ES2217289T3 - Cimentacion con pilotes sin tension. - Google Patents
Cimentacion con pilotes sin tension.Info
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Abstract
UN CIMIENTO DE PILARES HUECOS, CILINDRICOS (10) SE CONSTRUYE DE MATERIAL CEMENTOSO (68) VACIADO IN SITU ENTRE CUBIERTAS DE TUBO DE METAL ONDULADO INTERIORES (12) Y EXTERIORES (14). EL CIMIENTO SE FORMA CENTRO DE UN HOYO EN EL TERRENO (16) Y SE RELLENA EXTERNA E INTERNAMENTE. EL EXTREMO INFERIOR DEL CIMIENTO TIENE UN ANILLO CIRCUNFERENCIAL (22) COMPLETAMENTE EMBEBIDO EN EL MISMO Y CONJUNTOS DE PERNOS INTERIORES (20) Y EXTERIORES (21) CIRCUNFERENCIALMENTE SEPARADOS QUE TIENEN SUS EXTREMOS INFERIORES ANCLADOS EN EL ANILLO DE ANCLAJE, SUS EXTREMOS SUPERIORES SE PROYECTAN HACIA EL EXTERIOR DE LA PARTE SUPERIOR DEL CIMIENTO Y LA MAYORIA DE LAS PARTES MEDIAS DE LOS MISMOS ESTAN LIBRES DE CONEXION CON EL MATERIAL CEMENTOSO DEL CUAL ESTA CONSTRUIDO EL CIMIENTO. LA PESTAÑA DE BASE (80) DE UNA TORRE TUBULAR (74) SE POSICIONA HACIA ABAJO SOBRE EL EXTREMO SUPERIOR DEL CIMIENTO CON LOS EXTREMOS SUPERIORES DE LOS CONJUNTOS INTERIORES Y EXTERIORES DE PERNOS PROYECTANDOSE HACIA ARRIBA A TRAVES DE LOS ORIFICIOS (76, 78) DISPUESTOS PARA LOS MISMOS EN LA PESTAÑA DE LA BASE.
Description
Cimentación con pilotes sin tensión.
Esta invención se refiere a cimentaciones de
hormigón particularmente útiles para el soporte de torretas altas,
pesadas y/o grandes que pueden utilizarse para soportar líneas de
alto voltaje, señales y alumbrado público, soportes de puentes,
turbinas eólicas, símbolos comerciales, símbolos de autopistas,
remontes y similares.
Hasta ahora se conocen varias formas de
cimentaciones que utilizan algunas de las características
estructurales y operacionales generales de la presente invención,
tales como las descritas en las patentes de EE.UU. Nº 2.374.624,
2.706.498, 2.724.261, 3.600.865 y 3.963.056. Sin embargo, estas
cimentaciones anteriormente conocidas no incluyen algunas de las
características básicas de la presente invención, y la combinación
de las características incorporadas en la presente invención permite
una cimentación muy resistente con una relación de esbeltez inferior
a 3 a formarse in situ y de una manera que no requiere el
uso de grandes máquinas perforadoras o martinetes. La combinación
que comprende la presente invención da como resultado una
cimentación capaz de resistir cargas de vuelco muy elevadas en
varios tipos de suelos e independientemente de que el hormigón de la
cimentación experimente una compresión localizada y una carga de
tensión alternantes.
La patente de EE.UU. Nº 2.374.624 de P. J.
Schwendt describe una cimentación destinada a soportar mástiles de señales, señales y bastidores de suministro. La cimentación consta de partes prefabricadas de hormigón empernadas entre sí. La cimentación compuesta está encastrada en el suelo. El montaje de una parte de mástil elevada para señales en esta cimentación sometería a la cimentación a un cierto momento de vuelco, y la cimentación de Schwendt sólo es aplicable a estructuras relativamente pequeñas, dado que está construida de partes prefabricadas que imponen necesariamente limitaciones de tamaño en la cimentación y, por tanto, en la estructura soportada en la misma.
Schwendt describe una cimentación destinada a soportar mástiles de señales, señales y bastidores de suministro. La cimentación consta de partes prefabricadas de hormigón empernadas entre sí. La cimentación compuesta está encastrada en el suelo. El montaje de una parte de mástil elevada para señales en esta cimentación sometería a la cimentación a un cierto momento de vuelco, y la cimentación de Schwendt sólo es aplicable a estructuras relativamente pequeñas, dado que está construida de partes prefabricadas que imponen necesariamente limitaciones de tamaño en la cimentación y, por tanto, en la estructura soportada en la misma.
En comparación, la cimentación de pilotes de la
presente invención se ha vertido in situ monolíticamente y es
de construcción cilíndrica con muchos pernos de anclaje tensados
posteriormente que mantienen la parte vertida de la cimentación bajo
una gran compresión, incluso durante periodos en los que la
cimentación puede estar sometida a un elevado momento de vuelco.
La patente de EE.UU. Nº 2.706.498 de M.M.
Upson describe una estructura de hormigón tubular pretensada particularmente adaptada para su uso como tubos tubulares, pilotes de hormigón y cajones. La estructura tubular pretensada de hormigón tiene partes prefabricadas y puede montarse por los extremos. Se proporciona acero de refuerzo longitudinal y se extiende a través de cavidades, se tensa y se enlecha de manera estanca, pretensando de este modo devanados de alambre helicoidales que están tensados proporcionando un pretensado circunferencial. La estructura Upson está pretensada y no es de un diámetro de tamaño apropiado como cimentación para columnas o torretas de soporte elevadas sometidas a un momento de vuelco elevado y sería muy difícil de transportar a una zona lejana de uso.
Upson describe una estructura de hormigón tubular pretensada particularmente adaptada para su uso como tubos tubulares, pilotes de hormigón y cajones. La estructura tubular pretensada de hormigón tiene partes prefabricadas y puede montarse por los extremos. Se proporciona acero de refuerzo longitudinal y se extiende a través de cavidades, se tensa y se enlecha de manera estanca, pretensando de este modo devanados de alambre helicoidales que están tensados proporcionando un pretensado circunferencial. La estructura Upson está pretensada y no es de un diámetro de tamaño apropiado como cimentación para columnas o torretas de soporte elevadas sometidas a un momento de vuelco elevado y sería muy difícil de transportar a una zona lejana de uso.
