Cimentaciones para equipo estático (página 3)

3.2.3 ANCLAJE – el anclaje de una pieza de equipo a su cimentación es a menudo el aspecto más crítico de un diseño de cimentación. Esto es particularmente cierto para el Basales verticales y cimentaciones con pilotes, o para cualquier otra cimentación de equipo dónde la consideración de cargas laterales domina el diseño. El ACI 355.1R resume los tipos más ampliamente usados de anclas y proporciona una apreciación global del rendimiento del anclaje y modos de falla.

Las anclas pueden ser fundidas in situ o prefundidas (retrofit). Se instalan las anclas prefundidas después de que el hormigón ha endurecido, y pueden socavarse, adherirse, lecharse, o por asegurarse por expansión.

• Un ancla socavada transfiere la tensión al hormigón a través de un dispositivo expansivo contra un agrandamiento del agujero en forma de campana en la base del ancla.
• Una ancla adhesiva consiste en una barra estriada instalada en un agujero con un diámetro de sobre el l/16 al l/8 de pulgada más grande que el diámetro de la barra. El agujero se llena con un adhesivo estructural como la resina epóxica, éster o pegamento de poliéster. Las anclas adhesivas transfieren la tensión al hormigón por la atadura del hormigón y la resina o pegamento incorporados a lo largo de la longitud del ancla.
• Un ancla lechada consiste en un ancla con cabeza instalada en un agujero con un diámetro aproximadamente 1½ pulgadas más grande que el diámetro del ancla. El agujero se llena con una lechada de no encogimiento, usualmente contiene cemento Pórtland, arena y varios químicos para reducir el encogimiento. El ancla lechada transfiere las tensiones al hormigón a través de la cabeza del ancla, y por la atadura a lo largo de la interfaz lechada-hormigón.
• Las anclas expansivas transfieren la tensión al hormigón por la fricción entre el ancla y el hormigón. La fuerza de fricción resulta de una reacción a la compresión generada en oposición al movimiento de un mecanismo de expansión incluido al fin del ancla.

Normalmente, las anclas adhesivas tienen los valores de carga admisibles más altas que las anclas mecánicas. La selección de una ancla prefundida dependerá de su uso y tipo de exposición a la temperatura, humedad, vibración, y posibles derramamientos de químicos. El fabricante debe proporcionar la información requerida para satisfacer las necesidades específicas.

Un ancla del fundimiento in situ se lanza en el hormigón fresco. La tensión se transfiere al hormigón a través de la cabeza incluida en el ancla, o a través de la fuerza de la atadura entre el ancla y el hormigón. Los resultados de la última investigación recomiendan usar las anclas encabezadas en lugar de las "J" o "L" que dependen del nudo en la cabeza.

3.2.3.1 TENSIONES ACEPTABLES – las tensiones aceptables para los anclajes prefundidos son basadas en los resultados de pruebas dirigidas por el fabricante del ancla en particular. Aunque algunas anclas de expansión manufacturadas son capaces de desarrollar su capacidad de acción de tornillo, la mayoría están diseñadas usando cargas admisibles mucho mas bajas que las determinadas por la resistencia del metal de la tornillo.

Normalmente, los factores de seguridad de cuatro a cinco relativos al jalón hacia afuera se usan para determinar una carga admisible para las anclas tipo tornillos retrofit.

Normalmente se diseñan los tornillos de ancla de "fundido in situ" para desarrollar fuerzas tensoras aplicadas mayores, e incluso la capacidad del tornillo, con los factores de seguridad apropiados. La cantidad de empotramiento es dependiente en la fuerza del concreto, la distancia del borde, y espaciado del tornillo. Se describen las prácticas del diseño que se usan para asegurar el anclaje adecuado en la Sección 3.2.3.2. mas comúnmente, las anclas "in situ" se clasifican según los esfuerzos aceptables especificados por la AISC-ASD. En la especificación AISC-ASD, ambos, el esfuerzo aceptable y, en el pasado, el área efectiva varía con el material específico. Por ejemplo, tornillos del ancla fabricadas de material ASTM UN 307 normalmente deben ser diseñados usando el esfuerzo admisible especifico del AISC de 20 ksi junto con el área corroída de "esfuerzo tensor" de la parte enroscada del tornillo. El área corroída de esfuerzo tensor A, normalmente se define como sigue:

At = 0.7854 [d-(0.9743/n)]2

Donde:

d = Diámetro nominal del tornillo en pulgadas.

n = Número de hilos por pulgada.

Una cuota de corrosión puede requerirse y debe agregarse al área del tornillo requerida. Esto variará con la región (en la costa Vs. La sierra, etc.) Y la posibilidad de derramamientos de ácidos u otros químicos. Por este tipo de cosas los valores normalmente van de 3/16 a 1/4 de pulgada.

Las especificaciones de diseño AISC permiten que el esfuerzo sea calculado en el cuerpo nominal o área de la asta de tornillos y partes enganchadas (Especificación de AISC-ASD, Sección, 1.5.2). Sin embargo, diseñadores de cimentaciones de equipo prefieren ser más conservadores en el diseño de tornillos de anclaje que en el diseño de otros componentes de la cimentación. Por ejemplo, cuando se diseñan tornillos del ancla, muchos ingenieros no toman ventaja del un tercio de incremento en el esfuerzo admisible que normalmente se permite bajo las cargas temporales como el viento y sismo. Así mismo, muchos ingenieros, quizá están reconociendo la posibilidad de cargas dinámicas, use área del tornillo en lugar del área del asta más grande, al calcular la capacidad eficaz a tensión del tornillo.

El ACI 349 usa la fuerza de diseño dónde las cargas de servicio para los anclajes se factoriza. Un factor de reducción de fuerza para el acero y el hormigón es consistente con el código AISC-LRFD, y ACI 318.

Ocasionalmente, se usan los materiales con resistencia más altos en el diseño de tornillos del ancla para las cimentaciones de equipo. Sin embargo, el alto costo del material y las grandes complicaciones de atarlos al equipo que es anclado hacen la excepción. Por ejemplo, si el ancla tornillo de material de alta resistencia se usa, un diseño especial de las agarraderas de ancla de tornillo podría tener que ser desarrollado. Cualquier diseño especial que requiere un cambio al estándar de un fabricante, puede costar más en los "extras" que en cualquier ahorro nominal, solo por permitirse el lujo de usar un modelo de tornillo más eficaz. Un ancla dúctil es un ancla suficientemente empotrada para que la falla ocurriera por límite de fluencia y fracturará del acero cuando cargado en tensión directa. Tornillos de mayor resistencia requerirían más empotramiento en el hormigón para alcanzar su capacidad. Debido a que hay datos de prueba insuficientes sobre la ductilidad de anclas de alta resistencia, el ACI 349 recomienda no se debe usar un límite de fluencia fy MAyor que 120,000 psi.

3.2.3.2 CRITERIO DEL ANCLAJE- En el pasado, ha habido variaciones amplias en el criterio usado para el diseño de la porción empotrada de anclajes de fundido en el sitio que ata el equipo a sus cimentaciones. Antes de 1975, muchos practicantes usaban las cargas admisibles relativamente bajas en los tornillos del ancla (esfuerzo y cortante) contenidos en el Código Unificado de Edificación (UBC). Las cargas admisibles contenidas en el UBC cubre solamente tornillos con cabeza de 11/4 pulgadas de diámetro y más pequeños. Estas tolerancias eran originalmente basadas en los datos de prueba mínimos en tornillos de 7/8 de pulgada de diámetro y más pequeños, y es apropiado para longitudes de empotramiento nominales en las secciones de concreto no reforzado.

En la ausencia de un criterio más definitivo, algunos ingenieros han extrapolado los valores del UBC. Ellos han calculado capacidades que usan una variedad de aproximaciones. Éstos han incluido el uso de un esfuerzo de la atadura admisible en el perno del hasta (ACI 318), o un código la esfuerzo de la presión aceptable en la cabeza del anclaje (normalmente un plato o lavandera o ambos). Configuraciones usadas han incluido cualquier ganchos ("L" o "J" teclean los ganchos), o un plato o lavandera a la cabeza del ancla. La falta de criterio definitivo aceptado para el diseño de anclajes del lanzamiento-en-lugar ha sido grandemente un resultado de la ausencia de datos de la prueba fiables. Desde 1964 Ha habido un aumento en el la cantidad de investigación básica en el área de anclaje para hormigón . 1,2,4,6,7,9,10,1 3 Basado en esto se han publicado relativamente nuevos datos, varias guías o prácticas sugeridas (ACI 349, PCI DiseñoManual, y Referencias 4 y 10). El Centro para la Investigación de Transporte, La Universidad de Texas en Austin, ha publicado el re siguiente – los informes de la búsqueda: La investigación Informe 1126-1, el Informe de la Investigación,

1126-2, investigación Informe 1126-3 e Investigación Informe 1126-4F.

