Cap5 Control de Calidad

8/3/2019 Cap5 Control de Calidad

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CONTROL DE CALIDAD Y MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA PILOTES DE CONCRETO

CAPITULO V

181

CAPITULO V: CONTROL DE CALIDAD Y MEDIDAS DE SEGURIDAD

PARA

PILOTES

DE

CONCRETO.

5.1 CONTROL DE CALIDAD

La calidad del proceso constructivo y la calidad de materiales, deben estar

sujetos a un control; esta actividad se realizará bajo el cargo del constructor

quien deberá hacer que se cumpla.

La calidad

es

un

conjunto

de

propiedades

y

características

de

un

producto

o

servicio que le dan la aptitud de satisfacer los requisitos expresados o tácitos,

por lo tanto, el control de la calidad estará basado en las normas, reglamentos y

documentos aplicables al contrato así como a las especificaciones propias del

mismo.

Dentro de las normas aplicables en nuestro país para el control de calidad

tenemos: ASTM (American Society for Testing and Materials), ACI (American

Concrete

Institute),

AWS

(American

Welding

Society),

API

(American

Petroleum

Institute), NOM (Norma Oficial Mexicana) y otras.

Para garantizar el control de calidad, es necesario que el constructor destine los

recursos básicos, que garanticen los procedimientos constructivos ideales,

además, se deben tener los recursos para realizar ensayos respectivos.

El responsable del control de calidad, deberá poseer experiencia en dicha rama.

En proyectos de gran magnitud, se necesita una cuadrilla topográfica,

inspectores y

laboratoristas

de

suelos

entre

otros;

este

personal

se

encarga

de

verificar las condiciones necesarias para la recepción y conformidad de la obra

ejecutada.




CAPITULO V

182

A continuación se describirán las características de los materiales comúnmente

empleados en la construcción de pilotes, así como las exigencias que se

requieren para el control de calidad del material y del producto terminado.

5.1.1 Acero de refuerzo

El acero de refuerzo debe satisfacer los requisitos de calidad establecidos en la

norma ASTM A615 para el tipo lingote, para varillas lisas, varillas corrugadas,

que se emplean para el refuerzo del concreto, además de la prueba de doblado

establecida

en

la

misma

y

por

consiguiente,

cumplir

con

las

características

físicas y químicas que se establecen en dichas normas. Entre otras normativas

que establecen requisitos para el acero de refuerzo están ASTM A 370‐97a, que

establece los métodos estándares de experimentación mecánica del acero;

ASTM 510‐96 específica los requisitos generales de las barras de acero al

carbono y ASTM A 617 describe las especificaciones en barras aceradas para el

concreto de refuerzo.

a) Características

Físicas:

Se refieren a la resistencia a la tensión, al diámetro, peso unitario, dimensiones

y espaciamiento de las corrugaciones, y el doblado.

Las varillas de esta norma se clasifican, conforme a su límite de fluencia

mínimo, en dos grados: 40 y 60. 9(ver tabla 5.1)

Tabla 5.1: Clasificación

del

Acero

Grado Fy

40 2800

60 4200

f y = Límite de fluencia




CAPITULO V

183

En la tabla 5.2 se presenta el número de designación, masas, dimensiones

nominales y requisitos de corrugación para refuerzo de concreto según lo

establecido por la norma ASTM 615.

Tabla 5.2: Número de designación para barras corrugadas, pesos nominales, dimensiones nominales y

requisitos de corrugado, según norma ASTM – A 615

N° de

designación

de barra

Peso

Nominal

Kg/m

Dimensiones nominales Requisitos de corrugado en mm

Diámetro

mm

Área de la

Sección

Transversal

cm

Perímetro

en mm

Espaciamiento

Promedio

máximo

Altura

Promedio

Mínima

Garganta

Máxima

en 12.5%

del

perímetro

Nominal

3 0.560 0.952 0.71 29.9 6.7 0.38 3.5

4 0.994 1.270 1.29 39.9 8.9 0.51 4.9

5 1.552 1.588 2.00 49.9 11.1 0.71 6.1

6 2.235 1.905 2.84 59.9 13.3 0.96 7.3

7 3.012 2.222 3.87 69.9 15.5 1.11 8.5

8 3.973 2.540 5.10 79.9 17.8 1.27 9.7

9 5.059 2.865 6.45 90 20.1 1.42 10.9

10 6.403 3.226 8.19 101.4 22.6 1.62 11.4

11 7.900 3.581 10.06 112.5 25.1 1.80 13.6

14 11.381 4.300 14.52 135.1 30.1 2.16 16.5

18 20.238 5.733 25.81 180.1 40.1 2.59 21.9

En la tabla 5.3 se presentan los valores mínimos de resistencia a fluencia, así

como los valores de máxima resistencia a la tensión para varillas de grado 40 y

60, como también los porcentajes mínimos de elongación.




CAPITULO V

184

Tabla 5.3: Requisitos de tensión, fluencia y elongación según norma ASTM – A 615

Grado 40 Grado 60

Máxima resistencia

a

la

tensión

valor

mínimo

PSI

(MPa) 70,

000

483

90, 000

621

Limite de fluencia mínimo PSI (Mpa)

40, 000

276

60, 000

414

Elongación en 8 pulgadas % mínimo

3 11 9

4, 5, 6 12 9

7 11 8

8 10 8

9 9 7

10

8

7

11 7 7

14 ‐ 7

En lo que respecta al doblado de las varillas, la norma ASTM A 615 establece los

requerimientos para el ensayo de las mismas, las cuales se detallan en la tabla

5.4

Tabla 5.4: Especificaciones del diámetro del pin para el ensayo de doblado,

según norma

ASTM

–

A

615

Número de designación de barra

Diámetro del vástago para ensayo

de doblado

Grado 40 Grado 60

3, 4, 5 4d* 4d*

6 5d* 5d*

7, 8 5d* 6d*

9, 10, 11 5d* 8d*

* d = diámetro de la varilla

Las muestras deben doblarse alrededor de un vástago, sin agrietarse en la parte

exterior de la zona doblada. La prueba debe realizarse a temperatura ambiente

y en ningún caso a menos de 16 grados centígrados.




CAPITULO V

185

b) Características Químicas:

Deberá

verificarse

que

en

análisis

de

la

colada

el

contenido

de

fósforo

no

exceda de 0.05% y que en el análisis del producto terminado no exceda de

0.0625%.

c) Muestreo:

Para los ensayos de tensión, doblado y determinación de las características

dimensionales y de la corrugación, se debe tomar una muestra de cada

diámetro por cada 10 ton. ó fracción, ó por cada embarque o entrega, lo que

sea menor.

Para

el

análisis

químico

de

la

colada

y

del

producto

terminado

se

debe tomar una muestra de la colada durante el vaciado y en varillas

representativas de dicha colada, respectivamente.

5.1.2 Soldadura

Cuando se utiliza acero de refuerzo mayores de 1” no se deben traslapar, sino

que

se

debe

soldarse

a

tope

o

unirse

mediante

un

dispositivo

roscado,

tipo

Dividag o similares.

Dentro de algunas normativas que rigen el control de calidad están: El código

estructural de soldadura de concreto reforzado (ANSI/AWS/D 1.4‐98); ASTM E

94‐93 menciona prácticas recomendadas para la experimentación de

radiografías en soldaduras; ASTM E 142‐92; describe métodos para el control de

calidad en las radiografías; ACI 439.3R‐91 especifica las conexiones mecánicas

para

las

barras

de

acero

de

refuerzo.

Antes del inicio de la soldadura se debe calificar al soldador en la posición y tipo

de soldadura a realizar. La calificación se realiza mediante un inspector

calificado quien dictaminará si el soldador es aceptado o rechazado.




CAPITULO V

186

En las soldaduras de acero de refuerzo es necesario realizar radiografías para

verificar la calidad de la soldadura, determinando si hay vacíos o si dicha

actividad ha generado destrucción en el acero de refuerzo.

5.1.3 Agua

El agua para la fabricación de los lodos de perforación y del concreto deberá ser

limpia, fresca y libre de materia orgánica e inorgánica, ácidos y álcalis, en

suspensión o solución, y de cualquier sustancia que pueda causar efectos

deletéreos

en

el

concreto,

en

cantidad

tal

que

puedan

afectar

la

calidad

y

durabilidad del lodo de perforación o del concreto. Se podrá obtener de fuentes

públicas o de pozos, pero no de las excavaciones.

Entre algunas normas que establecen requisito de control de calidad están:

NOM‐C ‐122‐1982: “Industria para la Construcción‐ Agua para concreto” y la

norma ASTM 685‐ 98a entre otras.

No deberá

utilizarse

agua

no

potable

para

elaborar

concreto,

a

menos

que

se

cumpla con las siguientes condiciones:

• Selección de las proporciones del concreto debe basarse en mezclas de

concreto utilizados de las mismas fuentes.

• Los cubos de mortero para pruebas, hechos con agua no potable, no deben

tener resistencias que varíen a los 7 y 28 días, en más de un 10% de la

resistencia de muestras similares hechas con agua potable o destilada. La

comparación

de

muestras

idénticas,

excepto

por

el

agua

de

mezclado,

elaborados y probados de acuerdo con la norma ASTM C ‐109 “Método de

prueba para esfuerzos de compresión de morteros de cemento hidráulico”.




CAPITULO V

187

En la tabla 5.5 se presentan valores que establecen los límites permisibles de

sales e impurezas que deben contener el agua necesaria para la elaboración de

lodos de perforación y el concreto.

Tabla 5.5: Valores característicos y límites máximos tolerables de sales e impurezas

para Aguas no Potables. 31

Impurezas

Límites en ppm

Cemento rico

en calcio

Cemento sulfato

resistente

Sólidos en suspensión:

En aguas

naturales

(limos

y

arcillas)

En aguas recicladas (finos de cemento y

agregados)

2000

50000

2000

35000

Cloruros, como CL*

Para otros concretos reforzados en ambiente

húmedo o en contacto con metales, como

aluminio, hierro galvanizado y otros similares**

700 1000

Sulfatos, como SO4 * 3000 3500

Magnesio, como Mg++* 100 150

Carbonatos, como CO2 600 600

Dióxido de

carbono,

disuelto

como

CO2

5

3

Álcalis totales, como Na+ 300 450

Total de impurezas en solución 3500 4000

Grasa y aceites 0 0

Materia orgánica (oxigeno consumido en medio

ácido) 150 150

Valor del PH No menos de 6 No menor de 6.5

* Las aguas que excedan los límites enlistados para cloruros, sulfatos y magnesio, podrán emplearse

si se demuestra que la concentración calculada de estos compuestos en el agua total de la mezcla,

incluyendo el agua de absorción de los agregados u otros orígenes, no excede dichos límites.

** Cuando se use cloruro de calcio (CaCl2) como aditivo acelerante, la cantidad de este deberá

tomarse en cuenta para no exceder el límite de cloruros que se muestran en la tabla.

