Pilotes FINAL

"AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN"

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL

CURSO: ESTRCUTRAS Y CARGAS

DOCENTE ANTINORI, CHÁVARRY,. Ing. Erlyn Giordany Salazar Huamán.

INTEGRANTES

CIMENTACION ES CON PILOTES ESTRUCTURAS Y CARGAS

o ANTINORI ORTIZ, Luis Rafael. o CHÁVARRY GRADOS, Diana. o CHÁVEZ RUBIO, Alexander. o ZAMBRANO TELLO, Milagros.

CIMENTACIONES CON PILOTES

ÍNDIC E RESUMEN ............................................................................................................ ................................ 3 ABSTRACT OR SUMMARY............................................................................................................. ...... 4 KEY WORDS................................................................................................................. ........................ 5 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. ................................ 7 OBJETIVOS............................................................................................................ ............................... 8 OBJETIVO GENERAL: ....................................................................................................................... 8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ................................................................................................................ 8 MARCO TÓRICO ............................................................................................................................... ... 9 CIMENTACION................................................................................................... .............................. 9 TIPOS DE CIMENTACIÓN................................................................................................... ............ 11 CLASIFICACION GENERAL DE LAS CIMENTACIONES: ................................................................... 12 I.

CIMENTACIONES

SUPERFICIALES

.....................................................................................

12

a)

Zapatas:........................................................................................................ .....................

12

b)

Cimientos

corridos:........................................................................................................ ...

14

c)

Losas

de

cimentación:

...................................................................................................... 14 II.

CIMENTACIONES

PROFUNDAS:

........................................................................................ Cimentación

15

por

pilares:

.................................................................................................. Cajones

de

a) 16

b)

cimentación:

..................................................................................................

17

c)

Cimentación

por

pilotes:

.................................................................................................. 18 CIMENTACION CON PILOTES: ....................................................................................................... 20 I. HISTORIA ........................................................................................................................ ... 20 II. PILOTES ........................................................................................................................ ..... 21 III. FUNCION DE LOS ............................................................................................ 22

PILOTES

IV. CONDICIONES QUE REQUIEREN LA CIMENTACIÓN CON PILOTES .............................. 22 V. TIPOLOGIA: ....................................................................................................................... 23 VI. PILOTES MÁS USADOS .................................................................................................. 54 VII. ELECCIÓN DEL TIPO ..................................................................................... 59 VIII. CAPACIDAD DE RESISTENCIA ................................................................ 60

DE

DE UN

PILOTE PILOTE

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ......................................................................................... 61 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................................................... 62 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... .............................. 63

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CIMENTACIONES CON PILOTES

RESUME N Al encontrarse en una zona donde se llevará a cabo la construcción de una estructura se proseguirá a estudiar el suelo y el subsuelo y con ello poder identificar el tipo de cimentación que se utilizará, seguidamente aplicaremos conocimientos teóricos para la determinada cimentación la cual soportara

y

transmitirá las cargas de dicha estructura de manera eficaz. Supongamos el caso que se nos solicite seguridad estructural muy alta pues sin lugar a duda optaremos por cimentación con

pilotes aunque son económicamente muy

elevados esto se dará de acuerdo al tipo de fabricación pero son mucho más resistentes a fuerzas sísmicas y a fuerzas del viento Es por ello importante el conocimiento teórico: pilote, tipos de pilotes, resistencia de un pilote, etc. para ser llevado a la práctica.

La poca aplicación de cimentaciones profundas ha llevado a que la mayoría de ingenieros no estén familiarizados con el diseño de los mismos, mucho menos con las consideraciones geotécnicas y estructurales que se deben tener en cuenta al momento del diseño. Lo normal es encontrar diseños típicos que se repiten una y otra vez, dejando de lado la ciencia que conlleva a una optimización y diseño eficiente de los pilotes.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

ABSTRACT OR SUMMARY Being in an area where they carry out the construction of a structure will continue to study the soil and subsoil and thus able to identify the type of foundation that is used, then apply theoretical knowledge to the specific foundation which would support and transmit said structure loads effectively. Suppose the case that can not ask for very high structural safety undoubtedly opt for Piling although economically it will be very high depending on the type of production but are much more resistant to seismic forces and wind forces it is why important theoretical knowledge: a piling, pile types, resistance of a pile, etc. to be implemented.

The limited application of deep foundations has led to most engineers are not familiar with the design of the same, much less with the geotechnical and structural considerations that must be taken into account when designing. You will usually find typical designs that are repeated again and again, leaving aside the science that leads to optimization and efficient design of the piles.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

K EY WORDS   

    

   

 

  

Subsuelo: Capa o capas de terreno que están debajo de la superficie terrestre o la tierra cultivable. Solado: Revestimiento de un piso con ladrillos, losas u otro material. Erosión: es el desgaste que se produce en la superficie de un cuerpo por la acción de agentes externos (como el viento o el agua) o por la fricción continua de otros cuerpos. Punzonamiento: Es un esfuerzo producido por tracciones en una pieza debidas a los esfuerzos tangenciales originados por una carga localizada en una superficie pequeña de un elemento bidireccional de hormigón, alrededor de su soporte. Pilotaje: Sistema de cimentación profunda de tipo puntual que consiste en clavar pilotes en el terreno buscando siempre el estrato resistente, a fin de soportar las cargas transmitidas por el edificio Densificación: es el aumento o disminución de densidad (variación de densidad) Asentamientos: Acción y efecto de asentar o asentarse. Estrato: Capa paralela y superpuesta a otras que forma los terrenos sedimentarios, y en do nde pueden encontrarse los yacimientos de fósiles. Napa freática: es una acumulación de agua subterránea que se encuentra a una profundidad relativamente pequeña bajo el nivel del suelo. Hincharse: Hacer que aumente de volumen algún objeto o cuerpo, llenándolo de aire u otra cosa Recalce: Sistema de apoyos que permiten aumentar la resistencia de un cimiento existente o reconstruirlo. Corrosión; se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Hincar: Clavar o meter una cosa con punta en otra ejerciendo una presión. Hormigón: Mezcla de materiales inertes formados a base de piedras menudas con aglomeran tes y agua. Se emplea en la construcción. Hormigón armado Estructura que se obtiene reforzando el hormigón con barras de acero. Hormigón pretensado Hormigón armado que ha sido sometido previamente a tensi ones en la zona en que se prevén esfuerzos detracción considerable. Presión admisible.- Máxima presión que la cimentación puede transmitir al terreno sin que ocurran asentamientos excesivos (mayores que el admisible) ni el factor de seguridad frente a una falla por corte sea menor que el valor indicado en el numeral 3.5.