En contraste, la cimentación de la presente
invención se vierte in situ de manera monolítica y, por
tanto, en caso de utilizarse en un lugar lejano, sólo requiere un
transporte de los ingredientes del hormigón, de las partes de
tubería corrugadas y de los pernos tensores al emplazamiento de
construcción y sólo en la medida necesaria para construir la
cimentación según la presente invención.
La patente de EE.UU. Nº 2.724.261 de E.M.
Rensaa describe una columna prefabricada y medios para unir la columna a una superficie de soporte sustancialmente horizontal, tal como una de zapata o pared y que, no obstante, no es apropiada para su uso como una cimentación de torreta elevada o grande.
Rensaa describe una columna prefabricada y medios para unir la columna a una superficie de soporte sustancialmente horizontal, tal como una de zapata o pared y que, no obstante, no es apropiada para su uso como una cimentación de torreta elevada o grande.
La patente de EE.UU. Nº 3.600.865 de
Francesco Vanich describe una unidad única de casa elevada soportada por columnas, erigida ensamblando, en un pilar de cimentación elaborado in situ, partes de columna dotadas con medios para la unión de las mismas entre sí y al pilar de cimentación sobre el pilar, y también mediante la unión de vigas en voladizo dispuestas radialmente a las partes de columna. Las partes montadas están sujetas entre sí y al pilar de cimentación por partes de cable de acero que primero se acoplan entre sí mediante juntas y, a continuación, se tensan y se adhieren finalmente al hormigón de las partes montadas forzando la lechada en la holgura, totalmente alrededor de las barras de cable de acero.
Francesco Vanich describe una unidad única de casa elevada soportada por columnas, erigida ensamblando, en un pilar de cimentación elaborado in situ, partes de columna dotadas con medios para la unión de las mismas entre sí y al pilar de cimentación sobre el pilar, y también mediante la unión de vigas en voladizo dispuestas radialmente a las partes de columna. Las partes montadas están sujetas entre sí y al pilar de cimentación por partes de cable de acero que primero se acoplan entre sí mediante juntas y, a continuación, se tensan y se adhieren finalmente al hormigón de las partes montadas forzando la lechada en la holgura, totalmente alrededor de las barras de cable de acero.
La cimentación para casas de Vanich está
soportada o bien sobre un molde de pilotes de gran diámetro o
forzada en el suelo de otra manera, o insertada con su parte de base
en un foso de diámetro pequeño cuyas paredes periféricas y parte
inferior están recubiertas con una capa gruesa de hormigón
preferiblemente armado. Las barras recubiertas de acero están
colocadas en el foso que, a continuación, se rellena con hormigón.
Antes de que el hormigón se haya endurecido completamente, una base
ligera prefabricada se ajusta en el mismo con barras roscadas que se
extienden a través de la base.
La patente de EE.UU. Nº 3.963.056 de Shibuya
et al. describe pilotes, postes o pilares similares que
comprenden tubos de hormigón cilíndricos pretensados o postes de
hormigón pretensados con forma de pilares con una cubierta exterior
de tubo de acero. Durante la inclusión del tubo de acero exterior,
mientras la cubierta exterior aumenta la resistencia a la compresión
del tubo o poste de hormigón evitando la generación de tensión
lateral dentro del tubo o poste de hormigón en una dirección radial,
la cubierta de acero exterior proporciona una pequeña resistencia a
los esfuerzos de tensión impuestos en el hormigón debido al balanceo
o a un movimiento de vaivén de las torretas elevadas soportadas en
la cimentación. Por el contrario, la cimentación de pilotes de la
presente invención se tensa posteriormente lo suficiente para
colocar la extensión vertical completa de la parte de hormigón de la
cimentación bajo compresión, que supera considerablemente cualquier
carga de tensión esperada de la misma.
Finalmente, la patente de EE.UU. Nº 1.048.993 de
C. Meriwether describe un cajón de hormigón reforzado que puede
hincarse de una manera habitual. Luego, si se desea, el cajón puede
rellenarse con hormigón para formar un pilote. El cajón de hormigón
armado está prefabricado en partes tubulares de hormigón con un
tejido pesado de malla grande de anillos metálicos y de refuerzo de
alambre encastrados en los extremos para empernar las secciones
entre sí en una junta de espiga y campana. Los tirantes se extienden
a través de los anillos de conexión en el interior del tubo de
hormigón armado para conectar la parte conjuntamente. Sin embargo,
los tirantes tensados de
Meriwether están separados dentro de las periferias internas de los tubos de hormigón y no pasan a través de la propia construcción de hormigón de pared gruesa.
Meriwether están separados dentro de las periferias internas de los tubos de hormigón y no pasan a través de la propia construcción de hormigón de pared gruesa.
El resumen de la patente de Japón correspondiente
al documento JP-A-55122916 describe
una cimentación de pilotes que comprende una estructura cilíndrica
vertical de hormigón y una carga de compresión desde un extremo
superior de la misma hacia abajo hasta un nivel adyacente a un
extremo inferior de la misma, una pluralidad de elementos tensores y
medios de recubrimiento que rodean dichos elementos separados
alrededor de dicha estructura cilíndrica y que se extienden
generalmente de manera vertical en dicho hormigón desde dicho nivel
a dicho extremo superior, y una estructura de ajuste de tensión
operativamente conectada entre dichos elementos tensores y dicha
estructura cilíndrica para tensar dichos elementos tensores,
recubriendo dichos medios de recubrimiento dichos elementos tensores
de dicho hormigón y permitiendo que dichos elementos tensores se
alarguen con respecto a dicho hormigón durante el tensado, estando
tensados cada uno de dichos elementos tensores entre dicho extremo
superior y dicho nivel.