31 Fuente: Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas; Norma Mexicana NOM‐122‐1982 Y ASTM C‐94.




CAPITULO V

188

5.1.4 Agregado fino

Se denomina

agregado

fino

a

la

arena

que

pasa

por

la

malla

9.52

mm.

(3/8”)

y

se retiene en la malla 0.15 mm. (# 100), puede estar formado por material

natural, natural procesado, una combinación de ambos o artificial.

Las normas que rigen en nuestro medio la calidad de los agregados finos son:

ASTM C – 33 y ASTM C – 136.

a)

Granulometría

En la norma ASTM C‐33 se describe los requisitos granulométricos del agregado

fino. La granulometría se determina mediante mallas que retienen la arena, en

la tabla 5.6 se detallan los porcentajes de arena que se retienen en las mallas

basadas en la Norma Mexicana (NOM‐C‐111‐1992).

Tabla 5.6: Requisitos granulométricos del agregado

fino basados

en

la

norma

ASTM

C –

33

Malla

Material retenido *

%

9.5 mm (3/8”) 0

4.75 mm (N° 4) 0 – 5

2.36 mm (N° 8) 0 – 20

1.18 mm (N° 16) 15 – 50

0.60 mm (N° 30) 40 – 75

0.30 mm (N° 50) 70 – 90

0.15 mm (N° 100) 90 – 98

* Acumulado

en

masa




CAPITULO V

189

♦ Requisitos de la granulometría

1) El módulo de finura debe estar comprendido entre 2.30 y 3.10, con una

tolerancia de +/‐ 0.20, con respecto al valor del módulo de finura empleado

en el diseño del proporcionamiento del concreto.

2) El retenido parcial de la masa total en cualquier malla no debe ser mayor de

45%. Pueden aumentarse los porcentajes del retenido acumulado de la masa

ensayada

en

la

malla

MO.300

(No

50)

y

MO.150

(No

100)

a

95

y

100%,

respectivamente, siempre y cuando el contenido de cemento sea mayor de

250 kg/m³ (2452 N/m³) para concreto con aire incluido, o mayor de 300

kg/m³ (2943 N/m³) para concreto sin aire incluido, o bien, supliendo las

diferencias del material que pase por esta malla, mediante la adición de un

material finamente molido y aprobado.

NOTA: Se considera concreto con aire incluido, aquel que tiene un contenido de

aire mayor de 3% fabricado con un cemento o aditivo inclusor de aire.

3) En el caso de que los agregados que pretendan emplearse, no cumplan con

las tolerancias indicadas en los incisos anteriores, pueden usarse siempre y

cuando se tengan antecedentes de comportamiento aceptables, en el

concreto elaborado con ellos, o bien, que los resultados de las pruebas

realizadas a estos concretos sean satisfactorias, en este caso, los agregados

se pueden usar siempre que se haga el ajuste apropiado al

proporcionamiento del concreto, para compensar las diferencias en la

granulometría.




CAPITULO V

190

b) Sustancias Nocivas

Los

agregados

finos,

pueden

contener

sustancias

o

elementos

nocivos

que

perjudican la trabajabilidad del concreto. Sin embargo, existen rangos

permisibles del contenido de sustancias nocivas en los agregados finos. (Ver

tabla 5.7).

Tabla 5.7: Límites máximos de sustancias nocivas en agregados finos32

Concepto Material retenido*

Grumos de arcillas y partículas deleznables 0.3

Carbón y lignito:

En

concreto

aparente

0.5

En otros concretos 1.0

Materiales finos que pasan la malla N° 200 en concreto:

Sujeto a abrasión 3.0**

En otros concretos 5.0**

Partículas de baja gravedad específica 1.0*

* En masa de la muestra total, en %

** En el caso de material fino que pasa la malla N° 200, si este es producto de la desintegración de rocas, los porcentajes límites se incrementan a 5 y 7%, respectivamente. Los materiales que rebasen estos

límites deben estar sujetos a la aprobación del usuario.

5.1.5 Agregado grueso

Se denomina agregado grueso a la grava, que es retenido en la malla 4.76mm

(N° 4), generalmente está constituido por cantos rodados, triturados o

procesados, rocas trituradas, escoria de alto horno, escorias volcánicas,

concreto reciclado o una combinación de ellos u otros.

32 Fuente: Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos

2001.




CAPITULO V

191

a) Granulometría

Al igual

que

en

agregados

finos,

los

agregados

gruesos

varía

su

granulometría

basada en la norma ASTM C – 33 (tabla 2 de dicha norma). En pilas y pilotes el

agregado máximo usual es de 19 mm. (¾”). En la tabla 5.8 se dan los requisitos

granulométricos para gravas desde 25 mm. (1”) hasta 9.5 (3/8”).

Tabla 5.8: Requisitos Granulométricos para el agregado grueso basados en la

norma ASTM C‐33. Tamaño

nominal

(mm)

37.5

(1 ½”) 25.0

(1”)

19.0

(3/4”) 12.5

(1/2”)

9.5

(3/8”)

4.75

(No.4) 2.36

(No.8) 1.18

(No.16)

25.0 a 12.5 100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5 ‐ ‐ ‐

25.0 a 9.5 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5 ‐ ‐

25.0 a 4.75 100 95 a 100 ‐ 25 a 60 ‐ 0 a 10 0 a 5 ‐

19.0 a 9.5 ‐ 100 90 a 100 20 a 65 0 a 15 0 a 5 ‐ ‐

19.9 a 4.75 ‐ 100 90 a 100 ‐ 20 a 55 0 a 10 0 a 5 ‐

12.5 a 4.75 ‐ ‐ 100 90 a 100 40 a 70 0 a 15 0 a 5 ‐

9.5 a 2.36 ‐ ‐ ‐ 100 85 a 100 10 a 30 0 a 10 0 a 5

Cuando

se

tengan

agregados

gruesos

fuera

de

los

límites

antes

indicados,

deberán procesarse para que satisfagan dichos límites. En el caso de aceptar

que lo agregados no cumplan dichos límites, deberá ajustarse el

proporcionamiento del concreto para compensar las deficiencias

granulométricas; por lo tanto, deberá demostrarse que el concreto fabricado

tiene un comportamiento adecuado.

La normativa que rige el empleo de los agregados en las mezclas de concreto es

la norma ASTM C 33.




CAPITULO V

192

b) Sustancias Nocivas

En

los

agregados

gruesos

los

límites

de

contenido

de

sustancias

nocivas,

no

deben perjudicar comportamiento satisfactorio del concreto. En aquellos casos

que no se tengan los agregados de la calidad indicada, se pueden someter a

métodos de limpieza de manera que puedan cumplir con los requisitos

establecidos en la tabla 5.9.

Tabla 5.9: Límites máximos de contaminación y requisitos físicos de calidad del agregado grueso

en porcentaje33

Elementos

A

B

C

D

E

F

G

Sulfato

de

sodio

Sulfato de

magnesio

Región de intemperismo moderado

No expuestos a la intemperie: zapatas de

cimentación, columnas, vigas y pisos

interiores con recubrimiento. 10.0

‐ ‐ 2.0

1.0

50 ‐ ‐

Pisos interiores, sin recubrimiento 5.0 ‐ ‐ 2.0 1.0 50 ‐ ‐

Expuestos a la intemperie: muros de

cimentaciones, muros de retención, pilas, muelles y vigas.

5.0 6.0*

8.0 2.0

0.5

50 12 18

Sujetos a exposición frecuente de

humedad:

pavimentos, losas de puentes, andadores, patios, pisos de entrada y estructuras

marítimas. 4.0 5.0 6.0 2.0

0.5

50 12 18

Expuestos a la intemperie concretos

arquitectónicos. 2.0 3.0 4.0**

2.0

0.5

50 12 18

Región de intemperismo apreciable

Losas sujetas a tráfico abrasivo: losas de

puentes, pisos, andenes y pavimentos:

Concreto arquitectónico. Otras clases de concretos. 4.0

8.0

‐

‐

‐

‐

2.0

2.0

0.5

1.0

50

50

‐

‐

‐

‐


2001.




CAPITULO V

193

A. Total de terrones de arcilla y partículas deleznables.

B. Partículas de roca sílice con masa específica menor de 2.4.

C. Suma de los conceptos anteriores.

D. Material fino que pasa la malla No.200.

E. Carbón y lignito.

F. Pérdida por abrasión.

G. Pérdida en la prueba de sanidad (intemperismo acelerado).

* Esta limitación se aplica a materiales donde la roca sílice alterada se encuentra como impureza, no es

aplicable al agregado grueso que es predominantemente de sílice alterada. La limitación del uso de tales

agregados se basa en el antecedente de servicio en donde se empleen tales materiales.

** En el caso de agregados triturados, si el material que pasa por la malla No.200 es del producto de la

pulverización de rocas exentas de arcilla y/o pizarras, este límite puede incrementarse a 3%.

c) Coeficiente volumétrico

El agregado grueso debe tener un coeficiente volumétrico no menor de 0.15,

conforme al método de prueba de la norma NOM C – 164.

5.1.6 Cemento

a) Tipos de cemento

La norma ASTM C–150‐98 establece cinco tipos de cementos. Además la norma

ASTM C ‐595: “Especificaciones estándar para cementos hidráulicos mezclados”;

ASTM C ‐845: “Especificaciones estándar para cementos hidráulicos expansivos”.

En

la

tabla

5.10

se

presenta

un

resumen

de

los

tipos

de

cemento

y

sus

usos.




CAPITULO V

194

Tabla 5.10: Tipos de cementos según la norma ASTM y la norma canadiense CSA34

Tipos de cemento Descripción y aplicaciones

Tipo I o normal Este

tipo

es

para

uso

general.

Entre

sus

usos

se

incluyen pavimentos y aceras, edificios de

concreto reforzado, puentes, etc.

Tipo II o moderado

Se usa cuando sean necesarias precauciones

contra el ataque moderado por los sulfatos, como

en las estructuras de drenaje, donde las

concentraciones de sulfatos en las aguas

subterráneas sean algo más elevadas que lo

normal, pero no muy graves.

Tipo III o de rápido

endurecimiento

Este tipo de cemento permite obtener con

rapidez elevadas

resistencias,

usualmente

en

una

semana o menos. Se usa cuando se tienen que

retirar los moldes lo más pronto posible, o cuando

la estructura se debe poner en servicio

rápidamente. Tipo IV o de bajo calor de

hidratación

Es para usarse donde el grado y la cantidad de

calor generado se debe reducir al mínimo.

Tipo V o resistente a los sulfatos. Este tipo de cemento se usa solamente en

concreto sujeto al efecto intenso de los sulfatos.

En la tabla 5.11 se detallan otros tipos de cemento Portland con características

especiales.

Tabla 5.11: Cemento Portland con características especiales35

Tipo de cemento Características

Cemento con inclusores de aire

En la especificación ASTM C 175 se incluyen los tres

tipos de cemento con inclusores de aire, con los

nombres de tipos IA, IIA, y IIIA. Corresponden en

composición a los tipos I, II y III, respectivamente de

la

especificación

ASTM

C

150;

sin

embargo,

tienen pequeñas cantidades de materiales inclusores de aire

mezclados con la escoria durante la manufactura.