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CIMENTACIONES CON PILOTES    



Suelo colapsable.- Suelos que al ser humedecidos sufren un asentamiento o colapso relativamente rápido, que pone en peligro a las estructuras cimentadas sobre ellos Creosota.- es un compuesto químico derivado del fraccionamiento de alquitranes procedentes de la destilación de carbones grasos, preferentemente a temperaturas comprendidas entre 900 y 1200 °C Martinete.- Máquina empleada para hincar pilotes en un terreno. Mandril.- Soporte interno temporal insertado en una funda de paredes delgadas y que recibe el impacto durante la hinca, se retira posteriormente si se vierte el hormigón. Azuche.- Puntera situada en el extremo inferior de un pilote para evitar que éste sea dañado al perforar el terreno.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

INTRODUCCI ÓN El diseño de las cimentaciones con pilotes es considerado un “arte” en vista de las incertidumbres implícitas al trabajar con las condiciones del subsuelo Los pilotes son miembros estructurales hechos de acero, concreto y/o madera y son usados para construir cimentaciones, cuando son profundas y cuestan más que las cimentaciones superficiales. A pesar del costo, el uso de pilotes es a menudo necesario para garantizar la seguridad estructural. Cuando el suelo situado al nivel en que desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o comprensible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes Muchas veces ha surgido la incertidumbre de predecir el comportamiento y la capacidad de carga de pilotes en suelos granulares y cohesivos los mecanismos no han sido aun totalmente entendidos y tal vez nunca lo sean. A pesar de las numerosas investigaciones, tanto teóricas como experimentales Hoy en día las características de la edificación y la necesidad de estructuras con mayores solicitaciones, llevan a que la utilización de sistemas de cimentación profunda sea cada vez más usual, siendo en determinadas zonas de nuestro país prácticamente la única solución debido a las limitaciones del terreno. Dado que existe mucha incertidumbre aún sobre el comportamiento de los pilotes y la bibliografía especializada es escasa, se ha visto necesario investigar, recoger y ordenar la información dispersa en diferentes documentos es por esto que en el presente trabajo se dará a conocer las principales características, conceptos básicos, tipos y la clasificación de cimentación con pilotes.

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OBJETIV OS

OBJETIVO GENERAL: 

Desarrollar una teoría entendible para obtener una conceptualización óptima sobre una cimentación con pilotes, dando a conocer los tipos de y los métodos de ejecución.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Tener conocimiento sobre el porqué y cuando utilizar cimentaciones con pilotes.  Identificar las ventajas y las desventajas que contrae la cimentación con pilotes.  Adquirir nuevos conocimientos acerca de cimentaciones profundas.

MARCO TÓRICO CIMENTACION Se llama cimentación al elemento estructural que transmite las cargas de la columna y muros al terreno. La resistencia del suelo es menor que la resistencia del concreto, por ello, la cimentación tiene mayor área que su respectiva columna o muro para así reducir los esfuerzos que se transmiten al terreno. El terreno debe trabajar bajo una carga tal que no se altere su estado de equilibrio, o sea, que no se produzcan deformaciones o asentamientos perceptibles que repercutan en los diferentes elementos de la estructura, produciéndoles tensiones parásitas para las cuales han sido diseñados. Si una columna se asienta más o menos que otra adyacente, la diferencia genera esfuerzos que pueden ocasionar daños en los elementos estructurales y no estructurales. La carga de trabajo del terreno debe determinarse por medio de experiencias y sondajes a cargo de un especialista en “Mecánica de Suelos”. En la siguiente tabla se presentan algunos valores aproximados de la carga de trabajo para diferentes tipos de terreno. Estos se utilizan solamente para diseños preliminares.

1. 2. 3. 4.

5.

6.

Tipo de Suelo diorita, gneis. Rocas macizas: granito, Rocas laminadas: esquistos, pizarra. Rocas sedimentarias: caliza, arenisca. Cascajo, gravas o gravas arenosas (GW ó GP) Compactas Mediamente compactas (Lima) Sueltas Arenas o arenas con grava bien graduadas (SW) Compactas Mediamente compactas Sueltas Arenas o arenas con grava mal graduada (SP) Compactas Mediamente compactas Sueltas

qs 2 (kg/cm 10 ) 0 40 15 5 4 3 3.7 5 3 2.2 3 2.5 0 1.7

7.

Gravas sienosas o grava- arena- sieno (GM) Compactas Mediamente compactas Sueltas 8. Arenas sienosas o arena- sieno (SM) 9. Gravas arcillosas o arenas arcillosas (GC – SC) 10. Suelos inorgánicos, sienos, arenas finas (ML-CL) 11. Arcillas inorgánicas plásticas, arenas diatomíceas, sienos elásticos (CH-MH) Tabla de Cargas de trabajo para diversos tipos de suelo. (Harmsen & Mayorca, 1995)

2.5 0 2 1.5 2 2 1 1

TIPOS DE CIMENTACIÓN El tipo de cimentación apropiado para cada situación depende de varios factores entre los cuales se tiene:

1. 2. 3. 4.

La resistencia y compresibilidad de los estratos del suelo. La magnitud de las cargas de las columnas. La ubicación de la napa freática. La profundidad de cimentación de las edificaciones vecinas.

En la siguiente figura se muestran los diferentes tipos de cimentación: zapata de muro o cimiento corrido, zapata aislada, zapata combinada, zapata conectada, zapata sobre pilotes y zapatas continuas, solados o plateas.

Figura 1: Diferentes tipos de cimentaciones. (Harmsen & Mayorca, 1995)

CLASIFICACION GENERAL DE LAS CIMENTACIONES: I.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES “Son aquellas en las cuales la relación Profundidad / ancho (Df / B) es menor o igual a cinco (5), siendo Df la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma. Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentación”. (RNE, 2012) Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

a) Zapatas: Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama zapata conectada. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata combinada.

-

Zapatas aisladas.

CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 2: Zapata aislada.

-

Zapatas conectada.

Figura 3: Zapata conectada.

-

Zapatas combinadas.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 4: Zapata combinada.

b) Cimientos corridos: Elemento colocado en posición horizontal, el cual transmite parte del peso total de toda la edificación al suelo.

Figura 5: Cimiento corrido.

c) Losas de cimentación: Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros o columnas. Cuando

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CIMENTACIONES CON PILOTES las cargas del edificio son tan pesadas o la presión admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas individuales van a cubrir más de la mitad del área del edificio, es probable que la losa corrida sea más económica que las zapatas.

Figura 6: Losa de cimentación.

II.

CIMENTACIONES PROFUNDAS: “Son aquellas en las que la relación profundidad /ancho (Df / B) es mayor a cinco (5), siendo Df la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma. Son cimentaciones profundas: los pilotes y micro pilotes, los pilotes para densificación, los pilares y los cajones de cimentación. La cimentación profunda será usada seguridad indicados en el numeral 3.4 o cuando los asentamientos cuando las cimentaciones superficiales generen una capacidad de carga que no permita obtener los factores de generen asentamientos diferenciales mayores a los indicados en el numeral 3.2. Las cimentaciones profundas se pueden usar también para anclar estructuras contra fuerzas de levantamiento y para colaborar con la resistencia de fuerzas laterales y de volteo. Las cimentaciones profundas pueden además ser requeridas para situaciones especiales tales como suelos expansivos y colapsables o suelos sujetos a erosión. Algunas de las condiciones que hacen que sea necesaria la utilización de cimentaciones profundas, se indican a continuación:

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CIMENTACIONES CON PILOTES a) Cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débiles para soportar la carga transmitida por la estructura. En estos casos se usan pilotes para transmitir la carga a la roca o a un estrato más resistente. b) Cuando están sometidas a fuerzas horizontales, ya que las cimentaciones con pilotes tienen resistencia por flexión mientras soportan la carga vertical transmitida por la estructura.

c) Cuando existen suelos expansivos, colapsables, licuables o suelos sujetos a erosión que impiden cimentar las obras por medio de cimentaciones superficiales. d) Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas en el mar, y losas de sótanos debajo del nivel freático, están sometidas a fuerzas de levantamiento. Algunas veces se usan pilotes para resistir dichas fuerzas.” (RNE, 2012)

Según el Reglamento Nacional de Edificaciones se clasifican en:

a) Cimentación por pilares: Los pilares son elementos estructurales de concreto vaciados “in situ” con diámetro mayor a 1,00 metro, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado.

