Cajon de Cimentacion

1. CAJONES DE CIMENTACION CIMENTACION

Es una estructura que hundida a través del terreno o del agua permite colocar la cimentación a la profundidad de proyecto, y que posteriormente pasa a formar parte de la estructura definitiva. Las losas de flotación y los sótanos (o cimentaciones de cajón) se diseñan con los mismos principios que una losa de cimentación, pero tienen una función adicional e importante en la que se utiliza el principio de flotación para reducir la carga neta en el suelo. El asentamiento total de la cimentación se reduce y esto hace que el asentamiento diferencial también disminuya (Tomlinson, 1996). Los cajones se dividen en tres tipos principales: (1) cajones abiertos, (2) cajones cerrados y (3) cajones neumáticos. 1.- Los cajones abiertos:

Son pilas de concreto que permanecen abiertas en sus partes superior e inferior durante la construcción. El fondo del cajón tiene un borde cortante. El cajón se entierra en su lugar y el suelo del interior se retira por medio de cucharones de almeja hasta alcanzar el estrato de apoyo. Los cajones pueden ser circulares, cuadrados, rectangulares u ovalados. Una vez alcanzado el estrato de apoyo, se vierte concreto en el cajón (bajo agua) para formar un sello en su fondo. Cuando fragua e l concreto del sello, el agua dentro del cajón se bombea hacia afuera. Se vierte entonces concreto en el cajón para llenarlo.

Los cajones abiertos pueden extenderse a grandes prof undidades y el costo de construcción es relativamente bajo, sin embargo, una de sus principales desventajas es la falta de control de calidad sobre el concreto vertido para formar el sello. Además, el fondo del cajón no llega a ser limpiado completamente. Un método alternativo de construcción de cajones abiertos es hincar varias tablestacas para formar una zona encerrada que se llena con arena a la que se llama generalmente isla de arena. El cajón se entierra entonces a través de la arena hasta el estrato deseado de apoyo, procedimiento algo parecido al hincado de un cajón cuando la superficie del terreno está arriba del nivel freático. 2.- Los cajones cerrados:

Son estructuras con fondo cerrado y se construyen en tierra y luego se transportan al sitio de la construcción. Se entierran gradualmente en el sitio llenando su interior con arena, balasto, agua o concreto. El costo de este tipo de construcción es bajo. La superficie de apoyo debe estar a nivel, y si no lo está, debe nivelarse por excavación.

3.- Los cajones neumáticos:

Se usan generalmente para profundidades de entre 50 y 130 pies (15 —40 m). Este tipo se requiere cuando una excavación no logra mantenerse abierta porque el suelo fluye al área excavada más rápidamente de lo que puede ser removido. Un cajón neumático tiene una cámara de trabajo en el fondo que tiene por lo menos 10 pies (3m) de altura. En esta cámara, los trabajadores excavan el suelo y cuelan el concreto. La presión de aire en la cámara se mantiene suficientemente alta para impedir que el agua y el suelo penetren en ella. Los trabajadores usualmente no tienen molestias severas cuando la presión en la cámara se eleva a 15 Ib/puig2 ( 100 kN/m2) por encima de la presión atmosférica.

Más arriba de esta presión se requieren periodos de descompresión cuando los trabajadores salen de la cámara. Cuando se requieren presiones en la cámara de aproximadamente 44 lb/puIg2 ( 300 kN/m2) por arriba de la presión atmosférica, los trabajadores no deben permanecer dentro de la cámara por más de 1 a 2 hor as por

periodo de trabajo. Los trabajadores entran y salen de la cámara por medio de una escalera dentro de un tubo de acero. Éste también se usa para retirar el suelo excavado y para la colocación del concreto. En grandes construcciones, más de un tubo es necesario; se proporciona una antecámara de compresión en cada uno de ellos. Los cajones neumáticos se entierran gradualmente conforme avanza la excavación. Cuando se alcanza el estrato de apoyo, la cámara de trabajo se llena con concreto. El cálculo de la capacidad de carga de los cajones es similar al de las pilas perforadas. Los cajones de cimentación se clasifican en: 

Cimentaciones Especiales:

Estas se llevan a cabo cuando el terreno es mui disgregado, sometido a vibraciones, presiones mayores de las normales o cimentaciones submarinas.



Cimentaciones profundas:

Son aquellas que transmiten la carga al suelo por presión bajo su base, pero pueden contar, además, con rozamiento en el fuste. Cabe aclarar que estas cimentaciones constan de elementos como pilotes, cilindros o cajones de grandes dimensiones (todos con funcionamiento estructural), y se emplean para transmitir eficientemente las cargas de la superestructura a los estratos profundos del terreno de apoyo. Hay cuatro métodos principales de construcción de sótanos:

a) b)

En excavaciones con lados inclinados; En excavaciones soportadas por madera (como tablacitacas) o placas

apiladoras; c)

En excavaciones soportadas por un muro de diafragma de concreto reforzado

construido previo a la excavación principal; d) En excavaciones soportadas por un muro de pilote barrenado construido previo a la excavación principal.

a)

Construcción en excavaciones con lados inclinados . Es la forma más

económica de construcción para lugares donde hay suficiente espacio alreded or de la subestructura para cortar hacia atrás los lados de la excavación has ta un declive estable, y donde no hay problemas de comportamiento con grandes cantidades de agua subterránea que podría llevar a la erosión y al hundimiento de los declives (Tomlinson, 1996). b)

Construcción en excavaciones soportadas por madera o tablestacado.  Es

un método apropiado de construcción para los lugares donde no hay suficiente espacio disponible alrededor de la excavación para inclinar hacia atrás los lados (Tomlinson, 1996). c)

Construcción en excavaciones soportadas por un muro de diafragma .

Esta forma de construcción es apropiada para lugares donde las obstrucciones en el suelo impiden que el tablestacado sea manejado y donde la ocurrencia del agua subterránea es desfavorable para otros métodos de soporte (Tomlinson, 1996). d)

Construcción en excavaciones soportadas por un muro de pilotes

barrenados contiguos.  Los pilotes barrenados se instalan en una hilera sola o

doble y posicionados para que se toquen o estén muy cercas uno del otro. Los pilotes alternados primero se barrenan con un taladro de poder y se cuelan. Luego se instalan los pilotes intermedios (Tomlinson, 1996). Proceso constructivo:

1. Se excava el suelo a una profundidad determinada 2. Se agrega el hormigón de limpieza 3. Se coloca la parrilla de cimentación colocados de forma cuadriculada 4. De ahí arranca el desplante de las columnas y se agrega el concreto 5. Se cimbra y se cuelan las contratrabes que formaran los cajones 6. Posteriormente se descimbra los contratrabes

7. Luego se procede a colocar una nueva cimbra el cual soporta la losa de la tapa final 8. Finalmente se coloca la losa que es una tapa de concreto armado.

Literatura citada 1.- Tomlinson, M. J.; Cimentaciones: diseño y construcción; 1ª Edición, Editorial Trillas, México, 1996, pp. 181, 183, 188, 189.