El documento DE 27 584 89 A1 describe un poste
que comprende un tubo corrugado que forma una superficie exterior,
estando relleno dicho tubo con hormigón.
El objeto de la presente invención es
proporcionar una cimentación de pilotes mejorada que ejercerá una
resistencia máxima al vuelco y un método para formar una cimentación
de pilotes.
Este objeto se consigue con un método que tiene
las características de la reivindicación 1 y una cimentación de
pilotes que tiene las características de la reivindicación 4. Las
reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones
preferidas.
La cimentación de la presente invención es única
porque elimina la necesidad de barras de acero de refuerzo (barras
tensoras de armadura), reduce sustancialmente la cantidad de
hormigón utilizado y, por tanto, el coste de la cimentación en
comparación con los diseños convencionales, simplifica la colocación
de la estructura soportada sobre la cimentación, y elimina la
compresión cíclica y carga tensora alternantes en la cimentación,
reduciendo de este modo sustancialmente la fatiga. Asimismo, la
construcción de cimentación de la presente invención permite la
sustitución de los pernos de anclaje de las torretas en el caso
improbable del fallo de los pernos.
En una cimentación de pilotes de hormigón normal,
el hormigón soporta las cargas de compresión y las barras de
refuerzo alojadas (barra de armadura) soportan las cargas de
tensión. Normalmente, los pernos de anclaje están colocados dentro
del molde de barras de refuerzo que utiliza una plantilla extraíble
en la parte superior y una placa de anclaje independiente en la
parte inferior de cada perno. El módulo completo se vierte con
hormigón. Mientras se carga la cimentación por la estructura
soportada desde la misma, la unidad está sometida a cargas variables
de compresión y tensión habiendo un límite en las placas de anclaje
con perno en el que la carga en el hormigón alterna desde una carga
de compresión a una carga de tensión, dependiendo de las diversas
fuerzas en la estructura soportada. La carga de tensión del momento
de vuelco de la estructura soportada se aplica próxima a la parte
superior de la cimentación por los pernos de anclaje y somete a
tensión a la parte de gran tamaño de la cimentación bajo el punto de
aplicación. La cimentación de gran tamaño requiere normalmente una
gran cantidad de acero de refuerzo y una gran cantidad de hormigón
para recubrir el acero de refuerzo. También es necesario un trabajo
considerable para montar el molde de acero de refuerzo y rellenar el
volumen de la cimentación con hormigón y fijar los pernos de
anclaje. Una cimentación cilíndrica típica también requiere el uso
de una gran máquina perforadora para excavar el agujero.
La cimentación de la presente invención es un
cilindro de hormigón. El armazón exterior delimitador del hormigón
está formado por un tubo metálico corrugado. El límite interior,
preferiblemente en cimentaciones de cilindro huecas grandes, también
está formado por un tubo metálico corrugado de menor diámetro.
Entonces, los pernos de acero alargados de gran resistencia
discurren, desde una brida de anclaje próxima a la parte inferior
del cilindro, verticalmente hacia arriba a través de "tubos
huecos" que se extienden verticalmente a través de la parte de
hormigón de la cimentación hasta una brida de conexión de la
estructura soportada. El patrón de los pernos está determinado por
un patrón de pernos en la brida de montaje de la estructura
soportada. Este patrón está establecido en la construcción de la
cimentación mediante una plantilla extraíble. Los "tubos
huecos" están preferiblemente en tubos plásticos huecos que
encierran los pernos sustancialmente a través de la extensión
vertical completa del hormigón y permiten tensar los pernos, de este
modo tensando posteriormente la cimentación de hormigón completa.
Alternativamente, los pernos alargados pueden envolverse con una
cinta de plástico o recubrirse con una lubricación apropiada, que
permitirá tensar los pernos bajo tensión por la longitud completa de
funcionamiento del perno a través de la extensión vertical del
hormigón. No existe acero de refuerzo de barra de armadura en la
cimentación, excepto quizás en grandes cimentaciones en las que una
pequeña cantidad de acero adicional puede utilizarse para
estabilizar los pernos durante la construcción. Los costes de los
pernos y tuercas alargados es significativamente menor que el coste
del acero de refuerzo, la colocación del acero y los pernos de
anclaje necesarios asociados con cimentaciones convencionales.
El centro de una cimentación cilíndrica hueca
grande está relleno con tierra excavada y tapado a continuación. La
excavación de la cimentación puede realizarse utilizando máquinas
excavadoras rápidas, de bajo coste, disponibles en el mercado, en
lugar de realizarse con perforadoras costosas, lentas y
relativamente raras para cimentaciones cilíndricas
convencionales.
El diseño de la cimentación de la presente
invención utiliza la interacción mecánica con la tierra para evitar
el vuelco, en lugar de la masa de la cimentación normalmente
utilizada por otras cimentaciones para torretas tubulares. De este
modo, la cimentación de la presente invención reduce enormemente los
costes eliminando la necesidad de fabricar moldes de acero de
refuerzo y colocar y conectar los pernos de anclaje dentro del molde
de barras de refuerzo, y reduciendo la cantidad de hormigón
necesario y los costes de excavar en exceso, tales como aquellos
necesarios para cimentaciones cilíndricas típicas.
Cuando la estructura a soportar por la
cimentación se coloca sobre la misma, los pernos se aprietan para
proporcionar una tensión en los pernos desde la brida de la
estructura a la placa de anclaje en la parte inferior de la
cimentación, tensando posteriormente de este modo el hormigón con
gran compresión. Los pernos se aprietan para superar la fuerza de
vuelco máxima esperada de la estructura de torreta en la
cimentación. Por tanto, la cimentación completa soporta las diversas
cargas con el hormigón de la misma siempre en compresión y los
pernos siempre en tensión estática. En cambio, las cimentaciones
convencionales en las que el patrón de los pernos se establece en el
hormigón en un molde de barras de refuerzo, experimentan cargas de
compresión y tensión alternantes en el hormigón, en las barras de
refuerzo y los pernos de anclaje de la cimentación, produciendo de
este modo lugares de fallos.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes de hormigón que se mantiene bajo una fuerte compresión que
excede considerablemente las fuerzas de tensión esperadas al
resistir el vuelco de una torreta soportada, especialmente torretas
y estructuras elevadas.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes de hormigón que pueden formarse in situ en
emplazamientos lejanos.
