaz de soportar las cargas del material que recubre el túnel.
Este tipo de construcción de túneles resulta apropiado cuando el recubrimiento del terreno sobre el túnel es escaso y, al mismo tiempo, existe riesgo de que la construcción de una trinchera convencional provoque desprendimientos. En otras ocasiones, la construcción de falsos túneles se justifica por la necesidad de minimizar el impacto ambiental de la línea, especialmente cuando el trazado atraviesa zonas urbanas.
Existen dos formas de realizar este procedimiento constructivo:
Método ‘bottom up’: se excava a cielo abierto la totalidad del hueco ocupado por el túnel y se construye en el interior. El túnel puede ser de hormigón in situ, hormigón pretensado, arcos pretensados, arcos con acero corrugado, o de ladrillo, que se solía usar al principio.
Método ‘top down’: este método se encuentra en auge para la construcción de túneles en el interior de las ciudades (túneles de la M-30, Autopista Costanera Norte, Metro de Málaga…). Requiere poca maquinaria especializada, apenas más que la empleada en la construcción convencional de sótanos. En la superficie, desde la calle, se ejecutan las paredes del túnel cavando una zanja que se hormigona para formar muros pantalla o una hilera de pilotes. Cuando las paredes están terminadas, se ejecuta la losa superior, que se apoya en las paredes, excavando sólo el hueco que ocupa la losa y apoyándola, durante su construcción, contra el terreno. Cuando la losa y las paredes están terminadas, puede reconstruirse la superficie mientras continúan los trabajos en el interior del túnel. La tierra del interior del túnel no se extrae hasta esta fase, en la que, como los elementos portantes del túnel ya están construidos, se puede excavar con retroexcavadoras. Cuando se ha excavado hasta el nivel adecuado, se ejecuta la contrabóveda, una losa generalmente de hormigón que sirve de suelo del túnel. Se pueden fabricar losas intermedias para construir túneles de varias plantas.
En el siguiente vídeo realizado por Proin 3D, se puede ver el proceso constructivo del falso túnel de salida de la estación de Sants. Se trata del túnel de alta velocidad Barcelona Sants-La Sagrera, también conocido como túnel del Eixample.
En el siguiente vídeo podemos ver una técnica de la empresa TOMAS.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