A pesar de los nuevos datos y el criterio recientemente sugerido, la práctica de industria ha cambiado despacio. Primero, muchas preguntas permanecen sin contestar. Así, una diversidad de prácticas y opiniones existe. Segundo, quizás porque el acuerdo general lleno no se ha logrado todavía en el criterio apropiado, los códigos ejemplares como el UBC todavía no han puesto al día sus provisiones. La falta de acuerdo general lleno también puede ser explicada repasando la serie de referencia de las pruebas anteriormente.

La conducta de anclas depende de varios variables, incluso lo siguiente,:

• Cargando (la carga axial, el momento, el cortante)
• El tamaño de la atadura de acero
• El tamaño, número, situación, y tipo de anclas
• El coeficiente de fricción entre el plato bajo y el hormigón
• La esfuerzo / la interacción del cortante para una sola ancla
• La distribución de cortante entre las anclas
• La distribución de esfuerzo entre las anclas
• La flexibilidad del plato bajo
• La fuerza concreta
• La configuración del plato baja (incluido, vacíe, o en la almohadilla de lechada levantada, importante para los anclajes sujeto a las fuerzas del cortante)
• El refuerzo en la cimentación o malecón
• Empotre la longitud
• La distancia del borde y espacio del ancla

Las tornillos lisas con los ganchos ("J" o "L" teclean las tornillos) se ha desacreditado justamente bien por la reciente investigación. Como una consecuencia, su uso ha rechazado substancialmente en los recientes años. La configuración preferida es ahora una tornillo encabezada o una vara enhebrada con un plato productivo o una tornillo, o ambos.

Un informe de la Universidad de Texas (la Investigación Informe 1126-4F) estados que encabezaron las anclas deben tener las dimensiones equivalente a una cabeza de la tornillo normal o la tuerca/tornillo normal.

Se dan dimensiones normales para las cabezas de la tornillo en ANSI B18.2.1. se dan dimensiones Normales para las nueces en ANSI B18.2.2. Llevando a la cabeza del ancla no requiere la evaluación.

ACI 349 usos lo siguiente dos métodos de traslado de la cortante:

• Llevando – En conexiones dónde los platos bajos son el rubor montado o sobre la superficie concreta, el mecanismo dominante de traslado del cortante está afectando el ancla. Desde los agujeros en el plato bajo normalmente está encima de clasificado según tamaño según las recomendaciones de AISC, hay una pregunta de cómo el plato entra en llevar contra el ancla y cuántas anclas transferirán la carga realmente (vea Fig. 3.2.3.2). Algunos ingenieros realmente asumen sólo la mitad de las anclas transfiere la carga del cortante. Otros sólo usan ningún más de dos tornillos para el traslado de la cortante.
• Esquile la fricción – el traslado del Cortante es similar al
• el mecanismo describió en 11.7 de ACI 318. Una fuerza de fricción se genera por una fuerza sujetando que actúa como un avión de la cortante fracturado en el hormigón.

Aunque ACI 349 mantiene los procedimientos comprensivos el diseño de tornillo de ancla, allí los restos una diferencia considerable de opinión y practica en la provisión para lleno dúctil empotre para las tornillos del ancla. ACI 318 contiene un párrafo acerca de la ductilidad (15.8.3.3) que la mayoría de los ingenieros considera demasiado vago. ACI 349 especifica esa tornillo empotre se proporcione para la tornillo tensor y capacidades del cortante, sin tener en cuenta las cargas reales. Esto aseguraría una conexión dúctil. Algunos practicantes consideran ACI 349 ser demasiado conservador y proporcionar el anclaje basaron en la fuerza real. Otros, usando el criterio de UBC, que los anclajes del diseñobasaron en las cargas factorizadas. Si la tornillo empotra se diseña para las cargas aplicadas, el ancla no debe ser considerada una conexión dúctil.

Los requerimos empotramos para una tornillo encabezada (o tornillo con una tornillo) es el asumiendo calculado un frustum de un 45 – los deg arrancan cono que emana de la cabeza del ancla a la superficie concreta libre. Un uniforme nominal (tensor) la esfuerzo de

4√fc’ (con f'c ‘, en el psi) actuando en el área proyectada de esto venga en la superficie concreta se recomienda como una capacidad del diseñobajo la carga factorizada. Interferencia o solapa con bordes de hormigón o conos de las tornillos adyacentes se deduce de esta área de esfuerzo eficaz. Un criterio que computa las distancias del borde requeridas por resistirse ambos tensor se mantiene y/o fuerzas del cortante.

Un otro aspecto de anclaje que merece la mención es eso de manga de tornillos del ancla. Aquí de nuevo, la práctica varía y algunos practicantes no usan las mangas en las cimentaciones para el equipo estático. Otros insisten en su necesidad, pero usa una variedad de tipos y configuraciones. El propósito primario de manga una tornillo del ancla es aliviar la alineación de la tornillo con la casa en la base – el plato del equipo. Pueden construirse las mangas de cañería, metal en plancha, polietileno de alto-densidad o un agujero formaron usando Styrofoam. Después de la instalación del equipo, las mangas están normalmente llenas con la lechada.

Sin embargo,

Figure 3.2.3.2

algunos ingenieros, particularmente aquéllos que diseñan un poste-tensioned teclee la tornillo, especificará una grasa o los mastic teclean el relleno para la manga.

Cuando una tornillo es totalmente incluido en el hormigón, una ola grande de la atadura para aumentar ductilidad de la tornillo puede lograrse envolviendo la porción superior de la tornillo con cinta del conducto o aislamiento.

Algunos ingenieros especifican las nueces dobles para las anclas bajo la esfuerzo prevenir atrás fuera de.

3.2.4 TIERRA – Los procedimientos por determinar presiones de la tierra aceptables o capacidades del montón están más allá del alcance de este informe. Estas presiones aceptables y capacidades normalmente son establecidas por un consultor del geotechnical que usa los procedimientos normales (no único a las cimentaciones de equipo). Sin embargo, merece la pena que además de las consideraciones del pago, presiones de la tierra verticales aceptables o cargas del montón están también limitadas dividiendo una capacidad nominal por una seguridad factoriza que va de 2 a 5, mientras dependiendo principalmente del tipo de la tierra y el tipo de cargar (temporal o sostuvo).

El criterio para la resistencia lateral de tierra variará con el tipo de cimentación así como el tipo de tierra. Para más cimentaciones del cobertor poco profundos que se excavan, formó, puso, y las presiones de la tierra llenas, pasivas regresan abandonadas. Normalmente se presume resistencia a las cargas laterales para ser exclusivamente un resultado de fricción del fondo. Esto está principalmente debido a la incertidumbre con respecto a la calidad del material de hartura de parte de atrás y el mando de su colocación. Sin embargo, algunos ingenieros del geotechnical incluirán la resistencia lateral de presiones pasivas a un cierto grado, consistente con el movimiento lateral aceptable, si una cierta profundidad de atrás calidad de acabado de hartura se ignora en su cálculo.

La resistencia lateral de cimentaciones del montón es a menudo sólo el usando determinado la resistencia lateral de los pilotes. En estos casos, se ignora la resistencia contribuida por presión de tierra de pasivo que actúa en los lados de la cabeza del pilote. Sin embargo, si los desplazamientos laterales de las cimentaciones del montón se puestos "grande" (los pilotes flexibles), la resistencia de la tierra pasiva puede ser incluida en el plan. Alternativamente, si hay espacio adecuado pueden usarse los pilotes disponibles, golpeado para resistirse las cargas laterales.

Se diseñan los cajones de municiones taladrados usando a menudo las presiones de la tierra horizontales para resistirse las tijera grandes horizontales a la cima de la cimentación, así como volcando los momentos La presión lateral "aceptable" normalmente se deduce de un desplazamiento lateral permitido a la cima de la cimentación. El procedimiento puede ir de asumir un perfil de presión de tierra directamente a un análisis de interacción de cajón de municiones-tierra complejo.

3.3 – LA TIESURA / LAS DESVIACIONES El criterio para tiesura o las desviaciones aceptables para las cimentaciones los equipos estáticos de apoyo varían, mientras dependiendo ampliamente de la aplicación particular. Para muchas aplicaciones, no hay ningún requisito especial de otra manera que diseñar el juicio. Para otros, las desviaciones pueden necesitar ser controladas herméticamente.