34 Fuente: Norma ASTM C‐150

35 Fuente: Ídem anterior




CAPITULO V

195

Cemento Portland blanco

El cemento blanco se fabrica de acuerdo a las

especificaciones ASTM C 150 y C 175, la diferencia

principal entre

el

cemento

blanco

y

el

gris

es

su

color,

y se usa principalmente en elementos arquitectónicos

como paneles prefabricados, para fachadas, recubrimientos de terrazos, de estuco, pintura para

cemento y para concreto decorativo.

Cemento Portland de escoria

de altos hornos

Estos cementos pueden usarse en las construcciones

ordinarias de concreto, cuando las propiedades

específicas de otros tipos no se requieren. Sin

embargo, como condiciones opcionales pueden ser

de bajo calor de hidratación (MH), moderada

resistencia a los sulfatos (MS), o ambas; el sufijo

adecuado puede añadirse a la designación del tipo.

Cementos Portland puzolánicos

Los cementos Portland puzolánicos incluyen cuatro

tipos (IP, IP‐A, P y P –A) el segundo y el cuarto

contienen un aditivo inclusor de aire, como se

especifica en la norma ASTM C 595. Se usan

principalmente en estructuras hidráulicas grandes

como pilas de puentes y presas.

Cemento para

mampostería

Los cementos para mampostería se hacen de acuerdo

con los requisitos de las especificaciones ASTM C91 o

CSA A8. Son mezclas de cemento Pórtland, aditivos

para

incluir

aire

y

materiales

suplementarios,

seleccionados por su facilidad de producir

manejabilidad, plasticidad y de retener el agua a los

morteros para mampostería.

5.1.7 Aditivos

Es un material diferente del agua, de los agregados y del cemento, que se

emplea como complemento del mortero o concreto, y que se agrega a la

mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado, para modificar algunas de

las características del concreto. Los aditivos se encuentran en el mercado,

algunos pueden ser químicos y otros minerales los requisitos que deben cumplir

se establecen en las normas ASTM C 260‐98: “ Especificaciones para mezclas de

concreto armado con inclusores de aire; ASTM C 309‐98: “Especificaciones




CAPITULO V

196

estándar para uso de membranas de curado en el concreto”; ASTM C 494‐98a:

“Especificaciones estándar para uso aditivos químicos en mezclas de concreto”

y ASTM C 618‐99: “Especificaciones estándar para uso de aditivos minerales en

las mezclas de concreto”.

a) Inclusores de Aire

Cuando se prevea que los agregados puedan reaccionar con los álcalis del

cemento, o que el concreto estará sometido a condiciones climáticas severas y

extremas, o

a

exposición

severa

en

medios

de

alto

contenido

de

sulfatos,

es

recomendable la inclusión de aire en el concreto, en determinados porcentajes

que dependen del tamaño del agregado que se esté usando en la fabricación

del concreto. Este aditivo, generalmente líquido, se incorpora durante el

proceso de revoltura mediante el agua de mezclado.

b) Aditivos Minerales

Estos aditivos generalmente se presentan pulverizados, con finura mayor que la

del cemento, y sirven para mejorar las propiedades físicas del concreto fresco,

especialmente cuando se está usando agregados de granulometría diferente.

Estos aditivos se clasifican en tres tipos:

• Los químicamente inertes

• Los puzolánicos

• Los cementantes.

Los químicamente inertes son: la bentonita, la cal hidratada, el talco, los suelos

cuarzosos y los suelos calizos.




CAPITULO V

197

Los puzolánicos son: los materiales silíceos o sílico‐alumínicos, que en si no

poseen o poseen poco valor cementante, pero que finamente pulverizados y en

presencia de la humedad reaccionan con el hidróxido de calcio, a temperaturas

normales, formando un compuesto que posee propiedades cementantes.

Entre los puzolánicos se encuentran las ceñosas y vidrios volcánicos, las tierras

diatomáceas y algunas lutitas.

Los cementantes: son los cementos naturales, cales hidráulicas, los cementos de

escoria (mezclas de escoria de fundición con cal) y escorias de fundición de

hierro

granulado.

c) Membranas de Curado

La membrana de curado es un líquido que se aplica a la superficie del concreto

terminado, con el objeto de evitar la evaporación del agua y así garantizar su

presencia para la reacción con la misma. Deben satisfacer los requisitos de la

norma ASTM C 309 así como también la norma NOM C 81‐1981.

d) Aditivos químicos

Existe una variedad de aditivos químicos que pueden utilizarse en las mezclas

de concreto. El uso de estos aditivos, dependerá de las características que

presente el concreto. (Ver tabla5.12).




CAPITULO V

198

Tabla 5.12: Tipos de aditivos químicos36

Tipo Características Observaciones

I Reductores de agua

Disminuyen

la

cantidad

de

agua

de

mezcla

requerida para producir concreto de una

consistencia dada.

II Retardantes de fraguado

Prolonga el tiempo de fraguado y el desarrollo

de resistencia del concreto, sin modificar

necesariamente el contenido de agua de la

mezcla.

III Acelerantes de fraguado

Recorta el tiempo del fraguado y el desarrollo

de la resistencia del concreto, sin modificar

necesariamente la cantidad de agua de la

mezcla.

IV Retardantes y reductores de aguaProlonga el tiempo de fraguado y reduce la

cantidad de agua de mezcla requerida para

producir concreto de una resistencia dada.

V Acelerantes y reductores de agua

Acorta el tiempo del fraguado y el desarrollo de

resistencia del concreto y disminuyen la

cantidad de agua de mezcla requerida para

producir concreto de una consistencia dada.

VI Súper reductores de agua

Disminuyen la cantidad de agua de mezcla

requerida, para producir concreto de una

resistencia dada, en una cantidad

considerablemente mayor que los reductores

de agua normales.

VII Súper reductores de agua y

retardantes

Prolongan el tiempo de fraguado y reducen la

cantidad de agua de la mezcla requerida para

producir concreto de una resistencia dada, en

una magnitud mayor que los retardantes y

reductores de agua normales.


2001.




CAPITULO V

199

5.1.8 Concreto

El concreto

es

un

material

compuesto,

formado

esencialmente

por

un

medio

cementante en el cual están embebidas partículas o fragmentos de agregados y

aditivos, si es el caso. En concretos de cemento hidráulico, el cementante, lo

forma una mezcla (pasta) de cemento y agua. Para el concreto se tienen las

siguientes normas que rigen el control de calidad (ver tabla 5.13).

Tabla 5.13: Normas ASTM y ACI para el control de concreto

Norma Descripción

ASTM C 31/C

31M‐

98

Prácticas estándar para elaborar y curar especímenes de prueba en campo

ASTM C 33‐99 Especificaciones estándar para agregados del concreto

ASTM C 39‐96

Métodos de prueba estándar para especímenes de concreto sometidos a

esfuerzos de compresión

ASTM C 94 M‐99 Especificaciones estándar para la elaboración de concreto mezclado in situ

ASTM C 109/C

109 M‐99

Métodos de prueba estándar para morteros de cemento hidráulico sometidos a

esfuerzos de compresión

ASTM C 138‐92

Métodos de prueba estándar para unidades de peso, rendimiento y contenido

de aire en concreto

ASTM C 143 M‐

98

Métodos de prueba estándar para hundimientos de concretos

ASTM C 171‐97ª Especificaciones estándar para materiales de curado en concreto

ASTM C 172‐97 Practica estándar para muestreo de mezcla de concreto fresco

ASTM C 173‐94e

Pruebas estándar para el contenido de aire en concretos por el método

volumétrico

ASTM C 231‐97e

Métodos de pruebas estándar para contenidos de aire en concretos por el método de presión

ASTM C 309‐98a Especificaciones estándar para membranas de curado del concreto

ASTM C 617‐98 Práctica estándar para especímenes cilíndricos de concreto en campo

ACI 211.5R‐96

Práctica estándar para la selección de la proporción de concretos normales y

pesados.

ACI 214‐89

Prácticas recomendadas por el ACI para evaluación de los resultados de pruebas

de esfuerzos

hechos

a

concretos.

ACI 304.11R‐92 Guía para medir, mezclar, transportar y colocar concreto

ACI 308 ‐92 Práctica estándar para curado del concreto

ACI 309‐1R ‐96 Práctica estándar para la consolidación del concreto

ACI 516 R ‐65 Curado a vapor por altas presiones: práctica moderna

ACI 517‐2R‐92 Curado acelerado de concretos a presión atmosférica




CAPITULO V

200

a) Proporcionamiento.

El

proporcionamiento

de

los

constituyentes

de

la

mezcla,

es

decir

los

materiales usados, deben satisfacer los requisitos de calidad exigidos en las

normas respectivas.

b) Fabricación.

La fabricación del concreto debe cumplir con el reglamento ACI 304.11R de

acuerdo al tamaño de la obra, el concreto podrá ser fabricado en obra o

premezclado en una planta y transportarlo al sitio mediante camiones

mezcladores y/o

agitadores,

de

conformidad

con

las

norma

ASTM

C 94.

c) Colocación.

La colocación deben cumplir con el reglamento ACI 304.1R. La consolidación

debe hacerse por vibración, de conformidad con la norma ACI 309.1R, con

excepción de las pilas coladas en el lugar, en las que el concreto se coloca con

tubería tremie

y

no

requiere

vibración.

d) Curado.

El curado consiste en mantener un contenido satisfactorio de humedad y

temperatura en el concreto recién colado, para que se puedan desarrollar las

propiedades requeridas. Debe efectuarse de conformidad con el reglamento

ACI

308.1R

y

puede

efectuarse

mediante:

i. Curado con agua:

• Por anegamiento o inmersión.

• Rociado de niebla o aspersión.

• Costales, mantas de algodón y alfombras húmedas.




CAPITULO V

201

• Tierra húmeda o Arena y aserrín húmedos.

• Paja o henos húmedos.

ii. Materiales selladores:

• Película plástica. La película debe cumplir con los requisitos de la norma

ASTM C 171.

• Papel impermeable. Debe cumplir con los requisitos que establecen las

normas ASTM C 171.

• Membranas de

curado.

Deben

cumplir

con

las

especificaciones

de

la

ASTM

C

309.

iii. Curación a vapor : • A alta presión. Debe cumplir con los requisitos establecidos en el reglamento

ACI 516 R.

• A baja

presión.

Debe

cumplir

con

los

requisitos

de

la

norma

ACI

517–2R.

e) Ensayes para verificar la calidad del Concreto.

Para el control de calidad del concreto, mediante el muestreo y ensaye de

especímenes cilíndricos estándar de 15cm de diámetro por 30.48 cm de altura,

se deberán satisfacer con los requisitos de las normas ASTM C 39, C 617, C 143,

C31, C 172

Y C 138.

Para la evaluación de los resultados de control de calidad se seguirán los

requisitos de la norma ACI 214‐89.