-

Capacidad de carga:

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CIMENTACIONES CON PILOTES La capacidad de carga de un pilar deberá ser evaluada de acuerdo a los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de pilotes. Se tomará en cuenta los efectos por punta y fricción.

Figura 7: Cimentación por pilares.

b) Cajones de cimentación: Los cajones de cimentación son elementos estructurales de concreto armado que se construyen sobre el terreno y se introducen en el terreno por su propio peso al ser excavado el suelo ubicado en su interior. -

Capacidad de carga La capacidad de carga de un cajón de cimentación deberá ser evaluada de acuerdo a los mismos métodos estáticos utilizados en el cálculo de zapatas o pilares y dependerá de la relación profundidad /ancho (Df / B) si es menor o igual a cinco (5) se diseñará como cimentación superficial, si es mayor a cinco (5) se diseñará como un pilar.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 8: Cajones de cimentación.

c) Cimentación por pilotes: Los pilotes son elementos estructurales hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentación en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales. -

Capacidad de carga del grupo de pilotes a) En el caso de un grupo de pilotes de fricción en arcilla, deberá analizarse el efecto de grupo. b) En el caso de pilotes de punta apoyados sobre un estrato resistente de poco espesor, debajo del cual se tiene un suelo menos resistente,

debe

analizarse

punzonamiento de dicho suelo.

la

capacidad

de

carga

por

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 9: Cimentación con pilotes.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

CIMENTACION CON PILOTES: I. HISTORIA Los ejemplos más antiguos de pilotes están en Efeso, ahora Oeste de Turquía, donde se construyó un gran templo entorno al año 600 a.c. que sigue conservando su cimentación original de pilotes de madera. Cerca de Rochester, las excavaciones de una vieja vía romana reveló la existencia de pilotes de madera de 1900 años de antigüedad en excelentes condiciones de mantenimiento (Haldeman, 1982). Desde el imperio romano quedó bien establecido el uso de troncos de árboles como pilotes; los detalles de las cimentaciones piloteadas fueron descritos por Vitrubio en el año 58 D.C. Probablemente, los pilotes de madera son el tipo que más se usa en todo el mundo. Pero los ejemplos históricos son muchos. Veamos algunos:  El viejo puente de Londres se cimentó en 176 sobre tajamares de piedra apoyados sobre pilotes de olmo que duraron 600 años (Nash, 1981). Se empezó a construir sobre a partir del siglo IX. La capa superior del fondo de la laguna de Venecia está constituida por arena y fango, lo que no ofrecía ningún apoyo a posibles construcciones. Ante esa incapacidad de carga del terreno, se optó por clavar en el fondo un conjunto de pali, o troncos de roble, aliso o alerce, hasta llegar a la capa de arcilla más profunda. La longitud de estas estacas oscila entre 2 y 4 m, pero su disposición es siempre la misma, en círculos concéntricos o en espiral. Sobre esta base se coloca una plataforma de vigas entrecruzadas sobre la que se apoya la construcción tradicional que utiliza materiales muy ligeros. 

En Venecia puede haber muchísimos pilotes, como en el caso de la iglesia de la Salute (más de I millón) o menos, como en el del puente del Rialto (1 0.000).

 En 1902 se reconstruyó la torre del Campanile de Venecia sobre los mismo pilotes de madera de 1000 años de antigüedad, todavía en excelente estado (Haldeman, 1982).  El casco antiguo de la ciudad de Ámsterdam se apoya sobre alrededor de once millones de pilotes de madera, única manera de construir sobre el terreno de turba que se extiende a ambos lados del río Amstel. Estos pilotes de madera, de encina

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CIMENTACIONES CON PILOTES traída de los Países Bálticos, descansan a su vez sobre una capa de arena situada a unos 20 metros bajo a superficie. 

En Ámsterdam destaca el enorme edificio del Palacio Real (1 648- 665) o el Ayuntamiento con cimentación a base de 13.600 pilotes de madera

 La catedral de San Isaac de San Petersburgo (1818- 1 868), el tercer edificio cupular más grande del mundo por su altura (1015 m) está apoyada sobre 24.000 pilotes de pino. En esta catedral pueden entrar 14.000 personas.  El puente de Brooklyn ,en Nueva York , descansa sobre cajas neumáticas formadas con pilotes 

Cúpula de Lousiana de 2120 m de diámetro que soporta 130000 metros cúbicos de hormigón y 18000 Tn de acero.



En el viadccto de Winnemuca (EEUU) de 300m de largo se usaron pilotes de madera que soportan 70 Tn

 Aeropuerto JF Kennedy

II.

PILOTES “Los pilotes son elementos estructurales hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentación en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales”. (RNE, 2012) Los pilotes son elementos que se emplean en suelos blandos para transmitir las cargas de las estructuras a una zona de capacidad portante más elevada. Pueden ser de madera, concreto simple, concreto armado, concreto pretensado y acero.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 10: Pilotes.

III.

FUNCION DE LOS PILOTES

 Trasmitir las cargas a estratos más firmes.  Son utilizados en estructuras marítimas costa afuera y en muelles  Alcanzar con las cimentaciones, profundidades sin peligro de erosión y socavación  Para consolidar o compactar suelos granulares como estructuras de retención o drenaje verticales

IV. CONDICIONES QUE REQUIEREN LA CIMENTACIÓN CON PILOTES La siguiente lista identifica algunas de las condiciones que requieren cimentaciones de pilotes. a) El estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura. b) Se quieren reducir o limitar los asientos del edificio.

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CIMENTACIONES CON PILOTES c) Existe peligro inminente de licuación de suelos, es decir, presencia de arenas sueltas y nivel freático alto. d) Presencia de suelos colapsables. e) La permeabilidad u otras condiciones del terreno impiden la ejecución de cimentaciones superficiales. f)

Las cargas son muy fuertes y concentradas.

g) Hay presencia de suelos expansivos, las cimentaciones con pilotes se consideran como una alternativa cuando éstos se extienden más allá de la zona activa de expansión y contracción. h) Las cimentaciones de algunas estructuras están sometidas a fuerzas de levantamiento. i)

Hay presencia de fuerzas horizontales, las cimentaciones con pilotes resisten por Flexión mientras soportan aún la carga vertical transmitida por la superestructura.

j)

Se quiere evitar los daños que puede sufrir una futura excavación a la cimentación de una edificación adyacente; en este caso el pilote lleva la carga de la cimentación debajo del nivel de excavación esperado.

k) Se desea proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos contra impactos de barcos u objetos flotantes.