Liquidación del diferencial o el movimiento lateral entre los pedazos adyacentes de equipo que se conecta conduciendo por tuberías, conducto, las cascadas, que las bandas transportadora, etc., pueden tener que ser controladas para evitar encima de enfatizar el conducto o misaligning los cinturones o cascadas. Algunos tipos de vasos pueden ser reparados conduciendo por tuberías eso es vaso o cerámica lineados. Los desplazamientos tolerables para los tales artículos frágiles pueden ser tan bajos como unas centésimas de una pulgada. Un poco de equipos pueden requerir la alineación precisa para su funcionamiento apropiado. Sin embargo, como un orden áspero de magnitud, pagos a largo plazo de 1/2 in., o los movimientos laterales a corto plazo (como bajo la carga del viento) de 1/4 in. es normalmente conveniente para la mayoría el noncritical el equipo estático.

Para algunas aplicaciones, flexibilidad en lugar de la tiesura

(o rigidez) es el resultado deseado. Cimentaciones que apoyan el equipo conectaron al alto-temperatura conducir por tuberías, o ese apoyo los fines opuestos de un vaso horizontal o permutador de calor sujeto al crecimiento termal habrán reducido las fuerzas substancialmente si ellos poseen una flexibilidad modesta incluso.

3.4 – LA ESTABILIDAD Además de la presión de la tierra y pago, debe verificarse también la estabilidad para determinar un tamaño de la cimentación mínimo. Deben hacerse los cheques de estabilidad, como aplicable, por resbalar, volcando, y levantamiento.

La estabilidad corrediza puede ser de preocupación para las cimentaciones en tierras relativamente débiles que los equipos de apoyo sujetaron a las fuerzas laterales grandes. Las tales situaciones pueden incluir a los hombres muertos, mientras reteniendo las paredes, o permutadores sujeto al tirón del bulto. La estabilidad corrediza normalmente es verificada verificando ese fuerzas laterales es fricción baja menos aceptable o adherencia, más la presión pasiva.

Volcando el criterio de estabilidad frecuentemente controlarán en el diseño de cimentaciones con las presiones de la tierra aceptables altas, o en el diseño de cimentaciones para equipo alto sujetado a viento alto o las cargas sísmicas. El tamaño de cimentaciones para los vasos altos y pilas normalmente se controla volcando. Una proporción de estabilidad se usa para caracterizar la resistencia de una cimentación a volcar. Se define como el momento resistiéndose dividido por el momento volcando.

Se computan los momentos al borde del fondo de un cimentación del cobertor. El momento resistiéndose incluye el peso permanente del equipo, cimentación, y sobrecarga de la tierra. El nivel activo, o cargas de servicio, se usan en el cómputo.

Para cimentaciones que apoyan un pedazo entero de equipo, como un vaso vertical en un cimentación del cobertor o un calentador apoyó en una estera combinada, la proporción de estabilidad puede simplificarse a la fórmula siguiente:

Stability ratio = PD/2 = D

M 2e

Donde:

P = la carga vertical debido al peso de hormigón y equipo

M = volcando momento aplicado a pagar

D = afile para afilar distancia de pagar en la dirección de volcar el momento

e = M/P

Las ecuaciones alternativas en uso están basadas en un área de fundación requerida en compresión con el suelo. Un índice de estabilidad de 1.5 iguala a la mitad el área de fundación en compresión.

Para fundaciones aisladas soportar una parte de equipo como un calentador, en cimentaciones aisladas separadas, una porción del momento volcador puede resistirse por fuerzas verticales en cada cimentación. Ésta es una situación de levantamiento combinado y estabilidad de volcamiento. El índice de estabilidad es entonces determinado por cálculos separados de los momentos de borde de cimentación debido al peso del muerto y viento o seísmo.

Generalmente, una cimentación probablemente fallará en otros modos antes que el volcamiento. Algunos profesionales incluyen consideraciones de falla del suelo de acuerdo con las recomendaciones públicas de diseño de ACI 336.2R y ACI

336.3R. La mayoría de los profesionales, sin embargo, usan los métodos más simples descritos anteriormente como una indicación general del factor de seguridad contra volcamiento.

Aunque el concepto de índice de estabilidad es bastante directo, hay una gama amplia de valores mínimos requeridos. Algunos de los profesionales más conservadores requieren que toda la base de una cimentación permanezca en compresión, y de esta manera implicar un índice de estabilidad de 3.0 a 3.75, dependiendo de la geometría de la cimentación. Algunos ingenieros requieren que el índice de estabilidad no sea menos de 2.0, pero muchos permiten un índice de estabilidad de 1.5. Un índice de 1.5 es el valor más bajo que normalmente se acepta y es el mínimo especificado por UBC, SBC, y BOCA para cargas del viento. Ninguno de estos códigos especifica un índice de estabilidad mínimo no para cargas sísmicas.

Para cimentaciones sostenidas por pilotes, el concepto de un índice de estabilidad es claro donde los pilotes no se diseñan para resistir levantamiento. El centro de momentos se toma en el pilote que se encuentre en el lado más protegido del viento. Sin embargo, cuando los pilotes tienen una capacidad de resistir tensión, el concepto se torna ambiguo y raramente se usa.

Para cimentaciones de pilotes barrenados, el procedimiento para usar el índice de estabilidad es poco claro y muchas prácticas diferentes prevalecen. Por ejemplo, puesto que un pilote barrenado puede movilizar presión lateral pasiva de suelo para resistir volcamiento, un índice de estabilidad podría definirse por cualquiera de las siguientes dos fórmulas:

SR1 = PD/2 + Mp

M (3-10)

CAPÍTULO IV. MÉTODOS DE DISEÑO

SR2 = PD/2

M – Mp (3-11)

Donde Mp es la resistencia a un volcamiento provista por la presión lateral pasiva de suelo, y el centro de momentos está de nuevo en la punta de la base del pilote barrenado. La primera de las definiciones anteriores de índice de estabilidad sería más significativa para un pilote barrenado (particularmente un fuste recto) cuyo diámetro es relativamente pequeño comparado a su profundidad, y que confía predominantemente en la presión lateral de suelo (acción poste) para su resistencia a volcamiento. Sin embargo, la segunda definición podría ser apropiada para un pilote barrenado de gran diámetro y poco profundo cuya resistencia mayor a volcamiento es el tamaño de la campana.

4.1 MÉTODOS DISPONIBLES Las cimentaciones para equipo estático generalmente están diseñadas por el Método de Diseño por Resistencia o el Método de Diseño Alterno (anteriormente llamado el método de "Tensión Trabajante" como lo definió el ACI 318). Mientras los profesionales en general han adoptado el Método de Diseño por Resistencia, hay todavía muchos ingenieros que usan el Método de Diseño Alterno. Tal uso persiste, principalmente debido a la familiaridad ganada a través de muchos años de uso.

Un tercer método de diseño que todavía tiene que lograr reconocimiento formal o a aprobación por un cuerpo del código de escritura estadounidense es el Método de Diseño Límite. El Método de Diseño Límite en el hormigón reforzado parangona el Diseño Plástico en el acero estructural. Su rasgo más significativo es su reducción de problemas de análisis complejos a problemas de línea de rendimiento relativamente simples. Este método a veces se utiliza en el diseño de cimentaciones complejas que presentan problemas de análisis elásticos complicados. El Método de Diseño Límite no se cubre en este capítulo.

4.2 PERNOS DE ANCLAJE Y DISPOSITIVOS DE CORTE Fuerzas de viento, sismo, térmicas y otras fuentes deben ser transferidas a través de equipo estático en la cimentación de soporte. Los anclajes típicos consisten en pernos de anclaje para transferir fuerzas de tensión o una combinación de fuerzas de tensión y corte. Cuando se requiera, pueden usarse agarraderas de corte para transferir las fuerzas de corte.

4.2.1 TENSIÓN – se proporcionan pernos de anclaje principalmente para transferir las fuerzas de tensión. Ellos consisten de varios tipos diferentes y generalmente entran en una de las categorías demostradas en la Fig. 4.2.1a. Tipos "L" y "J", que son pernos fundidos en-lugar, confían en la adherencia para desarrollar las capacidades de los pernos. Los tipos "P", "N", "H", "PN", "PH", y "S", que también son pernos fundidos en-lugar, confían en la fuerza de adherencia del hormigón. Los tipos "SD" y "DI" son, respectivamente, pernos auto barrenables y perdibles que confían en fuerzas expansivas para transferir la tensión al hormigón o al anclaje mecánico.