La invención proporciona adicionalmente una
cimentación de pilotes en la que el hormigón está tensado
fuertemente con posterioridad en la dirección vertical para
estabilizar de este modo las fuerzas de compresión y tensión.
Con la invención, el hormigón se tensa
posteriormente de una manera que evita la formación de lugares
defectuosos en la superficie superior del hormigón a la que está
unida la estructura soportada.
Adicionalmente, la invención proporciona una
cimentación de pilotes que pueden formarse en lugares remotos
independientemente del uso de un equipo pesado de martinete o de
perforación.
Adicionalmente, la invención proporciona una
cimentación de pilotes que puede formarse in situ
independientemente del uso de materiales de refuerzo.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes cuyos componentes pueden transportarse a lugares remotos sin
excesiva dificultad.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes que no está limitada por las condiciones del terreno o las
aguas subterráneas.
Adicionalmente, la invención proporciona una
cimentación de pilotes que incorporará una mínima cantidad de
hormigón.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes que puede ser fácilmente adaptable a una configuración de
pedestal para la elevación de la torreta asociada sobre un nivel de
agua elevado en zonas de riadas.
Adicionalmente, la invención proporciona una
cimentación de pilotes que es resistente a la erosión, degradación y
sedimentación.
La invención proporciona una cimentación de
pilotes que puede construirse para incluir una parte superior hueca
para mantener seguros de los elementos y del vandalismo el equipo
asociado con la torreta correspondiente, tal como el engranaje
conmutador, transformadores, etc..
La invención proporciona una cimentación de
pilotes que incluye pernos tensados de compresión incorporados en la
cimentación de una manera tal, que pueden apretarse de nuevo
periódicamente y pueden retirarse sustancialmente por completo de
los taladros en los que están alojados en caso de que sea necesario
retirar la cimentación, en cuyo caso los taladros que alojan los
pernos pueden utilizarse como cámaras para alojar material
explosivo.
Adicionalmente, la invención proporciona una
cimentación de pilotes que se ajustará a formas convencionales de
fabricación, será de construcción simple y fácil de levantar para
proporcionar una estructura que será económicamente viable, de larga
duración y relativamente económica.
Esto, junto con otros objetos y ventajas que
resultarán evidentes posteriormente, se expone en los detalles de
construcción y funcionamiento, tal como se describirá y reivindicará
con más detalle en lo sucesivo, habiendo hecho referencia a los
dibujos adjuntos que forman parte de la misma, en los que números de
referencia similares hacen referencia a partes similares en los
mismos.
La figura 1 es una vista en corte vertical
fragmentaria de la parte superior de una cimentación de pilotes
completada construida según la realización preferida de la presente
invención y lista para tener la base de una torreta a soportar desde
la misma, anclada a la cimentación y utilizada, conjuntamente con
pernos tensores, para colocar la cimentación de pilotes con una
fuerte compresión;
la figura 2 es una vista en corte vertical
fragmentaria que ilustra la cimentación de pilotes de la figura 1
inmediatamente después de verter el hormigón de la misma;
la figura 3 es una vista en planta desde arriba
del montaje ilustrado en la figura 2;
la figura 4 es una vista en corte vertical
aumentada fragmentaria que ilustra la manera en la que la plantilla
superior se utiliza durante la construcción de la cimentación de
pilotes según la presente invención para mantener los extremos
superiores de los pernos tensores colocados apropiadamente;
la figura 5 es una vista en alzado lateral
aumentada fragmentaria de la parte exterior extrema de uno de los
radiales de plantilla que ilustra la manera en la que puede
ajustarse respecto al nivel del suelo hacia el exterior de la
periferia exterior de la cimentación de pilotes;
la figura 6 es una vista en planta superior
aumentada fragmentaria que ilustra la manera en la que los extremos
opuestos de la placa de encofrado periférica superior están sujetos
con solape unos respecto a otros;
la figura 7 es una vista en alzado del montaje de
la figura 6;
la figura 8 es una vista en corte vertical
fragmentaria aumentada que ilustra la manera en la que el extremo
inferior de torreta y la brida de base pueden empernarse al extremo
superior de la cimentación de pilotes según la presente invención,
mientras simultáneamente se tensan los pernos tensores y se coloca
el hormigón de la cimentación bajo una gran compresión;
la figura 9 es una vista en alzado lateral de un
canal estabilizador para estabilizar los elementos radiales de
canal, lateralmente, respecto al tubo corrugado interior;
la figura 10 es una vista en corte vertical que
ilustra el canal estabilizador tal como se ha montado en uno de los
elementos radiales de canal; y
la figura 11 es una vista en alzado lateral del
conjunto de la figura 10 mientras está acoplado con una parte de
borde superior del tubo interior corrugado, estando este último
ilustrado de manera fragmentaria en corte vertical.
Ahora, con referencia más específicamente a los
dibujos, especialmente a las figuras 1 y 2, el número de referencia
10 indica generalmente la cimentación de pilotes de la presente
invención. La cimentación 10 incluye partes 12 y 14 de tubo
corrugado vertical interior y exterior que pueden ser, por ejemplo,
de un diámetro de diez pies y dieciocho pies, respectivamente, y
generalmente de una longitud de veinte pies. El tubo 14 exterior
está colocado inicialmente dentro de un agujero o excavación 16
formada en el suelo 18 y que descansa sobre el fondo de la
excavación 16. El tubo corrugado interior se coloca y sitúa a
continuación dentro de la excavación 16, y el interior del tubo 12
corrugado interior está parcialmente relleno y estando inicialmente
rellena parcialmente la excavación 16 hacia el exterior del tubo 14
corrugado exterior para estabilizar las partes de tubo generalmente
en posición dentro de la excavación y entre sí.