CAPITULO V

202

5.1.9 Lodos de perforación

En el

capitulo

anterior

se

menciono

los

lodos

de

perforación,

como

una

técnica

que se utilizan para la estabilización de las paredes de perforación, enfriar las

herramientas de perforación y arrastrar, mediante circulación contínua, los

recortes hacia la superficie.

Generalmente se utiliza agua potable y arcilla bentonítica para formar los lodos

de perforación, sin embargo también se utiliza aceite y polímeros, así como

agua de mar en zonas costeras.

El control

de

calidad

está

basado

en

el

seguimiento

de

las

propiedades

como

densidad, viscosidad, agua de filtrado y contenido de arena de acuerdo con los

métodos de prueba que establecen las siguientes normas:

• ASTM D 4380‐93e: Métodos de prueba para la densidad de lodos bentonitícos.

• ASTM D 4381‐93e: Método de prueba para el contenido de arena por volumen

de lodo bentonitícos.

• ACI

336.1

y ACI

336.1R

‐98:

Referencia

de

especificaciones

para

la

construcción

de pilares perforados y comentarios.

Los lodos de perforación pueden estar compuestos por los siguientes

elementos:

Bentonita

Es una arcilla del grupo montmorilonítico [(OH)4 Si 8 Al 4O20 nH2O], originada por

la

descomposición

química

de

las

cenizas

volcánicas;

puede

ser

sódica

o

cálcica.

Agua

Debe cumplir con los requisitos exigidos para el agua que se utilizara en la

fabricación del concreto, aunque en algunos casos se puede utilizar agua de




CAPITULO V

203

mar siempre y cuando se le incorpore al lodo de perforación un aditivo

estabilizante, cuya función es incrementar la estabilidad del sistema.

Barita

La barita, sulfato de bario ([SO4]2Ba), se utiliza cuando se requiere incrementar

la densidad del lodo. La densidad de la barita es de alrededor de 4.2g/cm.3

Se sabe que la barita tiene efectos erráticos en las propiedades del fluido y

puede

causar

perdida

de

estabilidad

coloidal.

Polímeros

El alto costo de la bentonita, sumados al alto costo del transporte ha obligado a

desarrollar nuevos materiales coloidales. La mayoría de polímeros son

orgánicos de cadena larga o, sales de silicatos inorgánicos. Los polímeros

presentan algunas ventajas que a continuación se mencionan:

• Son presumiblemente, más fáciles de preparar y de controlar.

• Requieren solo una fracción del total que se utilizaría de bentonita, por lo

general entre 10 y 20%.

• Su rendimiento es mayor porque permite un mayor de usos.

• Se pueden utilizar con agua salada o con agua de mar, sin perder sus

propiedades coloidales.

Entre las

propiedades

que

debe

satisfacer

un

lodo

de

perforación,

sobresalen

los siguientes (ver tabla).




CAPITULO V

204

Tabla 5.14: Propiedades requeridas para Lodos de Perforación37

Propiedades

Rango de resultados a

68 F

(20 C)

Método de

Ensaye

Densidad del lodo antes del colocado, a 30cm del fondo de la perforación, Kg/m3

Lodos minerales (bentonita)

Diseño por fricción

Diseño por punta

Lodos con polímero


Diseño por punta

85, máximo (1.36x103)

70, máximo (1.12x103)

64, máximo (1.02x103)

64, máximo (1.02x103)

Balanza de Lodos

ASTM D 4380

Viscosidad Marsh, (s/l)

Lodos minerales (bentonita) Lodos con polímeros

26 a 50

40 a 90

Cono Marsh y copa

Contenido de arena en volumen %

antes del colado, a 30cm del fondo de

la perforación

Lodos minerales (bentonita)


Diseño por punta

Lodos con polímeros

Diseño por

fricción

Diseño por punta

20 máximo

4 máximo

1 máximo

1 máximo

ASTM D 4381

PH durante la excavación 7 a 12 ASTM D 4972

Dosificación

Debe de dosificarse para el estrato de suelo más crítico que se encontrará en la

excavación y se correlacionará con la velocidad mínima necesaria, de acuerdo

con

la

tabla

5.15.

37 Fuente. Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos

2001.




CAPITULO V

205

Tabla 5.15: Relación entre el tipo de suelo y su tendencia al colapso38

Tipo

de

suelo

Tendencia al Colapso

Suelo Seco

Suelo

con

agua

Arcilla No No

Limo Usualmente no No algo

Arena limosa Algo Apreciable

Arena fina, húmeda Apreciable Apreciablemente alta

Arena gruesa Apreciablemente Alta Alta

Grava arenosa Alta Muy alta

Grava Muy alta Muy alta

Nota:

No: Indica que la superficie es estable, pero no indefinidamente

Algo:

Indica

que

el

descascaramiento

se

puede

producir

en

cualquier

momento

después

de

que

se

expone a la superficie. Apreciable: Indica que el colapso puede ocurrir en cualquier momento

Alta y muy alta: Indican que la excavación fallará a menos que se proteja

Para dosificar el lodo, se determina la fracción del suelo no coloidal necesario

para estabilidad de paredes, se elige la viscosidad Marsh en función del suelo,

(ver tabla 5.16), luego se establecen los límites de control (ver tabla 5.17)

además se determina si es necesario el uso de agentes de control como la

barita, polímeros,

controladores

de

pérdida

de

fluidos,

entre

otros.

Tabla 5.16: Viscosidad Marsh para algunos tipos de suelos39

Tipo de suelo

Viscosidad Marsh s / 946cm3

Excavación en seco Excavación con nivel freático

Arcilla 27 – 32 ‐

Arena limosa, arena arcillosa 29 – 25 ‐

Arena con limo 32 – 37 38 – 43

Fina a gruesa 38 – 43 41 – 47

Y grava 42 – 47 55 – 65

Grava

46 –

52

60

–

70

38 Fuente: Fuente. Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas. Sociedad Mexicana de Mecánica de

Suelos 2001.

39 Fuente: Idem anterior




CAPITULO V

206

Tabla 5.17: Límites de control para las propiedades del lodo, para diseño40

Función A* B C D F G H

% Kg/m3

Centi

poises

lb/pie2

%

Soporte >3‐4 > 1.03 > 1.03 ‐ ** ‐ > 1***

Sellado >3‐4 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ 1

Arrastre de recortes >3‐4 ‐ ‐

>21‐

15

‐

Desplazamientos del concreto

< 15 < 1.25 < 1.25 < 20 ‐ ‐ < 23

Separación de los no

coloides

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ <30

Bombeo‐ ‐ ‐ ‐ ‐

Variable‐

Limpieza física <15 ‐ < 1.25 ‐ ‐ ‐ <25

Límites

>3‐4

<15

> 1.03< 1.25

> 1.03

< 1.25

< 20

‐

>12‐

15

‐

>12‐15

‐

> 1

< 25

A: Contenido de bentonita promedio

B: Peso volumétrico

C: Densidad

D: Viscosidad plástica

E: Viscosidad Marsh

F: Resistencia del gel, 10 min

G: pH

H:

Contenido

de

arena

* Es muy variable, según la marca

** Es mas aplicable la resistencia al corte del enjarre

*** Opcional

En la fabricación del lodo, el tiempo que se toma para la hidratación completa

de la bentonita depende del método de mezclado. Se considera que el

mezclado es satisfactorio si la resistencia mínima del gel, determinada con el

viscosímetro rotacional es de 36 dinas/cm2. Los lodos preparados con

mezcladores de alta velocidad resultan mejor hidratados y con mayor

resistencia al

cortante

que

cuando

se

usan

mezcladores

de

baja

velocidad.

40 Fuente. Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos

2001.




CAPITULO V

207

Debido a la absorción de agua y formación de grumos, la bentonita debe

incorporarse gradualmente al equipo de mezclado a través de la descarga de

agua, mediante un cono dosificador y una vez mezclada, recircular una o dos

veces más y luego pasarla a un tanque de almacenamiento para permitirle que

continúe su hidratación y expansión. Se recomienda un envejecimiento mínimo

de 24 horas antes de usarla.

El control de calidad de los lodos estará enfocada al control de la densidad,

viscosidad, agua de filtrado, espesor del enjarre y contenido de arena.

5.1.10 Verificación del producto terminado

Después de finalizado el producto, se realizan pruebas basadas en las siguientes

normas:

ASTM C 39‐96: Métodos de prueba estándar para la compresión de especímenes

de concreto.

ASTM C 42M

‐99:

Métodos

de

prueba

para

obtener

y probar

núcleos

de

vigas

de

concreto.

ASTM C 174‐97: Métodos de prueba para medir longitudes de núcleos de

concreto.

ASTM C 597 ‐97: Métodos de prueba para velocidad de pulso en el concreto.

ASTM C 803M‐97: Métodos de prueba para la resistencia a la penetración del

endurecimiento

del

concreto.

ASTM C 805‐97: Método de prueba del número de rebotes en el concreto

endurecidos.

ASTM C 1040‐93: Métodos de prueba par densidad de concretos endurecidos y

no endurecidos por métodos nucleares.




CAPITULO V

208

5.2 Prueba de verificación de cargas de diseño de los pilotes

Método de

prueba

estándar

para

pilotes

bajo

carga

estática

axial

de

compresión (Prueba de capacidad de carga).

La necesidad de realizar pruebas de carga a pilotes se justifica debido a que el

análisis de la capacidad de carga de estos elementos está sujeto a

incertidumbres tanto de las teorías del comportamiento del sistema pilote‐

suelo, así como la dificultad de definir confiablemente, mediante trabajo

experimental, el comportamiento mecánico de los suelos de un sitio.

Lo

anterior

lleva

a

recomendar

que

las

pruebas

deban

realizarse

para

determinar a escala natural el comportamiento cimentación‐suelo y siempre

que económicamente sea factible, sabiendo que normalmente generan ahorros

en los costos de una cimentación.

Los objetivos que se persiguen con la prueba de carga son:

• Determinar la capacidad de carga vertical de pilotes apoyados en estratos

firmes.

• Definir confiablemente la longitud necesaria de los pilotes de fricción.

• Definir la capacidad de la carga lateral.

• Ensayar el tipo de pilote, las técnicas y equipos de hincado y verificar si es

necesario realizar perforaciones previas.

El método de prueba estándar para pilotes bajo carga estática axial de

compresión, se basa en la norma ASTM D 1143‐81, revisada en 1994. La prueba

es aplicable a toda cimentación profunda que funcione de una manera similar a

los pilotes

sin

importar

su

método

de

instalación.

Entre otras normas que hacen referencia a la prueba de carga están: La norma

ASTM D 3689: “Método de prueba para pilotes individuales con carga axial a

tensión y el Instituto Nacional Americano de Normas B 30.1: Código de

Seguridad para Gatos Hidráulicos.




CAPITULO V

209

La capacidad de carga en todos los pilotes, excepto los hincados hasta la roca,

no alcanza su valor máximo hasta después de un período de reposo. Los

resultados de los ensayos de carga no son una buena indicación del

funcionamiento de los pilotes, a menos que se hagan después de un periodo de

ajustes. En el caso de pilotes hincados en suelo permeable este período es de

dos o tres días, pero para pilotes rodeados total o parcialmente por limo o

arcilla, puede ser de más de un mes.