Los varios tipos de pernos generalmente son de acero al carbono o materiales de baja aleación bajos y pueden ser provistos con mangas.

¡Error!Marcador no definido.

‘BL’ ‘J’ ‘P’ ‘N’ ‘PH’

¡Error!Marcador no definido.

‘PN’ ‘BS’ ‘SO’ ‘DI’ ‘H’

Fig. 4.2.1a– Tipos de pernos de anclaje seleccionados(otros tipos de pernos de anclaje pueden estar disponibles aunque no se muestren)

Pernos del tipo "S" de manga abierta pueden ser poste-tensionado para asegurar la tensión del tornillo residual si se desea.

El diseño de pernos de anclaje es un procedimiento de varios pasos. Las fuerzas de tracción en el modelo asumido del perno son calculadas. Después de esto, el área del tornillo y empotramiento son determinadas, seguida de consideraciones por la distancia de borde y espaciamiento.

Generalmente, una fórmula de fuerza de perno se usa para calcular la fuerza máxima del perno, F. Tal una fórmula (debajo) es fácil de aplicar, y siempre es conservadora:

F = (W/N) [(4e/d) – 1] or F = (4M/Nd) – W/N (4-l)

Donde:

W = el peso de equipo

N = el número de tornillos

e = la excentricidad de carga vertical (M W)

M = el momento aplicado al anclaje

d = el diámetro de círculo del perno

Para el equipo estático de alto-perfil ( altura/diámetro >7 ), típicamente contenedores altos y pilas, la determinación apropiada de fuerzas de pernos de anclaje es un requisito primario del diseño de la cimentación. Para tal equipo, un método más exacto se usa a menudo. Para instalaciones menos críticas se asume que los pernos de anclaje comprenden un anillo anular de acero en una sección hueca de columna de concreto (vea la Fig. .2.1b). El eje neutro de la sección cambia a dónde hay una condición de equilibrio entre el acero y el hormigón. Este procedimiento resulta a menudo en requisitos de perno considerablemente reducidos comparados con los calculados usando la fórmula de la fuerza, pero se requiere más tiempo y esfuerzo aplicar.

Habiendo determinado la fuerza(s) en las pernos de anclaje, uno debe determinar el área requerida, debe seleccionar el tipo de perno, y debe calcular el empotramiento requerido. El área puede ser determinada siguiendo el criterio dado en la Sección 3.2.3. para el tipo de perno seleccionado, el empotramiento se computa para satisfacer los requisitos de la retirada o para transferir las fuerzas de tracción al refuerzo vertical desde los pernos fundidos en los pedestales. Cuando se usan clavijas verticales para transferir las fuerzas de tracción a las cimentaciones, debe tenerse cuidado para asegurar que se de una longitud de desarrollo suficiente como se muestra en la Fig. 4.2.1c. El Capítulo 12 de ACI 318 debe usarse determinando la longitud de desarrollo para barras verticales en pedestales.

Las longitudes de empotramiento para pernos de anclaje de tipo "L" y "J" han tradicionalmente determinados usando cláusulas de esfuerzos de adherencia para barras llanas tomadas del Capítulo 18 de ACI 318-63. La distancia del borde y espaciamiento de perno son muy importantes en el diseño de pernos de anclaje que cuentan principalmente con la fuerza de adherencia del hormigón (tipos "P", "N", "H", "PN", el "PH", y "S", Fig. 4.2.la).

(4-3)

4.23 CORTE – las fuerzas del Corte pueden ser transferidas por una variedad de mecanismos: fricción que es el resultado de la acción de sujeción proporcionada como resultado de apretar el(los) perno(s), agarraderas de corte o localización directa del anclaje contra el hormigón.

La Tabla 26-E del Uniform Building Code (UBC-91) puede usarse para diseñar pernos de anclaje para corte. Los valores tabulados aplican pernos de anclaje encabezados (tipo "N" y "H") fundidos en hormigón simple.

Diseños que confían en los pernos de anclaje para transferir corte a través de conectores a los lados de un plato bajo o a través de placas de corte soldados al fondo del plato bajo deben ser abordados con cautela. La probabilidad que todas los pernos en un grupo grande o modelo participen igualmente en el traslado de la carga de corte en la conexión es poco realista.

Dado la práctica normal de usar encima de los agujeros clasificados según tamaño en el plato bajo y el misalignments pequeño que ocurren entre las tornillos, sólo un fragmento de las tornillos llevará simultáneamente contra el plato bajo y de será capaz de transferir la carga del cortante (vea Fig. 3.2.3.2).

4.2.3 ESFUERZO / LA INTERACCIÓN DEL CORTANTE – Cuando echa el tornillo a la esfuerzo

y las fuerzas del cortante están presentes en un anclaje, la interacción de los dos debe ser considerada. Frecuentemente, se usan las relaciones de la interacción como aquéllos especificados por la Sección de AISG-ASD J3.6 (AISC-1989) para las tornillos estructurales. Recientemente, al de et de Cañón., 4 han recomendado que las áreas de acero requirieron para el cortante y esfuerzo sea aditivo. El pensamiento actual de ACI 349 recomienda dos métodos para el cortante y esfuerzo en el ancla. Para anclas que transfieren el cortante llevando, una interacción de cortante de esfuerzo lineal es conservadora. Una interacción de cortante de esfuerzo elíptica es aceptable, pero es más difícil aplicar. Donde cortante la fricción se usa, la fuerza requerida del ancla es una suma de la fuerza tensor requerida para la esfuerzo directa y la fuerza tensor requeridas para la fricción del cortante.

4.3- LA ESFUERZO PRODUCTIVA

Deben diseñarse las porciones de la cimentación en el contacto con los platos de base de equipo o los anillos montando para obedecer las tensiones de la presión permisibles cedido 3.2.1.5

4.4 – LOS PEDESTALES

En el diseño de cimentaciones de equipo, el pedazo de equipo puede localizarse uno o más pies sobre la calidad por las varias razones funcionales y operacionales. La almohadilla de la cimentación puede fundarse varios pies debajo de la calidad

Uno o más pedestales pueden ser necesarios apoyar el equipo y transferir el diseñocarga a la cimentación.

Por la definición, un pedestal es una columna corta. Ellos deben diseñarse para la combinación crítica de carga vertical y momento. Normalmente se diseñan los pedestales octágonos como las columnas redondas de área equivalente.

El refuerzo vertical es colocado para resistirse las tensiones tensores en el pedestal. La condición cargante controlando para el refuerzo se produce a menudo por el momento máximo con la carga vertical mínima. El refuerzo se diseña por uno de cuatro métodos: (1) proporcionando el refuerzo vertical con un igual de capacidad de diseñoa o mayor que eso proporcionó por las tornillos del ancla, (2) diseñando el pedestal como una columna con el refuerzo vertical en la esfuerzo y se cuaja en la condensación, (3) aplicando la fórmula de esfuerzo combinada al área del refuerzo solo, o (4) diseñando el pedestal como un miembro del flexural, descuidando la condensación axial.

4.5 – LA PRESIÓN DE LA TIERRA

4.5.1 cimentaciones del cobertor – los cimentaciones del Cobertor pueden ser divididos en dos categorías generales: aquéllos sujeto a la presión de la presión llena dónde el resultante que la fuerza vertical está dentro del kern de la base; y aquéllos sujeto a la presión parcial dónde las mentiras de fuerza de resultante fuera del kern. Para la presión del contacto llena, pueden usarse las propiedades gruesas del área baja para determinar la distribución de presión de tierra. El formulario aplicable de la fórmula de esfuerzo combinada para esta condición es:

Q = (WA) ± (Mx/Sx) ≠ (My/Sy) (4-2)

Donde:

Q = la presión de la tierra a las esquinas a la cimentación

W = el resultante de la carga vertical

A = el área baja de la estructura

Mx, My = los momentos sobre los ejes centroidal x y y

Sx, Sy = sección moduli de la base sobre los ejes centroidal x y y

El uso de esta fórmula asume un cimentación rígido con la distribución lineal de esfuerzo / la esfuerzo en el subrango de apoyo. Para el caso del contacto parcial, la fórmula de esfuerzo combinada no es aplicable, como él requeriría desarrollo de resistencia tensor entre la tierra y el cimentación. Si el criterio de estabilidad volcando se reúne, entonces se reúnen las asunciones matemáticas de la fórmula siguiente.