La cimentación 10 incluye adicionalmente una
serie de pernos 20 y 21 tensores separados circunferencialmente
alrededor del anillo definido entre las partes 12 y 14 de tubo.
Preferiblemente, los pernos tensores están en pares lado con lado
que se extienden radialmente desde el centro de la cimentación. El
anillo interior de los pernos 20 tiene un diámetro ligeramente más
corto que el del anillo exterior de los pernos 21. En la realización
mostrada con las dimensiones descritas en el párrafo anterior, se
proporcionan cuarenta y ocho pernos 20 tensores y cuarenta y ocho
pernos 21 tensores, o un total de noventa y seis. Los anillos de los
pernos tienen diámetros que están separados varias pulgadas y
diámetros de generalmente 12 pies aproximadamente. Sin embargo,
aquellos expertos en la técnica comprenderán que el número de pernos
tensores y su colocación circunferencial dependerán del número y la
posición de los agujeros del pie de anclaje de la torreta o de otra
estructura a soportar sobre la cimentación.
Los extremos inferiores de los pernos 20 y 21
están anclados respecto a un anillo 22 de anclaje inferior, que
puede estar construido preferiblemente de varias partes
circunferencialmente juntas y unidas a tope, y el anillo 22 de
anclaje está radialmente separado con respecto al tubo 12 interior
corrugado, preferiblemente mediante el uso de pernos 24 de
colocación que se extienden radial y horizontalmente separados de
forma circunferencial, roscados a través de tuercas 26 sujetas con
respecto al lado inferior del anillo 22 de anclaje en puntos
separados circunferencialmente alrededor del mismo. Adicionalmente,
los pernos 20 y 21 tienen todos sus extremos opuestos alojados de
manera deslizable a través de tubos huecos, preferiblemente tubos de
PVC que están dimensionados para alojar y agarrar con holgura los
pernos 20 y 21 pero que todavía permiten un movimiento libre a
través de ellos. Tal como se muestra en los dibujos, los tubos
huecos o los tubos de PVC no necesitan extenderse por la altura
completa vertical de hormigón 68, sólo necesitan extenderse por las
partes centrales y cerca de la parte superior e inferior en una
medida que permita que los pernos tensores se extiendan
uniformemente a través del hormigón durante el tensado
posterior.
En lugar de los tubos 30 de PVC y otros tubos
apropiados que pueden utilizarse, puede utilizarse cualquier otro
método apropiado tal como un recubrimiento lubricante o envuelta de
plástico para evitar la adhesión entre los pernos 20 y 21 y el
hormigón a verter posteriormente. Debería entenderse que los tubos
30 sirven para permitir a los pernos 20 y 21 moverse con relativa
libertad a través del hormigón tras el curado, para permitir el
tensado posterior de las barras alargadas. En esta invención se
contempla cualquier mecanismo que permita el movimiento para el
tensado posterior. Además, se utilizan preferiblemente envueltas 28
de barra de armadura y se sujetan a los tubos 30 asociados con
pernos 21 exteriores en intervalos de aproximadamente cinco pies a
lo largo de la longitud vertical de los pernos 21 para mantener los
pernos longitudinalmente rectos durante el vertido del hormigón.
Los extremos superiores de los pernos 20 están
soportados desde una plantilla, indicada generalmente con el número
de referencia 32, y que consta de anillos 34 y 36 superior e
inferior (partes de anillos sujetas entre sí) entre los que se
aprietan elementos 38 radiales de canal que se abren hacia arriba y
bloques 40 de montaje alojados en los elementos 38 de canal
utilizando tuercas 42 y 44 superior e inferior roscadas en los
pernos 20 y 21. Los extremos interiores de los elementos 38 de canal
radiales están unidos por una placa 46 circular central y las partes
interiores de los elementos 38 de canal incluyen estabilizadores 45
laterales en forma de elementos de canal invertidos acoplados
estrechamente hacia abajo sobre los mismos y equipados con tornillos
47 de ajuste laterales opuestos acoplados con los elementos 38 de
canal correspondientes. Las bridas 49 dependientes de los elementos
45 de canal están ranuradas como en 51 para estabilizar el
acoplamiento con partes de borde superiores adyacentes del tubo 12
interior, mientras los extremos exteriores de los elementos 38 de
canal incluyen un pie 50 del elemento de canal ajustable de manera
roscada acoplable a tope con el terreno 18.
Adicionalmente, una placa 52 cilíndrica de
encofrado está apretada alrededor del extremo superior del tubo 14
exterior y tiene sus extremos opuestos sujetos entre sí en relación
superpuesta, tal como se ilustra en las figuras 6 y 7. Los extremos
de la placa de encofrado están unidos entre sí por un par de pernos
54 roscados giratoriamente alojados a través de una orejeta 56 de
montaje portada por un extremo 58 de la placa 52 de encofrado y
sujetos de manera roscada a través de pernos 60 portados por el otro
extremo de la placa 52. Una placa 62 de solape está portada por el
último extremo de placa de encofrado mencionado y está recubierta
sobre el extremo 58 de placa de encofrado que lleva la orejeta 56 de
montaje.
Tal como puede observarse a partir de la figura
4, el anillo 36 está ligeramente ahusado hacia abajo y en cada
elemento 38 radial de canal está previsto un cuerpo 64 de bloqueo
para un fin que se describe más detalladamente a continuación.
Adicionalmente, cada uno de los seis elementos radiales de canal
aloja el par correspondiente de pernos 20 y 21 interior y exterior a
su través y cada uno de los cuerpos 64 de bloqueo se extiende hacia
el interior a la periferia externa del tubo 12 corrugado interior.
Preferiblemente, los cuerpos 64 de bloqueo están construidos de
cualquier material apropiado fácilmente extraíble, tal como madera o
espuma de estireno.