V.

TIPOLOGIA:

a. Por su forma de trabajo: De acuerdo al mecanismo de transmisión de la carga al suelo, los pilotes se clasifican en: 1. Resistentes por efecto de punta: Se utilizan en aquellos terrenos en los que al existir, a cierta profundidad, un estrato claramente más resistente, las cargas del pilotaje se transmitirán fundamentalmente por punta. Se suelen denominar pilotes “columna”. 2. Resistentes por efecto lateral o fricción (fuste) :

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CIMENTACIONES CON PILOTES Son los pilotes que no alcanzan estratos resistentes y flotan en el estrato en el que se encuentran. Al no existir un nivel claramente más resistente al que transmitir la carga del pilotaje, éste transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del fuste. Se suele denominar pilotes “flotantes” 3. Resistentes por efecto lateral y por efecto de punta simultánea.

Figura 11: Pilotes por fuste – Pilotes por punta.

b. Por el tipo de material: Para la construcción de pilotes se podrán utilizar los siguientes materiales:

 PILOTES DE MADERA: Los pilotes de madera fueron los primeros en ser utilizados. Actualmente son usados en zonas en las que constituyen una alternativa adecuada, por economía y eficiencia frente al concreto y al acero. El pilote debe cortarse siguiendo exactamente las fibras de la madera, dirección en la cual ésta tiene mayor resistencia. Este tipo de pilotes son piezas de madera redonda o cilindrada, sumamente rectos, que normalmente, y principalmente en el caso de las cimentaciones, se mecanizan en punta para facilitar su introducción y empotramiento en el suelo Bajo muchas circunstancias, los pilotes de madera proporcionan cimentaciones seguras y económicas. Su longitud está limitada por la altura de los árboles

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CIMENTACIONES CON PILOTES disponibles; son comunes los pilotes de longitudes de 10 a 20m, en tanto que longitudes mayores no pueden obtenerse económicamente en todas las regiones. Los pilotes de madera se usan raramente y quedan destinados prácticamente a la compactación de arena. No resisten altos esfuerzos al hincarse, por lo tanto, su capacidad es generalmente limitada. Aunque los pilotes de madera pueden durar indefinidamente cuando están rodeados permanentemente por un suelo saturado, están sujetos a pudrirse arriba de la zona de saturación. En algunas localidades, pueden dañarse o destruirse por insectos como las termitas. En un ambiente marino, son atacados por varios organismos (insectos, larvas marinas, moluscos, etc.) y pueden ser dañados en pocos meses; y la parte que se encuentra arriba del nivel freático, es atacada por insectos. Para evitarlo la madera puede ser tratada con diversos químicos Para ello, se utilizan, dos métodos: la protección mecánica mediante recubrimiento del pilote y la protección química.

Figura 12: Pilotes de madera. Protección de los pilotes de madera Entre un gran número de sistemas para proteger los pilotes de madera de larvas marinas, dos de ellos han demostrado ser realmente eficaces: -

Protección mecánica mediante recubrimiento del pilote:

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CIMENTACIONES CON PILOTES La utilización de chapas de hierro, acero, zinc o cobre, cuidadosamente fijadas al pilote mediante clavos de cobre, ha permitido protegerlos durante un tiempo más o menos largo; sin embargo, estas chapas se corroen. A veces se ha recubierto los pilotes con clavos de hierro de cabeza ancha, preferentemente de forma cuadrada.

Figura 12: Protección mecánica mediante recubrimiento del pilote.

-

Protección química mediante creosota: Es el procedimiento más eficaz contra el Taret (Teredo Navails); sin embargo, los crustáceos, por ejemplo la lomnoria (Limnoria Térébrans) atacan la madera creosotada, pero los estragos no son importantes. La aplicación de creosota prolonga la duración de los pilotes (de 15 a 30 años y más).

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CIMENTACIONES CON PILOTES En ciertas aguas tropicales, extraordinariamente infectadas de gusanos marinos, los pilotes tratados han sido destruidos; no se puede decir, por tanto, que el tratamiento dedo a los pilotes de madera los inmunice totalmente contra los gusanos marinos, sobre todo en las regiones donde estos organismos son muy activos. Los pilotes tratados quedan protegidos contra la putrefacción, incluso en lugares sometidos a alternancias de sequía y de humedad. Un pilote de madera, convenientemente tratado, dura más tiempo que un no tratado sometido a las mismas condiciones. Los pilotes no se conservan si no están constantemente sumergidos en los mantos acuíferos y bien podados por encima. Un ejemplo de la conservación de los pilotes de madera, digno de consideración se ha obtenido cuando, en 1902, se hundió el Campanile de San Marcos de Venecia; los pilotes de cimentación, que había estado en servicio durante 1002 años, se encontraron en un estado de conservación tal que los constructores decidieron reconstruir el Campanile sobre los mismos.

Ventajas. Su utilización, presenta las siguientes ventajas: -

Son fáciles de manejar con respecto a cortes y extensiones a la longitud deseada.

-

Permanecen indefinidamente sin daño si están saturados con suelo saturado

-

Relativamente económicos dependiendo del tipo de madera

Desventajas: Su utilización, presenta los siguientes inconvenientes: -

-

No resisten altos esfuerzos al hincharse(capacidad limitada) Pueden tener daños en la parte superior e inferior de los pilotes

Son débiles cuando son elaboradas en un ambiente marino

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CIMENTACIONES CON PILOTES -

Soportan mal las variaciones de sequía y humedad, sin embargo trabajan bien cuando están permanentemente bajo agua.

-

Sus dimensiones están limitadas. La situación de pilotes carcomidos bajo una cimentación precisa de trabajos

subterráneos y de recalce de cimentaciones que son lentos y caros.

 PILOTES DE ACERO Los pilotes de acero son generalmente a base de tubos. Los pilotes tubulares se hincan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados, en muchos casos los tubos se llenan con concreto. La

inserción de pilotes de tubo puede efectuarse forzando la parte superior del

tubo con un martillo diésel / hidráulico o bien mediante las vibraciones utilizando un martinete vibratorio. Los tubos provistos de una placa situada en la parte inferior pueden insertarse internamente mediante un martillo de caída Resistentes a cargas de altas magnitudes y a esfuerzos cortantes y flexionantes considerables; pueden alcanzarse grandes profundidades con unión de piezas por roscado o soldadura. Su principal desventaja es que el área de la sección disminuye por efectos de la corrosión. Entre otras cosas, los pilotes de tubo de acero se utilizan para cimentar puentes, muelles y edificios .Asimismo, el pilote de tubo de acero forma parte esencial de los muros defensivos o de muros combinados y utilizados durante muchos años en obra de reparación de cimentaciones y proyectos en los que la altura de trabajo resultaba limitada. Se podrá usar secciones tubulares perfiles en doble U o H. Los pilotes de hacer de deben hincar con azuches (protecciones en la punta) adecuados. Longitud usual entre 15 a 60 m.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 13: Pilotes de acero.

Figura 13: Pilotes de acero - secciones. Ventajas: Su utilización, presenta las siguientes ventajas: -

Son fáciles de manejar con respecto a cortes y extensiones a la longitud deseada.