Para el contacto parcial:

Q = 2W

3B (L/2- e)

Donde

e = M/W

B = ancho de base

L = Longitud

4.5.2 MALECONES TALADRADOS – malecones taladrados consisten en fuste o varas rectos con o a menos que los fines del belled. Generalmente se usan los malecones taladrados en tierras cohesivas dónde pueden mantenerse los lados del agujero. En arena, una cubierta está con tal de que puede retirarse como el hormigón se pone. El cuidado debe tenerse durante el levantamiento para asegurar que el hormigón no se perturbará, se tirará separadamente, o se pellizcará fuera de por los movimientos de tierra (ACI 336.3R, Sección 4.3.3). sólo pueden taladrarse las Campanillas en las tierras cohesivas con la fuerza suficiente prevenir su derrumbamiento en la base durante taladrar. Diseñe las recomendaciones para los malecones taladrados es colocado en ACI 336.3R.

4.5.2.1 PRESIÓN DE LA BASE Y CAPACIDAD DEL MALECÓN – se resisten presiones de la tierra Verticales para un malecón largo como la fricción superficial en la superficie del fuste o vara. Dependiendo adelante si o no la base del malecón descansa en la piedra, la contribución de llevar las presiones contra la base (punto-productivo) a la capacidad global de tales malecones pueda o no puede ser significante. La resistencia del levantamiento de malecones largos normalmente es una función de la fricción superficial y malecón la carga muerta.

Para un malecón corto, la fuerza vertical se lleva grandemente por la base. Si las cargas laterales y momentos son pequeños, la capacidad del malecón es aproximadamente igual al área baja cronometra la capacidad productiva de la tierra a la base. Si las cargas laterales y momentos son significantes, se asume que el malecón se resiste las cargas aplicadas como pintado en el Fig.

4.5.2. para un malecón del fuste o vara recto, se asume la presión vertical en la base para ser distribuido encima del sotavento la mitad de la base. Para un malecón del belled, la presión baja es computó usando la fórmula de esfuerzo combinada, mientras asumiendo que la tierra encima de la mitad de la protección del viento de la campanilla causaría la campanilla para actuar recíprocamente con la tierra de la manera de un cimentación del montón con la capacidad del levantamiento

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a. el FUSTE O VARA RECTO b. EL FUSTE O VARA ACAMPANADA

Fig. 4.5.2 – la distribución de Presión en los malecones taladrados

Se seleccionan campanilla y diámetros del fuste o vara para guardar las presiones de la tierra verticales dentro de los valores aceptables.

Normalmente se toma capacidad del levantamiento de malecones del belled como el peso de tierra sobre la campanilla. Una práctica es asumir un cono con un ángulo de 45 a 65 deg con el horizontal. Una alternativa, el acercamiento más conservador considera sólo el cilindro de tierra sobre la campanilla.

4.5.2.2 PRESIONES LATERALES – las presiones de la tierra Laterales en un malecón largo, debido a cargas laterales o momentos a la cima del malecón, es determinado por la consideración de características de desplazamiento de carga de la tierra y las propiedades elásticas del malecón. El malecón se trata como una viga en el nonlinear (linear= lineal) ensucie primaveras. Las presiones laterales aceptables son basado en limitar el desplazamiento lateral del malecón a la superficie molida, el ser de valores típico 1/4 a 1/2 en.

En el caso de malecones cortos (aquéllos con una longitud del fuste o vara a la proporción del diámetro menos de 10), el malecón es considerado rígido, con las presiones laterales que varían de la manera necesario satisfacer las estáticas (vea Fig. 4.5.2a). Donde curó las tierras existen a la calidad, la cima que se ignoran a menudo dos o tres pies de tierra determinando la resistencia a las cargas laterales.

4.5.2.3 DESVIACIÓN LATERAL – las desviaciones Laterales pueden ser determinadas tratando el malecón como una viga en el nonlinear (linear= lineal) ensucie primaveras. Para hacer para que, un coeficiente de reacción del subrango horizontal se selecciona basado en la consistencia de la tierra y los datos publicados, o en una prueba del campo real.

4.5.2.4 PAGO – Taladró generalmente se fundan los malecones en la piedra, en la capacidad productiva alta las tierras granulares, o en el cadáver, las arcillas incompresibles. Para estos tipos de tierras, y donde la deuda considera para el pago se ha considerado para en las capacidades productivas aceptables, ningún pago vertical apreciable ocurrirá. Por consiguiente, el pago normalmente no se computa para estas tierras. Sin embargo, cuando los malecones se localizan en o por las arcillas más débiles, un análisis del pago se requiere; en este caso, la norma hace trampas – la teoría de la solidación puede aplicarse.

4.5.3 BALSA O CIMENTACIONES DE LA ESTERA – las presiones Productivas bajo balsa o cimentaciones de la estera son dependientes en varios factores. Estos factores incluyen el tipo y compresibilidad de la tierra, y la rigidez relativa de la estera como comparado a la tierra.

Se presentan procedimientos para el diseño de tales cimentaciones en ACI 336.2R. UNA asunción simplificando que es conservador del punto de vista de diseño del flexural (flex =flexible) considera que la estera para está rígida y asume una distribución lineal de la reacción de subrango de tierra.

Donde diseño de equipo o la geometría de la estera es compleja, algunos ingenieros usan un análisis del elemento finito en que la tierra se representa como una serie de primaveras elásticas.

4.6- CARGAS APILADAS O AMONTONADAS Cuando los estratos de la tierra superiores son demasiado débiles para apoyar los cimentaciones del cobertor, entonces cimentaciones de la estera o pilotes del fin que lleva o el tipo de fricción se usa para apoyar las cargas

Generalmente, se asume que los pilotes son muy el cadáver verticalmente, y se asume que la cabeza del pilote es el flexurally ( flex = flexible) rígido.

Cuando no se usan los conectores, la fórmula de esfuerzo combinada puede aplicarse para determinar las cargas del montón verticales. Si los pilotes están sujeto al levantamiento, se asume que las cargas del montón varían linealmente, con la fuerza de montón de resultante que coincide con la situación de la fuerza aplicada a su excentricidad del eje neutro.

Pueden asumirse las cargas laterales para ser distribuido igualmente generalmente en el grupo del montón con las tijera grandes de montón de resultante consideró ser independiente de las fuerzas verticales. Otros métodos el Procedimiento de tal Saúl, podrían usarse 12 para el análisis de grupos de pilotes. Para el equipo estático con el área de la superficie grande sujeto al viento o con distribución de masa que produce las fuerzas sísmicas altas, las cargas laterales pueden controlar el número de pilotes requerido. En la resistencia de tierra pasiva en la cabeza del pilote se confía a veces para reducir el cortante en los pilotes.

Hay varios procedimientos sofisticados por determinar las cargas en los grupos del montón. Típicamente, éstos se usan donde una combinación de pilotes verticales y pilotes de batido, o todo el batido amontona, se selecciona. Normalmente el procedimiento simplista de poner el batido basó en el cortante del carga-máximo vertical mínimo que la condición cargante se usa.

Las cargas aceptables en los pilotes son determinadas de acuerdo con los principios de mecánicas de la tierra. Para trabajos grandes dónde un montón que prueba el programa se garantiza, la selección del tipo del montón más eficaz y la capacidad permisible máxima puede hacerse. Capacidad vertical aceptable así determinada puede estar sujeto a la reducción para la acción de grupo. La capacidad horizontal aceptable es basado en limitar la desviación lateral bajo la carga del cortante, y generalmente no se considera que es disminuido por la acción de grupo.

4.7 – los procedimientos de diseño de cimentación

4.7.1 cargas factorizadas – la Cimentación área baja o el número de pilotes o malecones son determinados del servicio (el unfactored (factored= factorizado)) las cargas. El uso del Método de Diseño de Fuerza para el diseño estructural de elementos de la cimentación de hormigóns reforzados requiere la aplicación de cargas factorizadas. Debiendo a la dificultad de rastrear la contribución de cada tipo de cargar, la aplicación de un solo factor de carga se usa a menudo en el diseño de cimentaciones de equipo diseñó usando el Método de Diseño de Fuerza. Típicamente, un igual de factor de carga compuesto a 1.6 se usa.

4.7.2 MOMENTOS POSITIVOS Y EL FLEXURAL CORTANTE – las Cimentaciones para el equipo estático generalmente consisten en cimentaciones aislados, esteras, o gorras del montón debajo de la calidad con uno o más pedestales que proyectan sobre la calidad. Para cuadrado o las cimentaciones rectangulares, las secciones críticas para el momento y cortante son como descrito en Capítulo 15 de ACI 318 (vea Fig. 4.7.2a). Una excepción al procedimiento de ACI ocurre con profundo / grueso del montón de capas con alta capacidad de amontonar (refiérase al Manual de CRSI).