Tras el montaje de la plantilla 32, de los pernos
20 y 21 con sus tubos 30 asociados, de envueltas 28, en caso
necesario, y del anillo 22 de anclaje inferior, los pernos 24 se
ajustan hacia el interior hasta que las cubiertas 66 portadas por
los extremos interiores de los pernos se aproximan a la periferia
externa del tubo 12 interior con el conjunto interior de los pernos
20 igualmente separado de la manera general del tubo 12 corrugado
interior. A continuación, se utiliza una grúa para hacer descender
el conjunto hacia abajo, en el espacio entre los tubos 12 y 14
interior y exterior, tras la colocación de la placa 52 de encofrado
en posición. Después, el pie 50 se ajusta para asegurar que la
plantilla 32 está a nivel.
A continuación, el hormigón 68 puede verterse al
fondo de cada uno de los elementos 38 radiales de canal y a la parte
superior de cada uno de los cuerpos 64 de bloqueo. Tras el
endurecimiento del hormigón 68, las tuercas 42 superiores se retiran
y la plantilla 32 completa, incluyendo los anillos 34 y 36
superiores e inferiores, los elementos 38 de canal y el pie 50
unido, se levantan de los pernos 20 y 21 y de la placa 52 de
encofrado.
Cuando el hormigón 68 se ha endurecido lo
suficiente y se ha determinado que la ranura 70 está a nivel, las
tuercas 44 se retiran o se enroscan hacia abajo en los pernos 20 y
21 al menos 3/4 pulgadas y, a continuación, la torreta 74 a soportar
desde la cimentación 10 se hace descender en posición con los
extremos superiores al descubierto de los pernos 20 y 21 alojados
hacia arriba a través de taladros 76 y 78 apropiados formados en las
periferias interior y exterior de la brida 80 de base de la torreta
74 y la orejeta inferior que define la parte de la brida 80 de base
asentada en la ranura 70, habiendo sido colocado un recubrimiento de
la lechada 82 endurecible de elevada compresión preferiblemente
dentro de la ranura 70 antes de colocar el extremo inferior de la
torreta 74 hacia abajo sobre la cimentación 10. Inicialmente, las
tuercas 42 superiores se han roscado nuevamente hacia abajo en los
extremos superiores de los pernos 20 y 21 y se han apretado
preferiblemente a 50 libras pie. A continuación, las tuercas 42 se
aprietan secuencialmente (en un patrón predeterminado de apriete)
preferiblemente a aproximadamente 600 libras pie, lo que coloca cada
uno de los pernos 20 y 21 bajo aproximadamente una tensión de 40.000
libras en aproximadamente 1/3 del límite de tensión de los pernos 20
y 21.
Si, por otra parte, se descubre que después de
que el hormigón se haya endurecido lo suficiente, la ranura 70 no
está a nivel, las tuercas 44 se ajustan para definir un plano de
nivel coincidente con la parte más elevada de la ranura 70. A
continuación, se vierte una lechada 82 de alta consistencia en la
ranura 70 y la torreta 74 se hace descender en posición, asentada
dentro de la ranura 70, en el lado superior de la misma y soportada
por las tuercas 44 en las otras posiciones sobre la cimentación 10,
montándose a continuación las tuercas 42 y sólo inicialmente
apretadas. Tras el endurecimiento de la lechada 82, los cuerpos 64
de bloqueo se retiran y las tuercas 44 se roscan hacia abajo en los
pernos 20 y 21. A continuación, las tuercas 42 se aprietan
secuencialmente de la misma manera que se ha expuesto
anteriormente.
Al colocar los pernos 20 y 21 bajo una tensión
elevada, la estructura cilíndrica que comprende el hormigón 68 se
coloca bajo una alta carga de compresión por unidad desde el extremo
superior de la misma hacia abajo, a un nivel adyacente del extremo
inferior de la estructura cilíndrica, y la carga de compresión es
considerablemente superior que cualquiera de las fuerzas de tensión
de vuelco que deben superarse para evitar el vuelco de la torreta 74
y la cimentación 10. Como resultado, el hormigón 68 siempre está
bajo compresión y nunca está sometido a una compresión y cargas de
tensión alternantes.
Tal como puede observarse en la figura 2, el
relleno dentro del tubo 12 interior puede completarse
considerablemente por debajo de la superficie del terreno 18. En
dicho caso, el interior de la parte superior del tubo 12 puede
utilizarse para almacenar el equipo de mantenimiento, el equipo de
control eléctrico u otro equipo, en cuyo caso el extremo inferior de
la torreta 74 estará dotado con una abertura de puerta (no
mostrada).
Por otra parte, el relleno dentro del tubo 12
interior puede completarse sustancialmente hasta el nivel del
terreno y estar dotado con una cubierta 86 de hormigón vertido, tal
como se muestra en la figura 1. La cubierta 86 puede estar inclinada
hacia el centro de la misma y estar dotada con un tubo 88 de drenaje
y también puede incorporarse un tubo 90 para los conductores
eléctricos (no mostrado) en la cimentación 10.
Al calcular el coste de completar una cimentación
construida según la presente invención y considerando unos costes de
excavación y de relleno menos costosos, la ausencia de barras de
acero de refuerzo y el uso de un volumen inferior de hormigón, el
coste total sería de aproximadamente 24.000\textdollar para una
cimentación que tenga un diámetro exterior de catorce pies, un
diámetro interior de nueve pies y una altura de aproximadamente
veinticinco pies. Por otra parte, el presupuesto para formar una
cimentación de pilotes convencional similar es de aproximadamente
29.000\textdollar y el presupuesto para construir una cimentación
de losas también apropiada para soportar una torreta de tubos de 150
pies es de aproximadamente 30.000\textdollar a
31.000\textdollar, excluyendo estas cifras los costes de mano de
obra excesivos. Asimismo, se observará que los costes de mano de
obra y transporte son considerablemente superiores para las
cimentaciones de pilotes y losas convencionales, especialmente si el
lugar de la cimentación está lejos y el acceso a la misma incluye
partes que nos son carreteras pavimentadas.