Los ensayos de carga se pueden hacer construyendo una plataforma o cajón en

la cabeza del pilote o grupo de pilotes, en la cual se coloca la carga, que puede

ser arena,

hierro,

bloques

de

concreto

o

agua.

Para

hacer

un

ensayo

más

seguro

y más fácilmente controlable, se usan, para aplicar la carga, gatos hidráulicos de

gran capacidad cuidadosamente calibrados. La reacción del gato será tomada

por una plataforma cargada o por una viga conectada a pilotes que trabajaran a

tracción. Una ventaja adicional del uso de gatos es que la carga sobre el pilote

se puede variar rápidamente a bajos costos. Los asentamientos se miden con un

nivel de precisión o, preferiblemente, con un micrómetro montado en un

soporte independiente. (Ver fotografía 5.1).

Fotografía 5.1: Prueba de carga axial a compresión, aplicada

a un pilote colado en el sitio en San Martin, San Salvador.




CAPITULO V

210

♦ Procedimiento estándar de carga

A menos

que

ocurra

primero

la

falla,

se

carga

al

pilote

al

200%

de

la

carga

de

diseño para pruebas en pilotes individuales; para pruebas en grupo de pilotes

se carga a un 150% de la carga de diseño. La carga se aplica en incrementos del

25% de la carga de diseño individual o de grupo. Se debe mantener cada

incremento de carga hasta que la razón de asentamiento no sea mayor que

0.01 in (0.25 mm)/ h, pero no más de 2 horas. Si el pilote de prueba no ha

fallado, retirar el total de la carga después de 12 horas si el asentamiento en la

punta en un periodo de una hora no es mayor que 0.01 in (0.25 mm); de otra

manera

permitir

que

toda

la

carga

permanezca

sobre

el

pilote

de

prueba

o

grupo de pilotes por 24 horas. Luego del tiempo de espera requerido, retirar la

carga de prueba en decrementos de 25% de la carga total de la prueba con

intervalos de 1 hora entre decrementos. Si la falla del pilote ocurre, se continúa

aplicando presión con el gato hasta que el asentamiento sea igual al 15% del

diámetro del pilote o dimensión diagonal.

5.3 Pruebas de verificación del concreto de los pilotes terminados

Para la verificación del concreto de los pilotes o pilas terminados se utilizan

métodos directos e indirectos, los cuales deben satisfacer con las normas ASTM

C 39‐96, 42M‐99, 174‐97, 597‐97, 803M‐97, 805‐97, 900‐93 y 1040‐93.

5.3.1 Métodos Directos

Son utilizados para la verificación de la calidad de un elemento pero a través de

la destrucción de una pequeña área del mismo. En la tabla 5.18 se describen los

métodos más comunes aplicados internacionalmente.




CAPITULO V

211

Tabla 5.18: Métodos Directos41

Método Descripción

Ensaye del concreto

endurecido

El muestreo

se

realiza

con

una

broca

de

diamantes

accionada

por

una

perforadora a rotación. Para muestrear el concreto endurecido se recurre a la extracción de

corazones. El muestreo debe hacerse hasta que el concreto tenga el endurecimiento suficiente para permitir la extracción del corazón sin

alterar la adherencia entre el mortero y el agregado grueso. Se

considera que para obtener corazones sanos el concreto debe tener

como mínimo, 14 días de edad. Este ensayo debe realizarse conforme a

la norma ASTM C 42.

Circuito de

Televisión

Aprovechando la perforación se acostumbra observar el agujero

mediante un circuito de televisión, lo que permite la observación directa

de las paredes y del fondo. Tiene la desventaja de que únicamente se

pueden detectar las fallas muy remarcadas, dejando dudas en cuanto a

contaminación y segregación del concreto, las cuales no son severas

pero sí importantes para el comportamiento del elemento.

Resistencia a la

Penetración

Conocida como prueba de Windsor; esta prueba estima la resistencia del concreto a partir de la profundidad de penetración de una varilla de

metal dentro del concreto, con una cantidad de energía generada

mediante una carga de pólvora estándar. El principio es que la

penetración es inversamente proporcional a la resistencia del concreto a

la compresión, pero la relación depende la dureza del agregado. La

resistencia

a

la

penetración

debe

correlacionarse

con

la

resistencia

a

compresión de especímenes estándares del mismo concreto o con la de

corazones extraídos del mismo concreto. La norma que lo rige es ASTM

C – 803.

Prueba de

Extracción

Este método mide la fuerza requerida para extraer una varilla de acero

previamente colado con el extremo agrandado y embebido. Debido a su

forma, el ensamblaje de la varilla de acero se extrae junto con un trozo

de concreto con la forma aproximada de un tronco de cono. La

resistencia a la extracción se calcula con la relación de la fuerza al área

idealizada del cono truncado, y es cercana a la resistencia a la

compresión de

cilindros

estándar

o

con

la

de

corazones,

para

una

amplia

gama de condiciones de curado y de edad. La norma que rige a este

método es ASTM C900.

41 Fuente: Manual de Construcción de Cimentaciones Profundas, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos

2001.




CAPITULO V

212

5.3.2 Métodos Indirectos

Se

entienden

como

tales

a

los

métodos

que

no

son

destructivos.

Los

más

utilizados en El Salvador son:

a) Prueba de Integridad de Pilotes Esta prueba detecta potenciales defectos peligrosos tales como fracturas

mayores, estrechamientos, incrustaciones de suelo o huecos. La prueba no

requiere preparaciones especiales o tubos de acceso y es ejecutada tanto en

pilas como pilotes de diferentes tipos.

Procedimiento

Las pruebas de integridad son llevadas a cabo por medio de un acelerómetro

de alta sensibilidad, un martillo de 6 libras y un procesador de datos. (Ver

fotografía 5.2).

Fotografía 5.2: Prueba de integridad de pilotes mediante un

acelerómetro colocado en la cabeza del pilote.




CAPITULO V

213

El acelerómetro se fija por medio de cera (cera de petróleo por lo general) a la

superficie de la cabeza del pilote, la cual debe estar lo más lisa posible y libre de

polvo o fragmentos de concreto. Es recomendable esperar hasta que el

concreto alcance por lo menos su resistencia de proyecto, antes de empezar el

ensayo del pilote. Se aconseja que el concreto de la cabeza del pilote esté libre

de contaminación (suelo, restos de bentonita, etc.) para una prueba más

confiable.

Este acelerómetro recoge pulsos provenientes de un golpe del martillo de 6

libras, así como los reflejos de este mismo pulso debidos a cambios en la

impedancia

del

pilote

(cambio

de

la

calidad

del

concreto

y/o

del

área

transversal del pilote), discontinuidades en el pilote (fracturación severa, juntas

frías, juntas mecánicas) y el reflejo del fondo del pilote. (Ver fotografía 5.3).

Fotografía 5.3: Obtención de datos mediante un procesador que los

almacena y luego se transfieren a un computador donde se hace un

análisis más detallado.




CAPITULO V

214

Los datos recabados por el acelerómetro son analizados y guardados por el

procesador de datos para su posterior transferencia y análisis más detallado

con un computador. Este procesador aplica funciones de amplificación que

mejoran los registros de aceleración y que ayudan a la identificación clara de

defectos, ya que la energía del pulso se ve amortiguada tanto por el mismo

material constitutivo del pilote como por resistencias del suelo. (Ver figura 5.1).




CAPITULO V

215

Cada uno de los registros se identifica con el nombre del pilote, su diámetro,

fecha en que se practicó la prueba, así como los valores aplicados para los

filtros de alta y baja frecuencia. En la parte inferior del gráfico se esquematiza

el pilote horizontalmente, dicho esquema se obtiene estableciendo como datos

Figura 5.1: Datos obtenidos en un computador de una prueba de integridad.




CAPITULO V

216

de entrada un valor de la velocidad de propagación de la onda dentro del

concreto, así como la longitud del pilote en la realidad. Se aplica como valor

estimado de la velocidad de propagación de la onda 4,000 m/s (el valor

promedio en el concreto es de 4,000 m/s, dato que puede variar en un 10% en

más o en menos). La línea que sigue una forma exponencial arriba del esquema

del pilote, representa la variación exponencial del factor de amplificación, el

cual es aplicado a partir de una profundidad equivalente al 20% de la longitud

del pilote (aplicando un valor unitario) y que va variando hasta el máximo valor

establecido al llegar al fondo estimado del pilote.

El equipo de campo, está compuesto por :

• PIT, instrumento muy compacto y construido sin partes movibles para

condiciones de campo duras, transportables fácilmente y que permite la

operación de una persona.

• Martillo.

• Acelerómetro.

b) Ensayo dinámico de pilotes El ensayo dinámico consiste básicamente en dejar caer una masa importante

desde una cierta altura sobre la cabeza del pilote, instrumentando el mismo

mediante sensores, efectuando después cálculos por ordenador a partir de la

respuesta obtenida

del

pilote.

Se

utilizan

para

ello

modelos

matemáticos

que

simulan el comportamiento del pilote y su interacción con el suelo utilizando la

ecuación de la onda, siendo “Capwap” el programa más utilizado.




CAPITULO V

217

El principal objetivo del Ensayo Dinámico es obtener la capacidad de ruptura del

suelo. Sin embargo, paralelamente muchos otros datos pueden ser obtenidos

por el ensayo. Algunos de los más importantes son:

1. Tensiones máximas de compresión y de tracción en el material del pilote

durante los golpes.

2. Nivel de flexión sufrido por el pilote durante el golpe.

3. Informaciones sobre la integridad del pilote, incluso la localización de

eventual daño y estimativa de su intensidad.

4. Energía efectivamente transferida para el pilote, permitiendo estimar la

eficiencia del sistema de hinca.

5. Desplazamiento máximo del pilote durante el golpe.

6. Velocidad de aplicación de los golpes y estimativa de altura de caída para

martillos Diesel simple acción.

7. A través del análisis Capwap es posible separarse la parcela de resistencia

debida a fricción de la resistencia de punta, y determinar la distribución de

fricción a lo largo del fuste. Ese análisis, generalmente hecho posteriormente

en gabinete a partir de los datos almacenados por el PDA, permite también

obtener otros datos de interés, como el límite de deformación elástica del

suelo.

Ensayo

dinámico

en

pilotes

hincados

Existen dos maneras básicas de hacer el Ensayo Dinámico en pilotes hincados:

1) Es posible instalar los sensores en el inicio de la hinca, y registrar los golpes

mientras el pilote va penetrando en el suelo. Ese tipo de ensayo obtiene

informaciones como el desempeño del sistema de hinca, riesgos de rotura,




CAPITULO V

218

etc. La capacidad de carga de un pilote al final de la hinca generalmente es

diferente de aquella tras un período de reposo, debido a fenómenos como

disipación de poro‐presión, relajación, etc. Por lo tanto, la capacidad medida

al final de la hinca no puede ser comparada directamente con el resultado de

una prueba estática.