Fig. 4.7.2a–las secciones Críticas

Fig. 4.7.2b–las opciones base del Octágono

El diseño reforzando para los cimentaciones octagonales puede ser embarazoso dado la forma de la estera y la configuración del refuerzo (Fig. 2.2.1). Por consiguiente, se convierten a menudo las geometrías octágono a las formas redondas equivalentes como mostrado en Fig. 4.7.2b. Una forma redonda equivalente le hace más fácil para manejar controlando combinaciones de carga que no se orientan en las hachas octágono mayores. El momento del diseño para un cimentaciones octágono generalmente determinadas en una de dos maneras (vea Fig. 4.7.2c). En el método "a", el momento a la cara del pedestal cuadrado equivalente es basado en el área del cimentación quedando fuera de la sección crítica y extendiendo la anchura llena del cimentación. En método "b", conocido como la "un franja de base" el método, una franja de anchura de la unidad se sujeta a la distribución de presión de tierra máxima; este método proporciona los resultados más conservadores. El acero reforzando para el cimentación entero es basado en los requisitos de esta franja. De los dos métodos descritos sobre, la sección de anchura llena requiere el menor refuerzo.

El cortante de la viga para una cimentación octágono es generalmente determinado como mostrado en Fig. 4.7.2d. En método "a", el cortante se computa en el área del octágono bajo, unida por la sección crítica a una distancia d del pedestal cuadrado equivalente, y 90 deg líneas radiales deducidas del centro del extenderse bajo a través de las esquinas del equivalente honradamente. Alternativamente, en el método "b" el cortante se computa en el área del octágono bajo (o círculo) quedando fuera de la sección crítica y abarcando la anchura llena del cimentación a la sección crítica.

Para una cimentación de la estera rígida los pedestales múltiples de apoyo, la magnitud de positivo y los momentos negativos pueden ser determinados por la teoría de la tabla sentido único o bidireccional elástica. Si la estera se diseña como un sistema flexible, un análisis de la computadora que trata la estera como una viga o chapa en una cimentación elástica se usa (refiérase a ACI 336.2R).

4.7.3 MOMENTOS NEGATIVOS.- Para un pie de la extensión con el resultante fuera del núcleo, el pie se sujeta solamente parcialmente a la presión positiva del suelo en el lado de barlovento. El momento negativo del diseño es determinado sumando los componentes negativos del momento producido por el peso de pie, la sobrecarga, el cargamento de la sobrecarga, y cualquier componente positivo de la presión baja

Según lo ilustrado en la figura 4.7.3, el componente positivo del momento a menudo conservador se descuida. En el caso de una fundación de la pila donde se desarrollan las capacidades de la tensión de la pila, los momentos negativos no deben ser no hechos caso

La localización y la anchura de las secciones críticas por momentos negativos son idénticas a ésas para el momento positivo. Asimismo, el procedimiento de cómputo para las fundaciones octagonales o circulares es igual que ése para momento positivo

4.7.4 LA CIZALLA DE PERFORACIÓN (DE DOS VÍAS) – la sección crítica para la cizalla de perforación está según lo abandonado en la sección 11.12 de ACI 318. Un procedimiento alterativo implica el computar de la cizalla en la mitad cargada más pesada de la sección crítica según las indicaciones de Fig2. 4.T4.

Para los muelles sujetados por largos periodos y ademástomando en cuenta las fuerzas verticales, la superficie de perforación sale de un cono o de una pirámide truncado simple. El informe ACI 426R se debe consultar en tales casos.

4.7.5 REFUERZO A FLEXIÓN. Los requisitos mínimos del refuerzo a flexión de ACI 318 se han interpretado varias maneras, donde se refiere el diseño de la fundación. Algunos ingenieros especifican un refuerzo mínimo de 200 fy a menos que se proporcione una mitad de más refuerzo que requerido por el análisis. Otros especifican un refuerzo mínimo de la temperatura o de la contracción. La sección 10.5.3 de ACI 318R recomienda un refuerzo mínimo de la contracción y de la temperatura para las esteras y otras losas que proporcionan la ayuda vertical. Si se asume que la categoría de "armaduras y de otras losas" para incluir fundaciones, la disposición de la temperatura y el refuerzo de la contracción aparecerían bajos reunión el intento del código. Por otra parte. Las 200/provisiones fy se aplican específicamente a las vigas que han sido de gran tamaño para arquitectónico o a otras razones. Por lo tanto la mayoría de los ingenieros no considerado los 200/fy, disposición aplicable al diseño de la fundación.

Codificar los criterios especificados debe ser seguido para proporcionar ancladero adecuado en cada lado de la sección crítica. La atención particular se debe dar en el caso de los pies octagonales diseñados usando el procedimiento de la fig 4 7.2c, método "A." para las fundaciones octagonales, el refuerzo a flexura se coloca en esteras según las indicaciones de fig . 2.2.1 Donde se utilizan las fundaciones hexagonales, las configuraciones similares se proporcionan típicamente.

4.7.6 REFUERZO DEL PEDESTAL – los pedestales grandes del equipo abarcan generalmente una mayor área que lo requerida por las cargas implicadas, por lo tanto, sólo una cantidad pequeña de refuerzo se requiere. Algunos ingenieros utilizan el mínimo de los por ciento del 1/2 de las secciones 10.8.4 y 1.9.1 de ACI 318. Otros preguntan esta práctica sobre la base que las áreas del pedestal asociadas al equipo estático son generalmente mucho más grandes que ésas asociadas a las columnas del edificio a las cuales las provisiones de ACI 318 se tratan sobre todo

CAPÍTULO 5. CONSIDERACIONES DE LA CONSTRUCCIÓN

Las fundaciones para el equipo estático son similares en la configuración y la construcción a las fundaciones para las estructuras. Además, las fundaciones deben resolver cualquier requisito específico del fabricante de equipo para mantener el grado y la alineación exactos, tan bien como para transferir las cargas del equipo a las estructuras o al suelo de soporte. Para fundaciones más masivas del equipo, esto puede requerir las fundaciones rígidas apoyadas por los suelos o la roca firmes.

Las armaduras de la fundación se pueden apoyar directamente por el suelo o la roca, o las pilas o los embarcaderos perforados se pueden utilizar para extender la fundación al suelo o a la roca firme. La selección del tipo más apropiado de fundación depende de las condiciones geotécnicas del sitio. El grado de la preparación subsuperficie de la investigación y el resultar, si la hay, es determinado por el ingeniero y el consultor geotécnico.

5.1 – PREPARACIÓN Y MEJORA SUBSUPERFICIES 5.1.1 GENERAL – el sitio es de una forma constante preparado con el diseño y con particular atención bajo las características de la ingeniería de suelos. La compactación o la consolidación de los suelos suaves es de uso general aumentar fuerza de sustentación y reducir el potencial para el establecimiento de la fundación. En muchos casos los suelos inadecuados son quitados y substituidos por el material de los sonidos que se condensa para resolver los requisitos del diseño. Donde se encuentran los suelos inadecuados de la fundación, y la mejora o el reemplazo in situ de los suelos no es práctico, las pilas o los embarcaderos perforados se pueden utilizar para extender las fundaciones al suelo o a la roca conveniente del cojinete.

5.12. ESPECÍFICO. Superficie inferior, preparación y mejoras. – la preparación subsuperficie específica y el tratamiento relacionado pueden ser requeridos si la investigación o la excavación geotécnica durante la construcción indica que las características existentes del suelo no archivarán el funcionamiento requerido de la fundación. Las condiciones que requieren la preparación y el tratamiento especiales son:

• Las condiciones del suelo encontrado son diferentes a las condiciones asumidas para el diseño.
• Taludes inestables.
• Arenas sueltas.
• Suelos compresibles suaves así como arcillas no consolidadas y suelos sumamente orgánicos (Ej. turba).
• Planos o fallas resbaladizos.
• Nivel freático alto u otras condiciones de saturación.

Las más comunes de las preparaciones y de los tratamientos subsuperficiales específicos del sitio para las condiciones antedichas son:

1. Taludes inestables de excavaciones – Estas pueden ser estabilizadas tratando de aplanar más las pendientes, embancando, reduciendo el nivel de agua, apuntalando, congelando, inyectando lechadas químicas, o sustentando con mezclas densas.
2. Estratificación – Con excavaciones con pendientes paralelas a loa dirección de la estratificación son evitadas tratando de aplanar las pendiente o proveyendo el apuntalamiento adecuado.
3. Excavación Húmeda – Durante la construcción, el agua de la tierra es normalmente reducida por debajo del nivel de fondo de la excavación. Un método comúnmente usado para lograr esto es usando Bombas bien profundas o puntos bien profundos. Otro método es crear una barrera impermeable alrededor de la excavación con ataguías o caissons, con inyecciones de lechadas químicas, pilas de hoja o fosos de mezcla. Una perforación es típicamente hecha para colectar el agua subterránea.