-

Pueden resistir altos esfuerzos de hincado.

-

Pueden penetrar en estratos duros.

-

Alta capacidad de carga.

-

Resistencia elevada a la compresión. ANTINORI, CHÁVARRY, CHÁVEZ, ZAMBRANO. 29

CIMENTACIONES CON PILOTES -

Posibilidad de alcanzar grandes profundidades mediante soldadura de unos elementos metálicos con otros.

-

Posibilidad de atravesar estratos resistentes.

Desventajas: Su utilización, presenta los siguientes inconvenientes: -

Relativamente costosos.

-

Alto nivel de ruido en el hincado.

-

Sujetos a corrosión.

-

Presentan la desventaja de disminuir su sección transversal por efecto de la

corrosión. Por ello se recubren con películas plásticas especiales colocadas en fábricas como medio de protección se los somete a una protección catódica por medio de una corriente eléctrica permanente.

 PILOTES DE CONCRETO: Los pilotes de concreto son los más ampliamente utilizados; pueden ser de concreto reforzado común o pre esforzado; aunque en su mayoría son de sección llena también pueden ser de sección hueca de menor peso, también pueden ser de sección circular, cuadrada, etc. Según el método de construcción y colocación que se utilice los pilotes de concreto pueden ser prefabricados e hincados a golpes o a presión o fundidos in situ en una excavación previamente realizada para la construcción del mismo.

Las dos categorías básicas: -

Pilotes de hormigón prefabricados: Podrá ser hormigón armado

(hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado y postensado. -

Pilotes de hormigón “in situ”: Se ejecutarán mediante excavación previa,

aunque también podrá realizarse mediante desplazamiento del terreno o con técnicas mixtas (excavación y desplazamiento facial).

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 14: Pilotes de concreto prefabricado.

Figura 15: Pilotes de concreto fabricado “in situ”.

 PILOTES COMPUESTOS: Las porciones superior e inferior de los pilotes compuestos están hechas de diferentes materiales, por ejemplo, los pilotes compuestos se fabrican de acero y concreto o de madera y concreto.

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CIMENTACIONES CON PILOTES Pilotes de concreto y acero: consisten en una porción interior de acero y en una porción superior de concreto colado en el lugar, este tipo de pilote es usado según la capacidad de carga requerida. Pilotes de concreto y madera: consiste en una porción inferior de pilote de madera debajo del nivel freático permanente y en una porción superior de concreto en cualquier la formación de juntas apropiadas entre dos materiales diferentes es difícil y por esa razón, los pilotes compuestos no son muy usados. Ventajas: -

Pueden ser terminados a cualquier

elevación.

-

Son fáciles de manejar con respecto a cortes y extensiones a la longitud deseada.

Desventajas: -

El factor económico son generalmente

costosas

-

Se pueden crear vacíos si el concreto se coloca rápidamente.

c. Por su modo de ejecución:  PILOTES PREFABRICADOS: Estos pilotes se introducen en el terreno hinchándolos en él, pudiendo realizarse con cualquiera de los materiales que aparecen en el esquema. Los más utilizados son los pilotes de hormigón armado, que son los que estudiaremos con mayor amplitud.

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CIMENTACIONES CON PILOTES Las secciones de pilotes de hormigón armado son:

Figura 16: Secciones de los pilotes. El hormigón ha de ser de alta calidad, puesto que se verá sometido a elevadas tensiones durante el transporte del pilote y durante la hinca. Su resistencia característica será superior a 350 kg/cm2 El pilote trabaja fundamentalmente a compresión y lleva armaduras longitudinales dispuestas una en cada vértice si la sección es poligonal y si la sección es circular. Asimismo se dispondrá de la armadura transversal necesaria dispuesta helicoidal, sujetando en posición a la armadura longitudinal.

Figura 17: Armadura del pilote. En el extremo inferior que va a ser hinchado, el pilote llevará un azuche de protección, que puede ser: un simple revestimiento de acero, plano, en punta cónica o piramidal cuando se hincha en suelos, o bien llevar un tocho cilíndrico de acero o elemento similar cuando debe atravesar terrenos con pedruscos u obstáculos duros.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 18: Azuche de los pilotes. Estos pilotes se hincan o clavan verticalmente sobre la superficie del terreno por medio de golpes, esto mediante un martinete, pala metálica equipada, maquinas a golpe de masas o con martillo neumático esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato resistente y se produzca el "rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por "punta", o de llegar a la profundidad de diseño, en caso de ser un pilote que trabaje por "fricción". Una vez hincado o clavado en el terreno, este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral, una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando más pilotes en las proximidades, pudiendo conseguir mediante este procedimiento, una consolidación del terreno. Es importante indicar que la operación de hincado o clavado del pilote debe de realizarse siempre de dentro hacia fuera. Están constituidos en toda su longitud mediante tramos ensamblables. Son relativamente caros ya que están fuertemente armados para resistir los esfuerzos durante el transporte y el clavado en el terreno.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

-

Pilotes prefabricados de hormigón armado e hincados:

Este tipo de pilotes presentan la ventaja de ser durables y además su forma y dimensiones son controladas por el constructor. Tienen generalmente forma cuadrada u ortogonal. Su longitud varía entre 10 y 20 m. alcanzando en casos extremos los 30 m. su dimensión transversal varía de 25 a 60 cm. y su peso es considerable. La armadura longitudinal debe diseñarse de forma que el pilote resista los esfuerzos propios de la construcción y los esfuerzos de acarreo, transporte y puesta en obra. Estos últimos se disminuyen aumentando el número de puntos de suspensión. La armadura transversal o puede estar constituida por estribos espirales helicoidales. El sunchado debe recargarse en los dos extremos del pilote para evita que falle por efecto de choques y por los golpes del martillo. Para la puesta en obra de los pilotes se usan dispositivos de enganche para sostenerlos durante el acarreo. Entre ellos se tiene: eslingas, pasadores, dientes de agarre, barras de elevación, etc. Durante el proceso de hincado se cubre la cabeza de los pilotes con un casco de protección para evitar la disgregación del concreto. El hincado puede hacerse con martillos e percusión, neumáticos o diésel, o con martillos vibratorios. Cada martillo tiene una fórmula para determinar la resistencia de pilote a partir del hundimiento correspondiente los últimos golpes.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 18: Pilotes armado e hincados.

-

prefabricados

de

hormigón

Pilotes prefabricados de hormigón armado y roscados:

La puesta en obra en este tipo de pilotes se efectúa por roscado mecánico. El mecanismo de roscado coge una parte del fuste del pilote que arrastra en rotación y desciende con el deslizándose entre dos guías verticales. Cuando llega al nivel del suelo se eleva sobre el fuste y se reinicia el roscado. Estos pilotes presentan la ventaja de una rápida instalación y puesta en obra lo que conlleva rendimientos elevados. Se hace uso de material ligero y pocos costos para la colocación, suprimiéndose los ruidos y vibraciones.

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CIMENTACIONES CON PILOTES Este tipo de pilotes tienen un campo de ampliación casi universal. Entre los principales se encuentran los pilotes roscados Grimaud. Ventajas: -

Pueden ser sometidos a un hincado de alto impacto.