2) Para determinación de la correcta capacidad de carga de largo plazo del

pilote hincado, es recomendable hacerse el ensayo en una rehinca, realizada

algunos días después del término de la hinca. El intervalo de tiempo entre el

final de la hinca y la realización del ensayo deberá ser el mayor posible,

principalmente en

suelos

arcillosos.

El

martillo

es

repuesto

sobre

el

pilote,

los sensores son instalados y enseguida se aplican algunos pocos golpes.

Cuando es posible controlar la altura de caída del martillo, es usual empezar

con una altura baja, e ir aumentando gradualmente la energía aplicada,

hasta que se verifique la ruptura del suelo, o cuando el PDA indique

tensiones que pongan en riesgo la integridad del material del pilote. La

ruptura del suelo generalmente se caracteriza cuando la resistencia deja de

aumentar (o a veces hasta disminuye) con el aumento de la altura de caída.

Fotografía 5.4: a) Instalación de sensores a lo largo del fuste para el ensayo

dinámico; b) Análisis de los datos mediante un ordenador digital.

ba




CAPITULO V

219

Ensayo dinámico en pilotes colados en el sitio

En pilotes

colados

"in

situ",

es

recomendable

hacer

una

preparación

previa,

la

que consiste en la ejecución de un cabezal de hormigón para recibir los

impactos. Los sensores deben ser instalados preferentemente en el fuste del

pilote, y no en el cabezal. Los golpes son aplicados por cualquier sistema capaz

de liberar un peso en caída libre. Debe usarse madera contrachapada, a veces

encimadas por una chapa metálica, para amortiguamiento de los golpes. El

ensayo se ejecuta de la misma manera que en el ítem 2 anterior, excepto que

generalmente en esos casos es necesario cuidar que el pilote no entre en

régimen de

hinca.

La norma aplicable para el ensayo en obra es la ASTM D 4945 "Método

estándar para tensión alta de ensayos dinámicos en pilotes".

c) Prueba Cross Hole: Consiste en la emisión de una vibración que se genera dentro de un tubo lleno

de agua, que se coloca fijo en el armado, previo al colado. La captación de esta

onda se realiza por medio de un receptor colocado al mismo nivel del emisor

pero en otro tubo; la operación se repite a lo largo del elemento, obteniéndose

una gráfica en la cual se aprecia el tiempo de preparación de las ondas

captadas.

Cada anomalía detectada se caracteriza por una disminución drástica de la

amplitud de onda, captada y en un incremento de tiempo de recorrido.

Para la ejecución de este método de verificación se requiere que previamente

sean colocados tubos metálicos a lo largo de todo el elemento. De la cantidad

de estos dependerá la precisión de la verificación.




CAPITULO V

220

Este método presenta las siguientes ventajas:

• Buena localización

de

anomalías

tanto

en

profundidad

como

en

la

sección

de

las pilas y pilotes, siempre que sea suficiente el número de tubos para la

ejecución de la prueba.

• Interpretación en forma inmediata.

• Registro continuo en toda la longitud del elemento.

Una desventaja de este método es la imposibilidad de detectar la calidad del

concreto entre la pila o pilote y el terreno natural, la máxima distancia

recomendada entre los sensores es de 1.50 mt.

5.4 Supervisión durante la construcción de pilas o pilotes

La supervisión de la construcción de pilas y pilotes debe garantizar que se

construyan de conformidad con las hipótesis de diseño y las especificaciones de

construcción, y dentro de las tolerancias aceptables o, en caso de presentarse

una desviación excesiva, proporcionar la información necesaria para poder

aplicar medidas

correctivas.

El comportamiento de una cimentación profunda depende, en gran medida, de

su construcción. La correcta selección del procedimiento y del equipo de

construcción, la calidad de la mano de obra y el control estricto de todo el

proceso, son aspectos esenciales en la construcción de una cimentación

profunda.

La supervisión debe realizarla el proyectista, contando con personal de amplia

experiencia en los trabajos de construcción de cimientos profundos, y que

tenga la preparación académica necesaria y suficiente para ver e interpretar lo

que ve. Es necesario que la supervisión sea contínua durante toda la

construcción, a fin de asegurarse de que las condiciones del subsuelo sean

congruentes con la del diseño.




CAPITULO V

221

5.4.1 Guía de supervisión durante la construcción de pilotes colados in situ a) Supervisión: La supervisión de construcción de las pilas y pilotes incluye, entre otros

aspectos:

• La corroboración de su localización.

• La vigilancia durante la perforación.

• El control de la fabricación y manejo del lodo de perforación, si se requiere.

• La protección del agujero, entendido como tal el cuidado de su estabilidad

durante la perforación y durante la colocación del armado y del colado del

concreto.

• La protección de las construcciones vecinas.

• La verificación de la verticalidad de la perforación y de las dimensiones del

fuste y de la campana, si la hubiere.

• La conformidad de la profundidad de desplante y de las características del

material en que se apoyara el elemento.

• La revisión del acero de refuerzo y que cuente con los elementos rigidizantes

necesarios para su manejo.

• La verificación de la calidad de los materiales de construcción.

• La vigilancia del izado, manejo y colocación del acero de refuerzo.

• La verificación de que los procedimientos de colocación del concreto y de

manejos de los lodos sean los adecuados.




CAPITULO V

222

Deberá realizarse con una brigada de topografía el trazo de cimentación,

marcado con una estaca la localización del centro de cada elemento, indicando

la profundidad de perforación y la de desplante. Una vez terminada la

colocación del pilote o el colado de este, deberá verificarse su posición real,

siempre con una brigada de topografía, a fin de comparar con la tolerancia

prevista.

La supervisión deberá contar en obra con una copia del estudio geotécnico, el

que, además de información general sobre secuencia estratigráfica, tipos de

suelos y resistencia al corte, deberá contar con la siguiente información:

• Presencia de estratos permeables de grava, arena o limo; niveles

piezométricos en tales estratos.

• Nivel piezométrico en el estrato de apoyo.

• Caudal del agua que fluye de los estratos de apoyo hacia el barreno (aún en

roca).

• Presencia de obstrucciones grandes arriba del nivel de desplante y

procedimientos para la remoción de las mismas.

• Presencia de gas natural en el suelo o roca.

• Análisis químico del agua freática.

• Caudal de descarga de las bombas de achiques, cuando se usen, y

determinación del porcentajes de finos arrastrados por el agua. Para esto

resulta útiles los tanques de sedimentación con crestas vertedoras.




CAPITULO V

223

b) Excavación. Entre

los

puntos

que

se

deben

verificar

o

anotar

durante

la

excavación,

destacan:

• Información general: fecha, condiciones atmosféricas, identificación

individual, hora de inicio y de terminación de la excavación, equipo utilizado,

personal.

• Localización topográfica del pilote al inicio y al término de la excavación.

• Conformidad del

procedimiento

de

excavación

con

las

especificaciones

de

construcción o con la práctica correcta (se aconseja que toda obra de

cimentación tenga sus propias especificaciones que rijan durante toda la

construcción).

• Verticalidad y dimensiones de la excavación a intervalos regulares. La

verticalidad de la excavación se debe comparar con el valor de proyecto y

con la desviación permisible especificada.

• Beneficios del

método

y

equipo

usado

para

atravesar

estratos

permeables,

si

los hubiere.

• Beneficios del método y equipo usado para atravesar grandes obstrucciones,

si las hubiere.

• Seleccionar adecuadamente la secuela de excavación y colado, cuando se

contemple ejecutar simultáneamente varios pilotes relativamente cercanos,

a fin de garantizar el movimiento del equipo, su seguridad, la de las

construcciones vecinas, así como la estabilidad de las excavaciones.

• Registro de los estratos de suelo atravesados durante la excavación.

• Profundidad de empotramiento en el estrato de apoyo y cota del fondo de la

perforación.




CAPITULO V

224

• Calidad del estrato de apoyo (esto debe hacerse mediante inspección visual,

siempre que sea posible). Para altas capacidades de carga se recomienda la

obtención de núcleos y el ensayo in situ del material hasta una profundidad

de 1 a 2 diámetros bajo el nivel de desplante. El supervisor debe decidir

cuándo se ha alcanzado el estrato de apoyo y cuál es la profundidad correcta

de los pilotes.

• Limpieza del fondo y de las paredes de la excavación y del ademe

permanente (o perdido), si lo hubiere, con la herramienta adecuada.

• Gasto de

filtración

hacia

la

excavación.

• Calidad del lodo bentonítico, si se requiriera.

• Perdida del lodo, si la hubiera (hora, elevación, cantidad).

• Cuando la excavación atraviese arcillas blandas bajo el nivel freático, no

debe extraerse la cuchara a velocidad tal que provoque succión y, en

consecuencia, caídos. En este caso conviene subir la cuchara en etapas,

permitiendo

el

establecimiento

de

la

presión,

o

dejando

en

el

centro

de

la

misma una tubería que permita el rápido paso del lodo hacia la parte inferior

de la cuchara mientras este suba despacio. Se debe evitar el uso

indiscriminado de los lodos y el nivel del lodo deberá permanecerá lo más

arriba posible del nivel freático.

c) Colado del concreto. Después de haber inspeccionado y aprobado la excavación, se puede proceder

a colocar el acero de refuerzo y el concreto. Entre los aspectos que se deben

verificar o anotar, destacan:




CAPITULO V

225

• Información general: fecha, condiciones atmosféricas, identificación de los

pilotes, hora de inicio y hora de terminación del colado.

• Calidad del concreto: proporcionamiento, revenimiento, resistencia,

agregado máximo, hora de mezclado, hora de salida, hora de llegada, hora

de inicio de descarga, hora de término de la descarga, volumen del colado,

identificación del o de los camiones. Se deberá tomar una muestra de tres

cilindros de cada 10m³ de concreto para el ensayo a la edad de 28 días.

• Que el método de colocación y posicionamiento correcto del tubo o canalón

de descarga

del

concreto

sean

los

correctos;

llevar

registros

continuos

del

embebimiento del extremo del tubo tremie en el concreto. No usar tubería

que tenga elementos que se atoren por dentro ni por fuera.

• Observar las condiciones del fondo del agujero, si es que es posible,

inmediatamente antes del colocar el concreto.

• Observar las condiciones de las paredes del agujero o del ademe de acero

que estará en contacto con el concreto fresco y anotar la posición del nivel

freático

detrás

del

ademe.

El

concreto

deberá

colocarse

inmediatamente

después de esta inspección.

• Observar si el acero de refuerzo está limpio y colocado en su posición

correcta y si el diámetro, longitud y espaciamiento de las varillas

longitudinales de los estribos es el adecuado. La unión de las varillas deben

ser a base de soldadura, a tope.

• Observar que la posición del acero de refuerzo sea de conformidad con los

planos y especificaciones.

• Observar el método de colocación del concreto y asegurarse de que no hay

segregación de material cuando se utilizan procedimientos tales como caída




CAPITULO V

226

libre desde, una tolva, tubería tremie y botes con descarga de fondo. No

usar concreto bombeado a menos que sea colocado con tubería tremie.