Ha de observarse que la cimentación 10 puede
utilizarse para soportar distintos tipos de torretas, pero su coste
reducido en lugares lejanos y su resistencia al vuelvo
independientemente de las fuerzas de tensión y compresión
alternantes la hace particularmente adaptable para su uso en el
soporte de torretas de aeromotores.
Además, el uso de tubos 12 y 14 interiores y
exteriores corrugados aumenta enormemente la resistencia al vuelco
y, utilizando una cimentación cilíndrica que es hueca y no está
cerrada en el fondo de su interior, el relleno dentro del tubo 12
interior corrugado aumenta la resistencia del fondo de la
cimentación al deslizamiento lateral respecto al terreno
inmediatamente debajo del hormigón 68.
Lo anterior se considera únicamente ilustrativo
de los principios de la invención. Adicionalmente, ya que a los
expertos en la técnica se les ocurrirán numerosas modificaciones y
cambios, no se desea limitar la invención a la construcción y
funcionamiento exactos mostrados y descritos y, por consiguiente,
pueden interponerse todas las modificaciones apropiadas y
equivalentes dentro del alcance de la invención, según se ha
definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Método para formar, in situ, una
cimentación (10) de pilotes sin tensión y para comprimir
posteriormente la cimentación (10) montando en un extremo superior
de la cimentación (10) una brida (80) de base circunferencial
portada por un extremo inferior de una torreta (74) cilíndrica hueca
a soportar desde dicha cimentación (10), incluyendo dicha brida (80)
de base al menos un conjunto de agujeros (76) roscados
circunferencialmente separados formados en la misma, comprendiendo
dicho método la excavación de una excavación (16) generalmente
circular en el terreno (18) de un diámetro ligeramente superior a y
una altura ligeramente inferior al diámetro y altura de la
cimentación (10) a formar, respectivamente, proporcionando tubos
(12, 14) verticales interior y superior sustancialmente cilíndricos
y concéntricos dentro de dicha excavación (16) del terreno,
rellenando parcialmente dicha excavación (16) en el exterior de
dicho tubo (14) exterior y en el interior de dicho tubo (12)
interior, colocando un anillo (22) inferior de anclaje entre dichos
tubos (12, 14) interior y exterior separados adyacentes a y sobre
los extremos inferiores de dichos tubos (12, 14) en al menos un
conjunto de pernos (20, 21) tensores verticales,
circunferencialmente separados, que tienen sus extremos inferiores
anclados con respecto a dicho anillo (22) inferior de anclaje y un
anillo (36) superior sujeto de manera amovible con respecto a los
extremos superiores de dichos pernos (20, 21) y suspendidos de
manera estacionaria desde el extremo superior de al menos uno de
dichos tubos (12, 14) y del terreno (18) en el exterior de dicho
tubo (14) exterior, con dicho anillo (36) superior aflorando
generalmente en horizontal con el extremo superior de uno de dichos
tubos (12), estando dicho anillo (36) superior y dicho anillo (22)
inferior lateralmente estabilizados con respecto a dichos tubos (12,
14), vertiendo hormigón (68) en el espacio anular entre dichos tubos
(12, 14) a un nivel que aflora generalmente con los extremos
superiores de dichos tubos (12, 14) y por debajo de los extremos
inferiores de dichos pernos (20, 21) con sustancialmente todos
dichos pernos (20, 21) recubiertos contra la adhesión de dicho
hormigón (68) a los mismos, permitiendo que dicho hormigón (68) se
endurezca, retirando dicho anillo (36) superior, completando el
relleno en el exterior de dicho tubo (14) exterior y en el interior
de dicho tubo (12) interior, colocando dicho extremo inferior de la
torreta (74) sobre dicha cimentación (10) con los extremos
superiores de dichos pernos (20, 21) alojados a través de dichos
agujeros (76) roscados, roscando las tuercas (42) en dichos pernos
(20, 21) sobre dicha brida (80) de base y, a continuación, apretando
dichas tuercas (42) en dichos extremos superiores de los pernos (20,
21) hacia abajo en dicha brida (80) de base hasta un valor de par de
torsión predeterminado.
2. Método para formar una cimentación según la
reivindicación 1, antes de montar una torreta (74) en dicha
cimentación (10) en un primer nivel preciso y en una posición
predeterminada orientada y en el que dicha torreta incluye dicha
brida (80) de base que incluye dichos agujeros (76) roscados de
anclaje a través de ella, separados a lo largo de dicha brida (80),
incluyendo dicho método el proporcionar una plantilla (32) que tiene
agujeros roscados formados a través de ella, teniendo dichos pernos
sus extremos superiores sujetos de forma regulable a través de
dichos agujeros roscados, mediante tuercas (42) superiores roscadas
en dichos extremos superiores sobre dicha plantilla (32), y tuercas
(44) inferiores roscadas en algunos de dichos pernos por debajo de
dicha plantilla (32), proporcionando un elemento (38) de canal para
suspender dicha plantilla (32) desde el tubo (12) interior en un
segundo nivel preciso y en posición orientada ligeramente inferior a
dicha primera posición, proporcionando cuerpos (64) de bloqueo
alrededor de algunos de dichos pernos (20, 21) y dichas tuercas (44)
inferiores roscadas debajo de dicha plantilla (32), vertiendo
hormigón (68) sobre dichos pernos (20, 21) y hasta un nivel al menos
ligeramente por encima de dicho primer nivel, permitiendo que dicho
hormigón se endurezca, retirando dichas tuercas (42) superiores,
retirando dicha plantilla (32) para dejar de este modo una ranura
(70) en la superficie superior de dicha cimentación (10) desde la
cual se proyectan hacia arriba los extremos superiores de dichos
pernos (20, 21), retirando dichos cuerpos (64) de bloqueo, roscando
hacia abajo dichas tuercas (44) inferiores en dichos pernos (20,
21), colocando una lechada (32) endurecible de compresión elevada en
dicha ranura (70), colocando dicha brida (80) de base de la torreta
sobre dicha cimentación con dicha brida (80) alojada en dicha ranura
(70) y dichos extremos superiores de los pernos (20, 21) alojados a
través de dichos agujeros (76), roscando dichas tuercas (42)
superiores en los extremos superiores de dichos pernos (20, 21),
sobre dicha brida (80), y apretando ligeramente dichas tuercas (42)
superiores hacia abajo sobre dicha brida (80), permitiendo que dicha
lechada (82) se endurezca, y a continuación apretando dichas tuercas
(42) superiores hacia abajo a lo largo de dichos pernos (20, 21) y
contra dicha brida (80).