-

Son resistentes a la corrosión

-

Pueden combinarse fácilmente con una superestructura de concreto.

Desventajas: -

-



Difíciles de ser cortados a la medida precisa.

Difíciles de transportar.

PILOTES FABRICADOS “ IN SITU”: Aquellos que se ejecutan perforando previamente el terreno y rellenado la excavación con hormigón fresco y las correspondientes armaduras. Los pilotes de extracción, perforados y hormigonados «in situ», constituyen una de las soluciones clásicas de cimentación a los problemas planteados bien por baja capacidad portante del terreno o bien por la necesidad de soportar grandes cargas transmitidas por la estructura a cimentar. Este tipo de pilote es normalmente capacitado para absorber combinaciones de esfuerzos verticales, horizontales y momentos flectores (por ejemplo, en estructuras de puentes), pueden soportar esfuerzos de flexión, como es el caso de contenciones de tierras mediante pilotes en línea (pantallas de pilotes). Pueden emplearse prácticamente en todo tipo de terrenos, con los útiles de perforación adecuados. Se sitúan aislados o en grupos, en diferentes disposiciones. Según Terrastest cimentaciones S.A Sus diámetros oscilan entre 450 y 2.200 mm, dependiendo del tipo de perforación, con profundidades máximas del orden de los 60 m. Bajo pedido pueden estudiarse la disposición de maquinaria que permita afrontar diámetros y profundidades mayores.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 19: Pilotes fabricados “in situ”.

 Hincados de desplazamiento: -

Con Azuche Se utilizan cuando los pilotes poseen diámetros pequeños (se considera entre 40 y 70 cm. aproximados) y el terreno es resistente pero poco estable. Se ejecuta la hinca con una entubación que posee un azuche de punta cónica o plana en su extremo inferior, la entubación puede ser metálica o de concreto.

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CIMENTACIONES CON PILOTES El azuche posee un diámetro exterior mayor en aproximadamente 5 cm. que el pilote, con la parte superior cilíndrica ya preparada para introducir en el extremo inferior de la entubación. Con golpes de maza o martillo se hinca desde la parte superior de la entubación y se encaja hasta la profundidad que se requiere para el pilotaje. Luego se extrae la entubación con la precaución de que quede un mínimo de concreto igual a 2 veces el diámetro interior; de esta manera se impide la entrada de agua por la parte inferior. La forma de extraer la entubación es con un golpe en la cabeza, logrando el efecto de vibrado del concreto.

Figura 20: Pilotes hinchados de desplazamiento con azuche.

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CIMENTACIONES CON PILOTES -

Con tapón de Gravas (apisonado) Este sistema se realiza por una hinca y entubación por golpe sobre un tapón de gravas u concreto, introducido antes en la entubación. El concreto se coloca en pequeñas tongadas y se va compactando hasta obtener un tapón que debe tener como mínimo tres veces el diámetro del pilote. Con la presión ejercida por las paredes del tubo se va progresivamente efectuando un desplazamiento lateral del terreno, llegando con el tubo hasta la profundidad calculada para el pilotaje. El golpe de maza desaloja el tapón del tubo y queda ensanchada la punta de los pilotes. Luego se coloca la armadura, se quita la camisa y se realiza la hormigonada por tongadas. Finalmente se apisona o se vibra para garantizar la continuidad del cuerpo del pilote. Se procede a extraer el tubo cuidando que quede un mínimo de concreto que deberá ser el doble de su diámetro interno, para impedir el ingreso de agua por la parte inferior de la entubación.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 21: Pilotes hinchados de desplazamiento con tapón de gravas.

La armadura, generalmente formada por barras longitudinales y u una espiral, es izada por medio de un cabrestante auxiliar y colocada en el interior de la tubería de revestimiento provisional, con holgura que permita el paso del pisón o maza por su interior. El hormigón se vierte, sin presencia de agua, en pequeñas cantidades y se golpea enérgicamente con el pisón. La extracción del tubo de revestimiento tiene lugar al mismo tiempo que el impacto del pisón sobre el hormigón, mediante un sistema sincronizado que excluye la posibilidad de toda discontinuidad en el hormigón del pilote. Los diámetros normales de este tipo de pilotes oscilan entre 40 y 60 cm siendo las longitudes más usuales hasta un máximo de unos 20 metros. Este tipo de pilote tiene la ventaja de no necesitar la extracción de tierras del interior.

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CIMENTACIONES CON PILOTES Tiene el inconveniente de los impactos en los edificios colindantes producidos por los golpes del pisón, así como la necesidad de revestimientos provisionales (lo que encasilla su dimensionamiento).

 De extracción: -

Con entubación recuperable (Perforados con entubación): Las fases de ejecución de este tipo de pilotes son para ambos similares, si bien, en el caso de que haya que dispones “camisa perdida” aparece una operación más en la ejecución del pilotaje. Esos pilotes se aplican en terrenos difíciles, con presencia de bolos y capas de roca. La entubación de introducirá en el terreno acompañando la excavación y siempre por delante de la misma, salvo en el caso de que haya que atravesar capas intermedias que obliguen al uso del trépano. La extracción de tierras se realiza por el interior de la tubería con cucharas.

Figura 22: Proceso de entubación recuperable.

ejecución

–

pilotes

con

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 23: Cucharas para la extracción de tierras.

Se tomarán las precauciones necesarias para evitar el desprendimiento de las paredes y se cuidará, especialmente, la limpieza del fondo de la excavación, antes del vertido del hormigón. En terrenos muy blandos y susceptibles de sifonamiento, durante la excavación se mantendrá el nivel de agua inferior de la entubación por encima del nivel freático. El hormigonado en presencia de agua se efectuara mediante un tubo Tremie. Ejecutaremos el hormigonado continuo; la primera capa de hormigón desplaza el agua hacia arriba y, a medida que vertemos más hormigón, la primera capa de hormigón va subiendo, al mismo tiempo que subimos el canal de hormigonado. Al finalizar el proceso de hormigonado, esa primera, mezcla se impurezas, nos la encontramos en la parte alta, la cual desmocharemos para ejecutar en encepado. Entre estos se tiene: pilote Simplex, pilote Express, pilote Vibro y pilote Franki.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 24: Llenado del pilote.

Los diámetros normales de estos pilotes pueden oscilar entre 40 y 125 cm. Las ventajas de este tipo de pilotes son: - Permitirnos trabajar en presencia de agua (debajo del nivel freático). - Conocemos qué tipo de terreno amos atravesando y sobre todo el terreno de

apoyo del pilote.

Tiene los siguientes inconvenientes: - Los golpes de trépano producen vibraciones en los edificios colindantes al solar. ANTINORI, CHÁVARRY, CHÁVEZ, ZAMBRANO. 44

CIMENTACIONES CON PILOTES - Extracción de fango y evacuación de los mismos.

- Necesidad de revestimientos auxiliares, tubos, etc.