La selección de un método apropiado depende en las características de la subsuperficie de suelo encontrado, los costos, y de las preferencias del constructor.

4. Cavidades pequeñas superficiales en arenas flojas – Esto es normalmente compactado con el grado de la especificación de compactación. Alternativamente, si el suelo predominante es duro, la arena floja puede ser removida y remplazada con concreto inclinado.
5. Grandes depósitos de arenas flojas – Las arenas flojas pueden ser estabilizadas por vibro-flotación o consolidación dinámica, cualquiera de estas ofrece una ventaja económica.
6. Presencia de material orgánico o arcillas suaves no consolidadas – Todos los materiales orgánicos y las arcillas suaves son normalmente y remplazadas con relleno cambiable bien compactado que provee de las características deseadas para el funcionamiento adecuado de la cimentación. Alternativamente, pilotaje o las columnas taladradas pueden ser usados para soportar las cargas de cimentación a estratos más profundos.
7. Roca fisurada – La extensión de fisuras es evaluada para determinar si el tratamiento de mejora es necesario. Lechadas a presión es un remedio factible para algunos tipos de fisuras. En el caso de averías sísmicas, una evaluación geotécnica y geológica cuidadosa es requerida para comprobar el peligro potencial. Donde el peligro realmente existe, la reubicación de toda la estructura para evitar el peligro es un remedio adecuado.
8. Roca irregular resistida – Las costuras resistidas son limpiadas y remplazadas con concreto magro. Como alternativa, la cimentación podría ser bajada a una roca anunciada.
9. Cavidades de la solución en depósitos de la piedra caliza – Los vacíos se bombean por completo de la lechada si son pequeños, o concreto magro bajo una cabeza de presión en la caja de agujeros grandes.
10. Arcillas no consolidadas – Las arcillas pueden ser cargadas y los establecimientos relacionados monitoreados. (Una identificación temprana es muy importante para ganar tiempo y evitar retrasos en los itinerarios de construcción). También, pilotaje o las columnas taladradas pueden ser usados para soportar las cargas de cimentación a estratos más profundos.
11. Climas fríos – Las cimentaciones no son colocadas sobre suelos granulosos finos conforme al fenómeno del contracción de las heladas. El drenaje apropiado debe ser proporcionado colocando arena de drenaje libre o una capa de grava bajo la cimentación para mitigar la posibilidad de contracción por heladas donde peligros como este existen. Como una alternativa, el fondo de la zapata es colocada por encima de la línea de hielo.

5.2.- TOLERANCIAS DE LA COLOCACIÓN DE LA CIMENTACIÓN (ACI 117)

Las tolerancias de la colocación de la cimentación dependen largamente en el tipo de equipos que se están cimentando. Estas son detalladas en los planos o en las especificaciones, por el ingeniero.

Es una buena práctica de utilizar plantillas durante la colocación del concreto para apoyar los pernos de ancla y otros elementos embebidos que deben ser correctamente posicionados.

5.3.- FORMAS Y PUNTALES

5.3.1.- Las formas y apuntalamientos para la construcción de cimentaciones de hormigón deben seguir las recomendaciones del ACI 347R.

5.3.2.- Los apuntalamientos deben soportar las cargas de concreto, cargas de impacto y cargas temporales de construcción. El apoyo longitudinal transversal puede ser requerido para soportar fuerzas laterales.

Cargas de viento deben ser tomadas en cuenta. No es usualmente necesario considerar cargas sísmicas debido a que los apuntalamiento por el tiempo limitado que se encontraran en ese lugar. El diseño del encofrado debe ser preparado por un ingeniero profesional registrado y sometido a la revisión de un ingeniero de diseño.

5.3.3.- Para cimentaciones de grandes Equipos, sistema de encofrados temporales son generalmente usados. Menos frecuentemente, sistemas permanentes podrían ser usados para aplicaciones especiales. La selección de un sistema temporal de soporte es normalmente hecho por el constructor. Es influenciado por la secuencia de crecimiento de la edificación (si la equipo esta incluida), el procedimiento de instalación del equipo, y los requerimientos de acceso en el momento de colocar la cimentación. Algunos de los sistemas permanentes pueden afectar el diseño y el costo de la cimentación. Por lo tanto, el ingeniero de diseño tiene la opción de consultar con constructores de edificaciones previamente a decidir en un sistema de encofrado permanente.

Algunos de los sistemas temporales son:

• Apuntalamiento estándar de construcción consistente en bases de apuntalamiento apoyadas por el replantillo de la cimentación y soportando formas del techo de una cubierta de la fundación.
• Apuntalamiento consistente en vigas de acero estructural sustentadas en soportes adheridos a la columna de la cimentación. El resto de la forma encima de las vigas y formas para remover después que el concreto gane suficiente resistencia.

Sistemas de sustentación permanentes incluyen:

• Vigas de acero estructural o bragueros soportados por la columna de cimentación y llevando la cubierta de permanentes de las formas. Las vigas o bragueros son parte del diseño de cubierta y también soportaran cargas de funcionamiento. Las formas de cubierta (steel decking) usualmente son sustentadas en los rebordes inferiores de las vigas o bragueros. Desde que los miembros metálicos son encajados in la cubierta de la cimentación, el ingeniero de diseño tiene que ser cuidadoso para evitar interferencias con las barras de refuerzo y con otros encajes (pernos de ancla, placas, llaves de tuberías y conductos).
• Cubiertas de concreto prefabricado sustentados por las columnas de cimentación.
• Placas de acero usadas en la industria del acero.

El ingeniero deben revisar los procedimientos constructivos propuestos por el constructor para asegurar que el diseño no este comprometido.

5.4.- SECUENCIA DE CONSTRUCCIÓN Y JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN

Varias cimentaciones de equipos son muy grandes para la colocación del concreto en una sola operación continua. Las Juntas de construcción son usadas para subdividir largas cimentaciones en unidades más pequeñas que puedan ser puestas en una operación compuesta.

La subdivisión de estructuras mas largas por medio de juntas de construcción también sustenta la reducción de tensiones debido al encogimiento del concreto. Para ganar un máximo beneficio, segmentos alternados deben ser colocados y permitir curarse y encogerse en cuanto el itinerario de construcción lo permita antes de que los segmentos que intervienen sean colocados.

La integridad estructural de la cimentación requiere que las juntas sean construidas con cuidado de acuerdo con las practicas aceptadas para la construcción de juntas estructuras de concreto mayores. Las especificaciones del proyecto normalmente requieren que el constructor obtenga la aprobación del ingeniero para la construcción de juntas, su localización y detalles.

5.5.- EQUIPO DE INSTALACIÓN Y AJUSTES

5.5.1.- CALZAS, CUÑAS Y PERNOS – La decisión del ingeniero de diseño para el sistema de interfaz esta influenciado por las recomendaciones del fabricante y requisitos, los procedimientos de construcción de la cimentación, la configuración y ajuste del equipo, y las tolerancias requeridas.

Las calzas que son comúnmente de acero carbonoso o de acción de cobre amarillo, en varios grosores tienen cualidades tanto como económicas como altos en soporte de cargas.

Las cuñas son usualmente usadas con doble cuña y son ofrecidas por varios fabricantes de equipo de montaje. Las dobles cuñas usadas en montajes tienen a menudo unos o más pernos prisioneros roscados para (1) un preciso ajuste vertical, y (2) para cerrar la cuña deslizante dentro de la posición requerida. La tuerca de fijación también es usada para la fijación del perno prisionero horizontal principal dentro de su posición final.

Otros tipos de cuñas son frecuentemente utilizadas por técnicos incluyen varias cuñas de acero temporalmente formadas. Las cuñas temporales son usualmente herramientas de ajuste de la tolerancia puestas generalmente antes la mampostería, y luego son removidas después de la creación del material de la lechada. Los ensambles de cuñas permanentes permiten ajustes futuros sobre las bases del equipo que no han sido rellenadas.

Los diámetros de los pernos requeridos son usualmente dados en los planos de los fabricantes. Las longitudes de los pernos, los pasos de roscas, las proyecciones del perno, materiales, niveles de tensión, y el método de ajuste deben ser claramente mostrados en los planos de diseño. Cuando el fabricante requiere una precarga para un perno, la siguiente ecuación puede ser usada para seleccionar el esfuerzo de torsión del perno.