• Cuando se deba colocar concreto bajo lodo bentonítico, debe hacerse una

limpieza previa de este, desarenándolo, o bien una sustitución completa del

lodo.

• Realizar pruebas en el concreto fresco, tales como: revenimiento, aire

incluido y peso volumétrico.

• Asegurarse de que el concreto se coloca en forma contínua, sin

interrupciones ni

retrasos

largos

y

que

dentro

del

ademe

se

mantenga

una

altura de concreto suficiente si es que se va a extraer. Si no se utiliza el

ademe, verificar el peso del concreto sea suficiente para equilibrar la presión

hidrostática presente.

• Calcular el volumen del concreto colocado y compararlo con el equivalente a

la altura de la perforación.

• La supervisión debe de estar pendiente de que el concreto no se contamine

con el suelo debido del desprendimiento de las paredes.

• Consolidar mediante vibración el último tramo de 1.50 a 3.0 mt. De altura

cuando el concreto tenga un revenimiento menor de 10.0 cm (lo cual no se

aconseja; el revenimiento mínimo debe de ser de 15.0 cm, para asegurar un

flujo contínuo).

• Determinar la cota del descabece y la longitud exacta de cada elemento.

• Verificar in situ la calidad de los pilotes terminados, mediante algunas de las

pruebas antes mencionadas.

• Verificar topográficamente la localización final de los pilotes terminados.




CAPITULO V

227

Tabla 5.19: Tolerancias aceptadas en la fabricación de pilotes.

Concepto

Tolerancia con relación a las

especificaciones

Traslape de acero de refuerzo Menor al 50% en una sección

Acero de refuerzo en extremo Sin dobleces y recubrimiento

Recubrimiento del acero de refuerzo Mayor de 2.5cm y menor de 5.0cm

Diámetro interior del tubo tremie

Mayor de 10.0 veces el tamaño máximo de

agregados del concreto y menor de 12.0¨

Unión entre tramos de tubo tremie Impermeable cuando se introduzca en agua

Revenimiento del concreto Mayor de 12 cm. Tamaño máximo de agregado del concreto 3/4”

Excentricidad radial con relación al trazo del

pilote medido

en

la

plataforma

de

trabajo

25% de la diagonal mayor de la sección del

pilote

Cimbra longitudinal ± 1.0cm por cada 3.0m de longitud

Cimbra transversal ± 1.0cm en cualquier sentido

Desviación del eje del pilote Menor de 0.3cm por cada 3.0m de longitud

Retiro del pilote de su cimbra Cuando el concreto alcance el 50% de su f´c

Traslapes de acero de refuerzo Menor al 50% en una sección

Hincado del pilote Cuando el concreto alcance el 70% de su f`c

Desviación horizontal con relación al eje de

inclinación proyectado

2% de la longitud total del pilote; en suelos

muy heterogéneos se acepta el 4%




CAPITULO V

228

d) Informes diarios: La supervisión entregará un informe diario firmado al director de la obra, al

proyectista estructural y al ingeniero geotécnico, en formas preparadas ex

profeso. Estos informes deben contener lo siguiente:

• Localización precisa y dimensiones de las perforaciones realizadas.

• Elevación precisa del brocal del fondo.

• Registro de mediciones de la verticalidad.

• Método empleado para la perforación.

• Descripción de las condiciones en que se encontró el nivel freático.

• Descripción de los materiales encontrados durante la perforación.

• Descripción de las obstrucciones encontradas y removidas.

Fotografía 5.5: Prueba

de revenimiento, en el

recuadro se verifica

mediante una

cinta

el

revenimiento que

presenta el concreto




CAPITULO V

229

• Descripción del ademe temporal o recuperable y del permanente colocado,

incluyendo su finalidad. Longitud y espesor de la pared, así como el

empotramiento y sello obtenido, si estaba proyectado.

• Descripción de cualquier movimiento del suelo o del agua, estabilidad de

campana y de las paredes, pérdida del suelo, método de control y

necesidades de bombeo.

• Descripción de los métodos de limpieza alcanzado inicialmente.

• Elevación a la cual se encontró el material de apoyo. Descripción del

material de

apoyo,

sondeos

realizados,

método

de

muestreo,

velocidad

de

avance en roca, especímenes recuperados, pruebas realizadas y

conclusiones alcanzadas en relación con el material de apoyo.

• Descripción del grado de limpieza justamente antes de colar el concreto.

• Registro de la profundidad del espejo de agua dentro de la perforación y

gasto de filtración antes de colar el concreto.

• Registro de

la

supervisión

del

acero

de

refuerzo,

en

cuanto

al

armado

en

sí,

posición y calidad.

• Método de la colocación del concreto y de la extracción del ademe, si lo

hubiere. Registro de la carga de altura del concreto durante la extracción del

ademe. Registro de la elevación del concreto al iniciar la consolidación por

vibración, si fuere el caso.

• Registro de las dificultades encontradas. Debe contener posibles huecos,

posible estrangulamiento y posible colapso del ademe.

• Condición del concreto entregado en obra, incluyendo el revenimiento, peso

volumétrico, aire incluido, fabricación y ensayos de cilindros a compresión y

otras pruebas.




CAPITULO V

230

• Registro de cualquier desviación de las especificaciones y decisiones

tomadas al respecto.

f) Causas más comunes de pilotes defectuosos. • Formación de huecos en el fuste por la extracción inadecuada del ademe.

• Desconchamiento del suelo, dando lugar a contaminación del concreto.

• Localización incorrecta, falta de verticalidad o refuerzo inadecuado.

• Colocación inadecuada del concreto, dando lugar a segregación.

• Estrangulamiento del fuste.

• Colapso del ademe.

• Formación de juntas frías.

• Migración del agua y segregación, que originan un concreto débil.

• Concreto de baja calidad entregado en obra.

• Contaminación del concreto con lodo de perforación.

• Estrato de apoyo inadecuado.




CAPITULO V

231

5.4.2 Guía de supervisión de pilotes hincados

5.4.2.1 Supervisión del hincado de pilotes Destacan los siguientes aspectos a tomar en cuenta:

• Información general: fecha, condiciones atmosféricas, hora, identificación

del pilote.

• Localización topográfica del pilote.

• Perforación previa: diámetro, longitud.

• Registro estratigráfico de la perforación previa.

• La verticalidad de los pilotes hincados a intervalos regulares durante su

instalación. Esto se puede hacer verificando la alineación de las cabezas de

hincado y de la parte visible del pilote, por medio de un nivel de albañil

colocado contra la cara del pilote y del cabezal.

• La estabilidad y alineación de las resbaladeras de las guías.

• El número de golpes.

• Desplazamiento del pilote bajo los golpes a distintas profundidades.

• Posición, tipo y calidad de las uniones o juntas.

• Localización, hora y duración de cualquier interrupción durante el hincado.

• Desplazamientos elásticos y permanentes, y golpes por centímetro al final

del hincado.

• Elevación del terreno natural, de la punta del pilote y del descabece.

• Cualquier otra información pertinente.




CAPITULO V

232

5.5 Medidas de seguridad.

5.5.1 Introducción. La construcción de cimentaciones profundas, al igual que otro tipo de

especialidades, requiere que se tomen en cuenta medidas de seguridad

particulares durante su ejecución.

Una elección correcta de los procesos constructivos y del equipo por utilizar,

disminuye las posibilidades de errores humanos durante las diferentes

actividades en ejecución, con esto estaríamos reduciendo y vigilando los

aspectos

de

seguridad,

preservando

la

integridad

de

los

trabajadores

que

intervienen directamente en los trabajos, así como reduciendo el riesgo de los

costos en la mayoría de los casos.

5.5.2 Medidas de seguridad de equipo a) Accesos y plataformas de trabajo

Toda maquinaria utilizada que se emplea para la construcción de cimentaciones

profundas requiere de accesos firmes y seguros, ya que se trata de maquinaria

pesada que transita sobre orugas o neumáticos. No se debe trabajar sobre

plataformas inestables, procurando apoyar los equipos lejos de las orillas de los

hombros de los taludes.

b)

Obstáculos

terrestres

y/o

aéreos

La altura convencional de los equipos diseñados para la construcción de

cimentaciones profundas es superior a los 20 mts; antes de iniciar cualquier

trabajo es necesario inspeccionar el lugar donde se desarrollaran, observando




CAPITULO V

233

con especial atención los obstáculos terrestres y/o aéreos, que en la mayoría de

los casos corresponden a instalaciones eléctricas o de algún otro tipo.

Los trabajos deben ser organizados para evitar que el equipo golpee

accidentalmente estructuras existentes dentro de la obra o adyacentes a la

misma con el propósito de evitar su colapso o deterioro. Con lo anterior

también se evitan las volcaduras de equipos provocados por las cargas y los

nuevos puntos de apoyo, que modifican los centros de gravedad de los mismos.

c) Cables

Durante las maniobras de fabricación de pilotes, perforación e hincado se debe

poner atención a los cables de acero usados en las maniobras, incluyendo su

colocación, utilización, mantenimiento y revisión de accesorios.

d) Grúas

El sistema de frenos de los tambores de las grúas debe estar en óptimas

condiciones, ya que un descuido en su mantenimiento puede provocar perder

el control de la maniobra de las cargas. Es recomendable conocer las

capacidades de carga y longitudes e inclinaciones de las plumas de las grúas,

para evitar que el equipo falle con alguna carga.

e)

Maniobra

Durante las maniobras, ninguna persona debe permanecer debajo de la carga.

Para el manejo y dirección de la posición de los pilotes hincados, se recomienda

utilizar cables de manila o polipropileno que tenga la longitud suficiente que

permita cumplir con lo anterior.




CAPITULO V

234

f) Movimiento de pilotes prefabricados

Se debe

garantizar

que

la

resistencia

del

concreto

ha

adquirido

la

capacidad

necesaria para poder levantar los pilotes de las camas de fabricación. Los

puntos de levante deben estar definidos desde el habilitado del acero para

garantizar que los esfuerzos serán inferiores a los resistentes y estén repartidos

en las anclas adecuadamente, durante la maniobra de despegue de pilotes.

El desmoldante utilizado debe evitar que un pilote quede adherido al molde

para que los esfuerzos no varíen de los considerados. No es recomendable

levantar

un

pilote

de

un

extremo

para

despegarlo

de

la

cama.

g) Cargas

No es conveniente halar cargas con la grúa, para evitar balanceos que puedan

golpear la caseta donde se encuentra el operador, o bien el desplazamiento de

la carga en otra dirección. Durante las maniobras, se debe mantener la carga lo

más cercano posible al suelo, evitando que el personal se encuentre sobre la

misma.

h) Equipo

El personal no debe bajar ni subir de un equipo que esté en movimiento. Se

deberá mantener limpio el parabrisas de la grúa para permitir siempre buena

visibilidad. Antes de abrir alguna conexión o llave de algún sistema hidráulico

para su revisión, se recomienda verificar que el sistema haya liberado la

presión.