 Pilotes excavados con la ayuda de lodos tixotrópicos sin entubación: Antes de hablar del sistema, definamos lo que es un lodo de perforación, agua densa, lodo tixotrópico o bentonita. Bajo esa denominación caben todos los líquidos y suspensiones que permiten mantener las paredes de perforación, facilitar la evacuación de los sedimentos y refrigerar los útiles de ataque del suelo o roca. La más utilizada de estas suspensiones e la “bentonita”, que es una arcilla con agua. Se denomina “tixotropía” a la propiedad de ciertos geles en virtud de la cual la agitación los convierte en líquidos. Son líquidos en movimiento y sólidos en reposo. Para la ejecución de este tipo de pilotes se sigue una técnica igual a la empleada en muros pantalla. Pueden adoptarse formas circulares o rectangulares o incluso en H o T. Es de aplicación en todo tipo de suelos, tiene posibilidad de grandes longitudes sin necesidad de un revestimiento provisional de paredes de la perforación y los diámetros empleados son diversos, pudiendo oscilar entre 60 y 260 cm.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 25: Proceso. La ejecución del pilote consta de las siguientes fases: -

Replanteo del pilote, según el radio. Ejecución de un murete-guía (de radio 15cm más que el pilote) que después

se derribará.

Figura 26: Sección.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

-

Se llena de bentonita ese “pequeño pozo” y con máquinas telescópicas. La bentonita impide el desmoronamiento de las paredes. Trabajan por rotación y percusión. A medida que vamos profundizando vamos llenando el pozo con bentonita.

-

Una vez conseguida la profundidad deseada se limpia el fondo de la perforación. Entonces tenemos el pozo lleno de bentonita.

-

Se suspende la armadura apoyada sobre el murete guía para que no se deslice.

-

Se hormigona con tubos Tremi, de abajo a arriba y como el hormigón es

más denso que la bentonita, ésta sube y se recupera en la parte alta, para decantarla, tamizarla y volverla a utilizar.

 Barrenados: -

Sin entubación (Pilote perforado a rotación). La perforación se realiza mediante una barrena introducida en el terreno a rotación, con extracción del mismo. Durante la excavación de las tierras las paredes no cuentan con ninguna entibación, por lo cual es esencial que la calidad del terreno garantice su permanencia. Todo pilote deberá estar por encima del nivel freático. Las fases de ejecución son: o

Perforación y extracción de las tierras mediante barrenado.

o

Limpieza de fondo y de las paredes de la excavación antes de la colocación de las armaduras y vertido del hormigón, al objeto de garantizar que n se produzcan desprendimiento de las paredes durante estos trabajos. El hormigonado se realizara n seco de forma contínua.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 27: Proceso. Los diámetros normales de estos pilotes son de 40 a 60 cm. Las ventajas de este pilotes son: rapidez de ejecución economía y ausencia de golpes. Los inconvenientes que presenta son: limitación de uso a los suelos coherentes perforarles en seco, dificultad de limpieza de las perforaciones, riesgo de desprendimientos e imposibilidad de uso con nivel freático alto. - Con hormigonado con el tubo central de la barrena (Pilotes perforados con barrena continua). En este tipo de pilote se utiliza una barrena de hélice continua que se introduce en el terreno sin extracción notable del mismo. Una vez alcanzada la profundidad requerida se procederá a la extracción de la barrena con las tierras alojadas en ellas y el hormigonado por bombeo a través del tubo central de la misma.

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CIMENTACIONES CON PILOTES El hormigonado se realizará en seco o bajo agua, de forma continuada, y seguidamente se introducirá la armadura en el hormigón fresco. El hormigonado a presión a través del cuerpo axial de la barrena permite, de forma controlada, la extracción de la misma, así como la expulsión del detrito de la perforación del pilote, asegurando la continuidad del fuste hormigonada.

Figura 28: Proceso.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 29: Llenado. Los diámetros normales de estos pilotes oscilan entre 40 y 60 cm. La profundidad máxima sin empales de la barrena continua es de 18 m. Empalmando barrena pueden conseguir 50-60 metros. Por el proceso de ejecución de estos pilotes es difícil conseguir su armad, aunque al menos llevarán armadura en su zona superior.

-

Este sistema tiene las siguientes ventajas: Permite conocer en cada momento las características de las distintas capas del suelo, pudiendo extraer dichas capas para efectuar ensayos. La maquinaria es poco voluminosa y no produce vibraciones en el suelo ni en edificios colindantes.

-

Posibilidad de su construcción en presencia de agua, ya que el

hormigonado a depresión a través de la barrena (al mismo tiempo se efectúa la extracción tierras) garantiza la continuidad del fuste. -

El hormigón se vibra al introducir la armadura recién vertido éste.

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CIMENTACIONES CON PILOTES Presenta el inconveniente de que hay que separar la cara exterior del pilote unos 10 cm de las medianerías (por imposibilidad de aproximación de la maquinaria empleada).

Ventajas: -

Relativamente baratos

-

Posible inspección antes de verter el concreto

-

Fácil de extender

Desventajas: -

Difíciles de empalmar después del fraguado.

-

Los ademes delgados pueden dañarse durante el hincado.

d. Por su sección: Según la sección transversal, los pilotes pueden ser:  Huecos o macizos: -

Cuadrados

-

Circulares

-

Poligonales

 En I o H

Algunas secciones típicas se muestran la siguiente figura.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 29: Secciones.

e. Por su perfil longitudinal: -De sección uniforme -Troncos cónicos -Escalonados -De bulbo Los de sección uniforme son los más comunes. Los troncocónicos permiten un fácil hincado pero tienen la tendencia a hundirse con el paso del tiempo, debido a su forma de cuña. Son pilotes que trabajan por fricción. Los pilotes escalonados, llamados también telescópicos, pueden construirse por tramos, para una más fácil ejecución. Por último, los pilotes de bulbo son los que presentan un ensanchamiento en la base, que mejora notablemente su resistencia por punta. Ver la figura siguiente.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 29: Por su perfil longitudinal.

Si bien los pilotes son piezas muy esbeltas, que alcanzan grandes alturas, en general no pandean salvo en casos excepcionales, como cuando el suelo que los circunda es excesivamente blando, por ejemplo las arcillas saturadas. En otros tipos de suelos, la experiencia ha demostrado que el soporte lateral que brinda el terreno es tan efectivo, que los pilotes en todo momento mantienen su estabilidad y alineamiento del fuste bajo las cargas de servicio, por lo cual se diseñan como columnas cortas, sin tomar en cuenta el efecto que la esbeltez ejerce sobre su capacidad resistente.

f.

Po el diámetro del pilote  Micro pilotes: Diámetro menor de 200 mm. Se emplean en obras de recalce.  Pilotes convencionales De 300 a 600 mm.

 Pilotes de gran diámetro

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CIMENTACIONES CON PILOTES Diámetro mayor de 800 mm. 

Pilotes pantalla De sección pseudo rectangular. 

VI.

Pilotes de sección en forma de cruz.

