34- Unidad 3 - Cilindros y Cajones provisorio

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Escuela Técnica N°3 de Vialidad Nacional “Gral. Manuel Belgrano”

Fundaciones indirectas: cajones y cilindros Los cajones (caisson) y cilindros son elementos estructurales para cimentación semiprofunda o profunda de grandes obras, pudiendo llegar a profundidades hasta de 65 metros. Se construyen cuando van a soportar mucho peso, o cuando el terreno tiene poca capacidad portante; puede decirse que con la construcción de los cajones se mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar. No existe una distinción real entre cilindros y cajones aparte de la geometría y la envergadura. La forma y dimensiones de los cajones dependen del problema de cimentación a resolver. Pueden ser circulares (cilindros), rectangulares, elípticos o similares. Se colocan verticalmente en el suelo de apoyo, utilizando técnicas apropiadas de excavación y retiro del material. Los cajones pueden tener un diámetro desde los 1,0 m. en adelante para que los operarios puedan moverse con cierta comodidad. Por lo tanto denominaremos en este informe Cilindros a aquellas estructuras de sección circular, al sistema de fundación semiprofunda a profunda que permite llevar las cargas a mantos resistentes, y Cajón a todo aquel que presente otra forma geométrica. Tienen gran similitud con los pilotes, que también son elementos estructurales de cimentación y que cumplen sus mismas funciones; la diferencia está en que los cajones son de mayor diámetro y casi siempre van construidos en el sitio. Estas cajas pueden ser construidas en la superficie y hundidas in situ por sistema de excavación en su interior. Posteriormente estas cajas son fundadas en el fondo para conformar la superficie de cimentación.

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Cuando las condiciones del suelo son tales que es necesario el uso de cajones o cilindros , la elección más adecuada de los mismos involucra tomar en consideración diversos factores, tales como las características del subsuelo, las profundidad necesaria, la magnitud de las cargas impuestas, el espaciamiento, métodos de ejecución, dimensiones, etc.

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Por su complicación, tamaño y demás características, éstas soluciones sólo son económicas cuando: 1.- Existen grandes concentraciones de cargas en un elemento de cimentación, como ocurre en los apoyos de puentes de grandes luces. 2.- En cimentaciones para grandes cargas en donde existe importante caudal de agua permanente. 3.- Cuando existen grandes problemas de control, de agua en cualquier excavación que deba hacerse, o cuando el elemento de cimentación profunda vaya a estar sujeto a severas fuerzas horizontales. 4 - Cuando se necesite una cimentación profunda, pero la presencia de cualquier obstáculo haga difícil la hinca de pilotes. Los cajones se hacen ventajosos cuando la intensidad y concentración de las cargas dan lugar a un número excesivo de pilotes en una determinada zona o cuando la construcción in situ o la hinca de los pilotes se dificulte por alguna causa. Los cajones o cilindros se hincan generalmente por procedimiento de pozo, excavando generalmente con draga en su interior hueco, con nivel de agua interior igual al exterior. La excavación debe hacerse de manera que el elemento descienda por peso propio, pero sin desplomarse, en cajones de celdas múltiples, la verticalidad del elemento se logra excavando alternativamente en las diferentes celdas, al atravesar suelos blandos, sean arenas o arcillas, puede usarse el bombeo como método de extracción desde el interior del cilindro, inyectando agua limpia para mantener igualados los niveles de agua dentro y fuera del elemento. Los pozos de pocos metros de profundidad generalmente se excavan en forma manual a pico y pala.

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(1) se supone en esta figura un cajón de forma circular de hormigón armado. La extracción de los materiales se realiza por la parte hueca, en general mediante cuchara prensil. En (2) se representa el cajón durante su descenso o hinca. En (3) el cajón ha alcanzado el terreno de cimentación. Para que el cajón o cilindro descienda en el hueco creado por la extracción de los materiales es necesario que su peso P sea superior al rozamiento ejercido por el terreno sobre su superficie exterior. Contienen una Cuchilla cortadora de acero estructural u hormigón armado (localizada en la parte inferior), es el elemento de ataque para cortar el material donde se va hincando el cilindro o cajón.

Cuchillas de metal, el tipo A es adecuado para terrenos compactos y B para terreno arenosos o coherentes de pequeña resistencia (apoyo más ancho).

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Cuando los cajones o cilindros no son construidos in situ estos son remolcados por flotacion hasta su lugar de emplazamiento y alli se hunden permitiendo el ingreso de agua a su interior.

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Cilindros tipo pozo Romano Dentro de este tipo de fundación podemos citar el cilindro troncocónico tipo pozo romano el cual no posee cuchilla. La sección del pozo es circular, y generalmente llevan un ensanchamiento en la base para aumentar la superficie de contacto con el terreno y por ende la carga de punta.

Cajones tipo “hipódromo” De sección elipsoidal, su forma se debe a que son construidos en lugares donde el caudal es importante a veces con mucho acarreo de material, su forma favorece la aerodinámica del curso del agua. 8 de 11

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Cajones neumáticos: Este sistema es utilizado especialmente para cimentar bajo el agua dado la dificultad de excavación para estos casos. Tiene el fondo abierto pero herméticamente cerrada la boca superior, se inyecta aire comprimido en la cámara interior y de esa manera el agua no solo es expulsada, sino impedida a volver a entrar, reemplazándosela por aire a presión. En ese ambiente se instalan los obreros y van descalzando interiormente el cajón que comienza a hundirse simultáneamente sobre él se sigue sobre elevando la obra. Este es un trabajo sumamente delicado y de bajo rendimiento: el operario necesita un período de adaptación a la presión antes de comenzar cada jornada, y otro de descompresión al terminarla. Debe asegurarse la provisión de aire fresco, controlarse el contenido de anhídrido carbónico y tomarse todas las medidas para evitar la entrada de agua al recinto y las pérdidas de presión durante la entrada y salida de obreros y materiales.

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Bibliografía Libro “Tratado de procedimiento generales de construcción, CIMENTACIONES Y TUNELES” por Paul Galabru, Editorial REVERTE S.A. Apunte digital “Cimentación de puentes con pilotes, cilindros etc.” Depto. De apoyatura Académica I.S.E.S. (México) Apunte digital “Fundaciones Bajo el Agua” de la Facultad Nacional Regional de Rosario Apunte digital “Apuntes de Fundaciones” Proyecto Estructural Facultad de Ingeniería – U.N.L.P. Apunte digital “Diseño De Cimentación Por Caissons Para El Puente Yuracyacu” de Lilian Veneros y Jorge Alba

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