Cuando el equipo esté funcionando, no es conveniente cargar combustible. La

revisión de depósitos de combustible y de baterías debe realizarse utilizando

lámparas sordas.




CAPITULO V

235

5.5.3 Colocación del material a utilizar en la obra. a)

Acero

de

refuerzo

Al introducir los armados dentro de los moldes de los pilotes o en la perforación

de las pilas, es necesario revisar que los estribos estén debidamente amarrados

para evitar que se desprendan durante la maniobra. Es recomendable también

revisar que lo largo de los castillos no quede desperdicios de acero, así como

herramientas, antes de realizar las maniobras.

Es necesario considerar la longitud de los armados para determinar la posible

presencia

de

deformaciones

que

provoquen

rotura

de

amarres,

o

bien

se

determina si se requieren utilizar peine de levante para pilotes o introducir el

armado para pilas. En ocasiones se resuelve este problema colocando

rigidizadores en los armados.

b) Concreto

En algunas

cimentaciones

se

realizan

los

colados

con

bomba

y

pluma,

debido

a

las dimensiones del terreno en el que se trabaja, el nivel en el cual se encuentra

el equipo de cimentación, o la falta de acceso a la zona. En estas condiciones se

debe revisar el correcto funcionamiento de las llaves en las uniones de la

tubería, para evitar que el concreto se derrame cayendo juntas con las mismas.

Cuando se utilicen depósitos portátiles para colocar el concreto, debe

garantizarse que el soporte sea el adecuado para la carga y que el mecanismo

de

la

compuerta

trabaje

correctamente,

para

evitar

que

el

concreto

caiga

antes

de llegar a donde se va a depositar, esta maniobra debe realizarse con un

manejo suave.

En el colado de las pilas o pilotes es necesario que el personal esté alrededor

de la perforación para manejar correctamente la tubería tremie, por lo que se




CAPITULO V

236

debe contar con una estructura en la cual el trabajador pueda pararse y que

evite su caída dentro de la perforación. Esta estructura también garantiza la

seguridad durante el acoplamiento de los tramos de tubería.

En caso de utilizar calderas de vapor para el curado del concreto en la

fabricación de los pilotes, se debe revisar periódicamente los depósitos de

combustible, tuberías, válvulas, conexiones y serpentín para evitar explosiones.

Este equipo debe de ser utilizado por personal capacitado específicamente para

esta actividad. No es recomendable tratar de abrir una conexión cuando el

equipo este en operación, ya que este trabaja con presiones y temperaturas

altas,

pudiendo

provocar

del

vapor

quemaduras

y

la

conexión

puede

desprenderse con gran fuerza.

5.5.4 Perforación a) Brocales

Para evitar caídos de material dentro de las perforaciones, es importante

utilizar brocales adecuados de acero, concreto u otros, para evitar exponer a

algún peligro a los trabajadores y al equipo que se encuentra adyacente a la

perforación.

Se recomienda que el brocal utilizado para estos casos, quede empotrado en la

perforación por lo menos dos veces su diámetro. En cuanto a la parte superior,

es necesario que sobre salga de 30 a 40cm como mínimo, del nivel de trabajo.

b) Perforaciones adyacentes

Es importante llevar a cabo una planeación en la ejecución de las perforaciones,

para evitar hundimientos accidentales, los cuales son provocados por fallas en




CAPITULO V

237

las paredes de las perforaciones o comunicación de ellas al existir vibraciones

en el suelo.

c) Retiro de material

El material producto de las perforaciones es muy inestable para el apoyo del

equipo, debido a su estado suelto. Cuando se perfora por debajo del nivel

freático, el problema aun es mayor, ya que la superficie de trabajo se cubre de

lodo. Cuando se utilizan lodos bentoníticos para la estabilización de las paredes

de las

perforaciones,

la

plataforma

de

trabajo

puede

llegar

a

ser

inestable

y

resbaladiza. Cuando no se logra retirar eficientemente los lodos de la superficie,

se debe tener cuidado en señalizar y proteger los puntos donde se encuentren

perforaciones abiertas.

d) Descenso a perforación

En

algunos

procedimientos

constructivos,

es

necesario

la

construcción

de

campanas (pilas), o simplemente la inspección ocular del desplante de las

perforaciones, para lo cual el personal deberá descender a su interior. Es

recomendable poner especial atención a la presencia de gases tóxicos o

ausencia de aire respirable.

Estas circunstancias se advierten cuando se perforan en formaciones calcáreas,

turba, materia orgánica en productos de descomposición, rellenos sanitarios o

basureros.

Las características del subsuelo o la vibración del equipo dentro y fuera de la

perforación, pueden hacer fallar la estabilidad de las paredes de la perforación,

por lo que es conveniente utilizar ademes metálicos en toda la longitud,

evitándose así que la perforación se cierre con el personal en su interior.




CAPITULO V

238

Los trabajadores dentro de una perforación siempre deben de utilizar un arnés

de seguridad, el cual se sujetara a un cable de rescate durante todo el tiempo

que permanezca laborando en su interior.

e) Perforaciones abiertas

Es común que algunas perforaciones queden abiertas temporalmente en

cambios de turno, por lo que es recomendable utilizar tapas especiales que

eviten la caída accidental de alguna persona.

En caso de que los trabajos continúen inmediatamente al finalizar la

perforación, es suficiente con señalizar el área.

5.5 Medidas de seguridad para el hincado de pilotes

a) Manejo de los pilotes

Dependiendo de

las

características

de

los

materiales

utilizados

en

los

pilotes,

así

como de su sección y longitud, es necesario conocer los puntos de donde se

deben sujetar los pilotes para realizar su hincado.

Durante la maniobra de instalación de los pilotes en las perforaciones previas,

el personal debe estar alejado del punto de hincado cuando menos 1.5 veces la

longitud del pilote por hincar.

Esta maniobra es exclusivamente del operador la grúa, por lo que no es

necesario que

el

personal

de

tierra

se

encuentre

cerca

de

esta

actividad.

Es recomendable que se aleje lo suficiente por si existiera algún error en la

maniobra, o por si se corrieran los cables, perdiendo el control del pilote.




CAPITULO V

239

En caso de no existir perforación previa al hincado, el pilote deberá ser sujetado

a una guía.

En estos casos será necesario realizar una excavación en el punto por hincar, a

una profundidad de 50 cm (1.7ft), cuando menos, respetando la geometría del

pilote, donde se colocará la punta del pilote; en el otro extremo se asentará el

golpeador del martillo, el cual estará guiado, garantizándose así que el pilote no

se desplomará ni resbalará.

b) Hincado

Cuando un martillo ha trabajado y está caliente, se debe asentar en la cabeza

del pilote suavemente ya que se corre el riesgo de que se dispare

accidentalmente.

La excentricidad del martinete sobre la sección del pilote puede provocar

desprendimientos de concreto, además de la ruptura del mismo, sin poder

controlar sus efectos, por lo que durante el hincado de un pilote, no deberá

existir ninguna persona en tierra cerca de esta actividad por lo menos en 10 m

(33ft) de distancia.

Cuando el martinete esté en operación no se requiere de ningún trabajador en

tierra, por lo que no es necesario que estén trabajadores junto al pilote que se

está hincando.

Para martillos diesel, el cable que corta el suministro de combustible debe estar

en

manos

del

personal,

permanentemente;

nunca

se

deber

dejar

amarrado

o

suelto, ya que de éste depende el control del mismo. Este cable deberá tener la

longitud suficiente que permita cumplir con el punto anterior.




CAPITULO V

240

Si por accidente no se puede llegar a utilizar el cable del ahogador cuando el

martinete esté en operación, es necesario cortar la manguera de suministro de

combustible o contar con una llave que evite el paso del mismo.

Cuando se hincan pilotes de dos o más tramos, el primer tramo debe estar

sujeto al igual que el siguiente tramo.

En ocasiones no es posible maniobrar pilotes de grandes longitudes, por lo que

es necesario efectuar el hincado con varios tramos. El primer tramo deberá

estar sujeto al igual que el siguiente tramo. Nunca se soltará el tramo superior

durante

la

unión

con

el

tramo

inferior.

Durante el hincado, es necesario que el pilote se asegure a la guía del martinete

con un cable auxiliar, o mediante dispositivos especiales, evitar que en caso de

cualquier falla del elemento o error en la operación, se pierda el control del

pilote.

5.6 Medio ambiente

En casi todas las obras de Ingeniería, se provoca un cambio en el medio

ambiente, ya sea por el uso de materiales naturales para la construcción o por

la modificación del entorno para la ejecución de un proyecto. Este hecho tiene

una importancia especial en el caso de las cimentaciones profundas.

En este apartado se recopilan y describen brevemente algunos efectos,

relacionados con la construcción de cimentaciones profundas, debidos a ruido,

generación

de

humos,

disposición

de

lodo

bentonítico,

y

vibraciones

durante

los

trabajos. El medio ambiente puede ser agresivo con los materiales con los que

se construyen cimentaciones profundas de concreto. Se comentan algunas de

las principales causas del deterioro de estos materiales.




CAPITULO V

241

5.6.1 Contaminación

a) Ruido

El control del ruido en las construcciones cobra día mayor importancia. El

control del ruido es necesario para proteger la salud de los trabajadores en el

sitio, y para eliminar molestias al público en general.

El ruido se mide por su intensidad y su frecuencia. La unidad de medición de

intensidad es el decibel (dB), que es una medida relativa depresión, que

compara un ruido con el que apenas puede escuchar un oído normal.

b) Humo

El humo proveniente de los martillos de hincado puede generar problemas de

contaminación al medio ambiente, especialmente en lugares con pocas

corrientes de aire.

Las condiciones del suelo tienen un gran efecto en la eficiencia de la

combustión de los martillos, y por ello, en la emisión de contaminantes. Dado

que los suelos blandos ofrecen poca resistencia al hincado, esto se traduce en

una explosión deficiente del combustible del martillo, produciendo humo. Los

principales contaminantes atmosféricos, contenidos en el humo producto de los

equipos para hincar pilotes, son:

• Monóxido de carbono (CO). Gas incoloro e inodoro, proveniente de la

combustión incompleta de combustibles que contienen carbono.

• Partículas

suspendidas.

Partículas

líquidas

o

sólidas,

dispersas

en

la

atmósfera, provenientes de la combustión de carbono, combustóleo y

diesel.

• Bióxido de azufre (SO2). Gas incoloro, de olor picante, producto de la

combustión del diesel.




CAPITULO V

5.6.2 Factores ambientales que afectan las cimentaciones profundas

En

los

pilotes

de

concreto,

existen

agentes

agresivos

que

perjudican

o

deterioran la calidad del concreto, entre algunos agentes perjudiciales están:

Componentes químicos

El agua y el suelo pueden ser agresivos al concreto si contiene ácidos libres,

sulfitos, sulfatos, ciertas sales de amonio, aceites y grasas o ciertos

componentes orgánicos.

En

general,

para

concretos

en

contacto

con

agua

o

suelo

con

un

valor

de

pH

mayor de 6 no requiere precauciones, y el uso del cemento Portland normal es

satisfactorio.

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