PILOTES MÁS USADOS Pilotes Frankl  FRANKI

El PROCESO

La ejecución de los pilotes Franki realizado con nuestros equipos adecuados es muy versátil y permite una gran variedad de posibilidades que lo torna atractivo para realizar pilotajes en todo tipo de obras. Las particularidades del proceso son:  hincado

Gran energía en el

El proceso FRANKI se inicia con el hincado del tubo FRANKI, dentro del cual se desliza un pesado pilón que permite el posterior hincado en los distintos tipos de suelos. La elevada potencia de hincado es obtenida por la gran altura de caída del pilón, la cual puede ser variable dependiendo de la resistencia de los suelos a hincar. Suelos de piedra de gran dimensión y otros obstáculos difíciles que a menudo se encuentran en el suelo pueden ser atravesados o apartados fácilmente con este sistema.  ensanchada

La base

Esta es la parte fundamental del sistema ya que al final del hincado se ensancha la base

creando

un

elemento

que

por

su

mayor

dimensión

aumenta

considerablemente la capacidad de carga del pilote obteniendo una misma capacidad de carga con profundidades menores que en otros sistemas. Este crecimiento de la capacidad de carga no resulta simplemente de un aumento de sección de la base sino sobre todo, de una mejora de las propiedades mecánicas del suelo que ha sido fuertemente compactado en torno a la base ensanchada.

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CIMENTACIONES CON PILOTES  seco

Hormigonado en

El hormigonado del fuste del pilote se ejecuta sin que el agua o el suelo puedan mezclarse con el hormigón. Su dosificación varía de 300 kg. a 450 kg. de cemento por metro cúbico, pero su compactación por un apilonamiento enérgico, da como resultado un hormigón compacto y homogéneo de elevada resistencia a la compresión. La resistencia del hormigón a 28 días está por encima de los 200 kg/cm2

Figura 30: Secuencia de la ejecución.  FRANKI  Versatilidad

VENTAJAS DEL PROCESO

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CIMENTACIONES CON PILOTES Este proceso permite distintas combinaciones en el tipo de fuste de los pilotes. Los mismos pueden ejecutarse aún con inclinaciones hasta 25º.  ejecución

Facilidad y rapidez de

Estos factores, que pueden ser decisivos en un emprendimiento constructivo, son posibles por la gran experiencia adquirida por los Técnicos de la empresa, así también por un gran número de equipos disponibles que permiten atender rápidamente las necesidades. Además, los materiales usados son simples y universales: piedra partida, canto rodado, arena, cemento y barras de acero que se hallan fácilmente en todo mercado de materiales de construcción.  Economía Los problemas del pilotaje se resuelven con opciones más económicas. Por ejemplo: -

Al usar diversos diámetros, se obtiene un coeficiente de uso (relación entre la

carga efectiva y la carga admisible) muy elevado. -

-

La acción del pilón es ejecutada con la compresión estrictamente necesaria. El llenado del fuste se interrumpe solamente al alcanzar la cota superior, de modo

que no existan cortes o enmiendas dentro del fuste del pilote.

Por su base ensanchada el pilote requiere una compresión menor La armadura empleada es muy reducida y sólo se usa la imprescindible para el

trabajo estructural del pilote.  Seguridad

Los pilotes del sistema FRANKI ofrecen un elevado coeficiente de seguridad porque: 

Usan al máximo la capacidad mejorada del terreno por el proceso.



La carga de trabajo del hormigón es baja e inferior a la que permite su dosificación y su ejecución.



En el hincado, el pilote no puede quebrarse como algunos pilotes premoldeados, porque el esfuerzo lo resiste el tubo FRANKI.



La base ensanchada trabaja como una zapata que se asienta en la profundidad y en un suelo fuertemente compactado.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

Figura 31: Armaduras de pilotes FRANKI.  franki

Tipos de pilotes

En el siguiente gráfico se muestran algunos tipos más requeridos de pilotes que pueden realizarse con el proceso FRANKI, aunque es posible estudiar otros modelos.

Figura 32: Tipos de pilotes FRANKI.

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CIMENTACIONES CON PILOTES PILOTE VIBROFRANKI El proceso FRANKI permite ejecutar distintos tipos de pilotes moldeados “in situ”, entre los cuales destacamos el pilote VibroFranki. Es un pilote moldeado “in situ” donde para el hincado del tubo-molde se hinca la cabeza del mismo con un martillo diesel o de caída libre. La extremidad inferior del tubo está cerrada por una chapa metálica especial (marmita) para impedir la entrada de suelo y agua en el interior del tubo. La chapa de cierre luego es perdida. Al llegar a la cota prevista por previsión estática, se levanta el martillo, se introduce la armadura en el interior del tubo-molde y enseguida, se vierte el volumen de hormigón plástico necesario para todo el pilote. Un collar extractor dotado de vibradores es fijado al tubo-molde. La extracción es hecha continuamente, con acción simultánea de los vibradores. La característica principal es que este tipo de pilote no posee base ensanchada.

Figura 33: Pilote VibroFranki.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

VII.

ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE La elección final del tipo de pilote para una obra la dictan -Las condiciones del subsuelo. -Las características de hincado de los pilotes. -El probable comportamiento de la cimentación. -Las características de los estratos del subsuelo. -La longitud necesaria del pilote. -La topografía del lugar de trabajo. -La facilidad de instalación de la maquinaria. -El daño que se puede ocasionar a las construcciones vecinas. -La presencia del nivel freático. -Las características de la superestructura. -La experiencia en construcciones anteriores similares. -La economía las comparaciones económicas deben basarse en el costo de toda la cimentación y no únicamente en el costo de los pilotes. Por ejemplo, el costo de doce pilotes de madera con 18 toneladas de capacidad cada uno, puede ser menor que el de cuatro pilotes de concreto de 54 toneladas.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

VIII.

CAPACIDAD DE RESISTENCIA DE UN PILOTE La capacidad resistente de un pilote, referida a las cargas que soporta como miembro estructural, depende de la calidad de los materiales usados, el tipo de solicitación Impuesta y las dimensiones de su sección transversal. Como criterio general, la siguiente tabla da los valores promedio de las cargas de servicio para algunos pilotes y su longitud usual.

Figura 34: Capacidad portante – Longitud usual. En todos los casos, H corresponde a la altura enterrada del pilote, en contacto con el suelo. La figura siguiente da algunos valores promedio de la capacidad portante de los diferentes tipos de pilotes.

Figura 35: Longitud usual.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS La cimentación con pilotes se debe utilizar en situaciones tales como: 

Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo (resistencia del suelo).

 Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asentamientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.  Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.  Cuando la edificación está situada sobre agua o con la napa freática muy cerca del nivel de suelo.  Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción. Aquí tenemos varios casos:  En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.  En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.  Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles.

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CIMENTACIONES CON PILOTES

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  Se logró explicar con palabras precisas la cimentación con pilotes e identificar que pilote utilizar con que técnica de acuerdo al tipo de suelo que se nos presente  Se conoce desde ya que es un pilote tipos y funciones de estos.  Con la información brindada sabremos que cimentación utilizar. Se recomienda que debemos de tener un estudio de suelos y la resistencia del mismo para poder determinar si es o no necesario la utilización de una cimentación con pilotes. Adicional a esto la cimentación es costosa pero es más segura que una cimentación superficial debido a los esfuerzos, fuerzas del viento, fuerzas sísmicas y vibraciones que es capaz de soportar. Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el caso. Con un terreno mediocre en superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral será menos importante cuanto más débiles sean las capas del terreno atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.

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