Donde:

T = Ajuste de Esfuerzo de torsión (lb-pulg)

Wp = Recarga inicial en la carga (lb)

μ = factor de fricciσn

dn = diámetro nominal del perno (pulg.)

Los siguientes valores para μ son los mαs usados:

Sujetadores de Acero (tal como fabricados) 0.20

Acero Galvanizado moldeado en caliente 0.14

Acero ligeramente engrasado 0.15

Plateado (cadmio, cromo, etc.) 0.15

Grafito con aceite mineral 0.10

Recubrimientos especiales posiblemente requerirán de datos del fabricante.

Cuando los valores de precarga no son dados, se sugiere una precarga mínima de 15 por ciento de la fuerza de la producción de la fuerza de la producción del ancla se utiliza a menudo.

El ajuste del perno esta especificado como siendo logrado con cualquier procedimiento con un poste que tense alzando con el gato, vuelta del método de la tuerca, o con una llave calibrada. El post- tensionamiento con gato, es usualmente usado en anclajes mucho más profundos con cañas no consolidadas. Cuando la longitud de la caña encajada en concreto, la vuelta del método de la tuerca, o con llaves calibradas secuenciales el ajuste esta especificado. Llaves de impacto no son admitidas para el ajuste de un componente de un perno cuando parte del anclaje esta encajado en concreto por los extremadamente grandes esfuerzos de torsión y las extensibles fuerzas que entregan herramientas como estas.

5.5.3.- ENCAJES – Los encajes en el concreto incluyen ensamblajes del perno de ancla previamente descritos, lingotes de corte, y los dispositivos de transferencia de corte.

Desde que el corte es uno de las cargas combinadas que se transfieren a la cimentación de concreto, los lingotes de acero pueden ser parte integral de la base de un equipo. Así como los lingotes son rellenados dentro de los surcos dominantes del corte previamente moldeados dentro de la base de concreto.

5.6.- ENLUCIDOS.

5.6.1.- TIPOS DE LECHADAS – Hay dos tipos básicos de lechadas, lechadas a base de cemento y lechadas de bases epóxicas. Las lechadas a base de cemento son mas comúnmente utilizadas por su disponibilidad, fácil uso, por sus propiedades físicas muy fuertes y bajo precio. Las lechadas epóxicas son generalmente usadas por su gran resistencia a los químicos, al impacto, y a las cargas vibracionales.

Hay 4 clases de lechadas a base de cemento: (1) generadoras de gas, (2) liberadoras de aire, (3) agregado oxidante y (4) de cemento expansivo. Al evaluar que lechada de cemento se debería usar, uno debería tomar en cuenta su uso y sus propiedades físicas.

Las propiedades físicas que son evaluadas son: Cambios de volumen, resistencia a compresión, tiempo de trabajo, consistencia y tiempo de colocación.

En la evaluación las propiedades de un pegamento epoxico, uno debe ver la colocación tanto como las propiedades físicas de cambio de volumen, la resistencia a compresión, enrasamiento, tiempo de trabajo, consistencia y tiempo de colocación. Los efectos de la temperatura inducen cambios de volumen en la interfase concreto/pegamento epoxico debe ser considerada. Además Cualquier requerimiento de la superficie de aplicación debe ser sumada.

5.6.2 APLICACIONES – En la especificación el sistema de pegado, el diseñador debe considerar las diferentes características de cada tipo de pegamento junto con las limitaciones de campo, y engranarlo con los requerimientos específicos del trabajo. En particular el diseñador debe revisar el diseño de la base del equipo, la accesibilidad de la localización de la lechada, las separaciones proporcionadas por la lechada, y el diseño de los pernos de ancla. Muchas de las lechadas en el mercado son premezcladas, los materiales preempaquetados, y contienen instrucciones del fabricante en preparación de superficies, forma de trabajo, mezclado, colocado y curado.

Una discusión detallada de la aplicación de las lechadas puede ser encontrada en el ACI 351.1R

5.7 MATERIALES (ACI 211.1)

Las grandes cimentaciones para equipo requieren atención especial para el diseño y control del concreto mezclado (ver ACI 207.1R y ACI 207.4R)

Muchos miembros de la cimentación son suficientemente macizas para el calor de hidratación del cemento para generar un gran diferencial termal entre el interior y exterior y esto puede causar un fisuramiento inaceptable de la superficie, a menos que se tomen medidas, para reducir el ratio de liberación de calor. También, hace que avance lentamente el diferencial de expansión termal, y el encogimiento puede causar distorsión de la cimentación y consecuentemente cambios inaceptables en el alineamiento del equipo. El diseño de la mezcla de concreto para minimizar el encogimiento, y para reducir la expansión termal del concreto endurado es entonces importante. Finalmente, la reacción expansiva del agregado del concreto con alcalinos en el cemento puede ser evitado con las elecciones apropiadas de cemento y agregados.

Para minimizar el ratio de liberación de calor de hidratación, y para controlar el encogimiento los siguientes pasos son normalmente seguidos:

– El contenido mas bajo de materiales cementantes consistentes para lograr la resistencia requerida y durabilidad usada

– Parte del cemento es remplazado con ceniza puzolanica

– La temperatura de colocación del concreto fresco es bajada por enfriamiento del agregado y/o usando hielo picado para mezclar con agua

– El mayor tamaño práctico del agregado es usado para permitir la mayor reducción en el monto de cemento

– Moderar la temperatura del cemento

– Una reducción del agente líquido se usa para permitir mayor reducción del factor cementante.

– Baja sedimentación y efectiva vibración

– Colocación del hormigón por bombas las cuales requieren mezcladoras de concreto con altos montos de cemento y pequeño tamaño de agregado.

El coeficiente de expansión termal del concreto endurado puede ser controlado por una acertada elección de agregados, debido a que esta depende primordialmente del coeficiente de expansión termal del agregado. Cuando la expansión termal es excesiva puede ser un problema, el coeficiente de expansión de los agregados es medido para determinar su aplicabilidad. En muchas regiones del país, las opciones pueden ser muy limitadas por la escasez de fuentes de agregado.

La expansión del concreto de reacción alcalina de sus agregados puede ser minimizado usando un cemento de baja alcalinidad, para reemplazar una porción del cemento con ceniza puzolanica, conociendo los requerimientos ASTM C 618, y seleccionando agregados de baja reactividad. La reactividad potencial de agregados puede ser evaluada con procedimientos y tests descritos en el ASTM C 295, ASTM C 227, ASTM C 289 y ASTM C 586. Los métodos de evaluación del potencial reactivo están cubiertos por el ASTM C 33 y ACI 225R.

El contenido de cemento debe ser bajo, lo suficiente como para ayudar a encontrar el calor de hidratación requerido, y aun lo suficientemente alto como para lograr los requerimientos de resistencia y encogimiento (esto puede no ser posible para solventar completamente el problema del calor, reduciendo el calor de hidratación).

5.8 CONTROL DE CALIDAD

Las cimentaciones para equipamiento deben ser parte de un sistema integrado y están diseñadas como tal. Así, los requerimientos de diseño deben ser implementados durante la construcción por imposición de un programa de control de calidad apropiado. EL programa de control de calidad debe incluir requerimientos para controlar la calidad del material, las aprobaciones de los ingenieros de control crítico de construcción, y la verificación in situ de conformidad con los planos y especificaciones del proyecto por ingenieros calificados en el campo, responsables para el ingeniero y el dueño.

Los requerimientos para cimentaciones suelen ser suministrados por el constructor y el ingeniero de campo a través de planos y especificaciones. El ingeniero de campo debe mantenerse íntimamente ligado al ingeniero de diseño en cualquier revisión a los requerimientos de diseño cuando las condiciones difieren de las asumidas.

El programa de control de calidad, y las actividades de inspección y verificación deben ser documentados a conciencia. El programa debe ser constituido con estos criterios normalmente implementados por la construcción de proyectos de similar importancia.

FACTORES DE CONVERSION

1 in. = 25.4 millimeters

1 in.2 = 645.2 mm2

1 pound = 4.448 Newton

1 psi = 0.006895 MPa

1 kip = 4.448 kN

l ksi = 6.895 MPa

NOTA: Hay una parte del documento donde la letra tiene color gris, esta parte tiene algunos errores de traducción cuya corrección tuve que omitir debido a problemas de tiempo.

Autor:

American Concret Institute.

ARCHIVO ORIGINAL EN INGLES: PDF de acceso libre en Internet.

TRADUCIDO POR:

Fabián Pesantez

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO.

Quito – Ecuador.