3. Método para formar una cimentación según la
reivindicación 1 antes del montaje de una torreta (74) en dicha
cimentación (10) en un primer nivel preciso y en una posición
orientada predeterminada, y en el que dicha torreta (74) incluye una
brida (80) de base que incluye dichos agujeros (76) que alojan
pernos de anclaje formados a través de ella que proporcionan una
plantilla (32) que tiene agujeros formados a través de ella que
alojan pernos y con pernos (20, 21) tensores verticales que tienen
sus extremos superiores sujetos de manera regulable a través de
dichos agujeros (76) mediante tuercas (42) superiores roscadas en
dichos extremos superiores sobre dicha plantilla (32) y tuercas (44)
inferiores roscadas en algunos de dichos pernos por debajo de dicha
plantilla (32), que suspenden dicha plantilla (32) en un segundo
nivel preciso y en una posición orientada ligeramente por debajo de
dicha primera posición, proporcionando cuerpos (64) de bloqueo
alrededor de algunos de dichos pernos (20, 21) y dichas tuercas (44)
inferiores roscadas debajo de dicha plantilla (32), vertiendo dicho
hormigón (68) sobre dichos pernos (20, 21) hasta un nivel al menos
ligeramente por encima de dicho primer nivel, permitiendo que dicho
hormigón (68) se endurezca, retirando dichas tuercas (42)
superiores, retirando dicha plantilla (32) para dejar de este modo
una ranura (70) en la superficie superior de dicha cimentación (10)
desde la cual se proyectan hacia arriba los extremos superiores de
dichos pernos (20, 21), determinando la cantidad en que dicha ranura
(70) se inclina con respecto a un plano deseado de dicha brida (80),
retirando dichos cuerpos (64) de bloqueo y ajustando dichas tuercas
(44) inferiores roscadas sustancialmente en todos dichos pernos (20,
21), para colocar las superficies superiores de sustancialmente
todas dichas tuercas (44) inferiores en un plano deseado, colocando
una lechada (32) endurecible de compresión elevada en dicha ranura
(70), colocando dicha brida (80) en dicha cimentación (10) con dicha
brida (80) alojada en dicha ranura (70) y soportada desde dichas
superficies superiores y con dichos extremos superiores de los
pernos (20, 21) alojados a través de dichos agujeros (76) en dicha
brida (80) en el extremo inferior de dicha torreta (74), roscando
dichas tuercas (42) superiores en los extremos superiores de dichos
pernos (20, 21) sobre dicha brida (80) y apretando ligeramente
dichas tuercas (42) superiores hacia abajo sobre dicha brida (80),
permitiendo que dicha lechada (82) se endurezca y, a continuación,
apretando dichas tuercas (42) superiores hacia abajo a lo largo de
dichos pernos (20, 21) y contra dicha brida (80).
4. Cimentación de pilotes sin tensión que incluye
una estructura de cimentación vertical hueca de material (68)
cementoso que incluye extremos superiores e inferiores, al menos un
conjunto de pernos (20, 21) tensores verticales,
circunferencialmente separados, encastrados en dicha cimentación
(10) cilíndrica y separados de la misma con unos extremos inferiores
de dichos pernos anclados a un anillo (22) anular de anclaje
encastrado y que se extiende en una parte inferior de dicha
cimentación cilíndrica y proyectándose hacia arriba los extremos
superiores roscados desde dicho extremo superior de dicha
cimentación cilíndrica, estando dichos pernos (20, 21)
sustancialmente recubiertos contra la adhesión de dicho material
cementoso a los mismos, una brida (80) de base asentada de manera
estanca sobre dicho extremo superior de dicha cimentación cilíndrica
y teniendo agujeros circunferencialmente separados formados a través
de la misma, a través de los que se alojan de manera deslizante
dichos extremos superiores roscados, y una pluralidad de tuercas
(42) roscadas en dichos extremos superiores roscados y apretadas
hacia abajo en dicha brida (80) de base lo suficiente para colocar
dichos pernos (20, 21) bajo una gran tensión y, de este modo, dicha
cimentación (10) cilíndrica, bajo una gran compresión posterior,
completamente sobre dicha cimentación (10) cilíndrica, incluyendo
dicha cimentación cilíndrica superficies interiores y exteriores
longitudinalmente corrugadas adyacentes a y adheridas de manera
estanca por tubos (12, 14) corrugados metálicos interior y
exterior.
5. Cimentación de pilotes según la reivindicación
4, que incluye una torreta (74) que tiene un extremo inferior,
incluyendo dicho extremo inferior de torreta al menos una parte del
mismo anclada a dicha brida (80) de base, estando sometida dicha
torreta (74) a fuerzas de vuelco laterales máximas predeterminadas
que operan por la altura de dicha torreta, para ejercer una fuerza
hacia arriba máxima predeterminada en dicha parte de extremo
inferior, siendo dicha gran compresión posterior superior a dicha
fuerza hacia arriba.
6. Cimentación de pilotes según la reivindicación
5, en la que dicho extremo superior de dicha cimentación incluye una
ranura (70) circunferencial de abertura hacia arriba formada en el
mismo hacia arriba, a través de la cual se extienden los extremos
superiores de dichos pernos (20, 21) de anclaje, estado dicha brida
(80) perfectamente asentada en dicha ranura (70) en dicho extremo
superior y los extremos superiores de dichos pernos (20, 21) de
anclaje ligeramente alojados de forma deslizante hacia arriba a
través de los agujeros (76, 78) en la brida (80) de base.
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