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1. LA ESTRUCTURA DE TENSADO DE PILOTES ¿QUÉ FINALIDAD TIENE?

Este método para formar una sección de pilote de concreto pretensado, vaciado comprende una estructura de refuerzo que presenta una pluralidad de hilos de alambre dispuestos radialmente en un molde dividido que tiene en cada uno de sus extremos opuestos un armazón, incluyendo medios de placas teniendo una pluralidad de aberturas para hilos de

alambre. La espiral de refuerzo en los extremos de estos pilotes será de 16 vueltas con paso de 5.1 cm El pilote llevará además, 4 vueltas en hélice con paso del pilote, el acero de refuerzo vertical quedará dentro de una hélice con paso no mayor que 10 cm, El recubrimiento del refuerzo no será menor que 5.1 cm a partir de la cara del pilote pre esforzado.

Los pilotes cilíndricos huecos de diámetros mayores tendrán el tamaño y la forma aprobados, el espesor de la pared de los pilotes cilíndricos no será menor que 12.7 cm.

Estos pilotes tienen ciertas ventajas sobre los prefabricados de concreto armado:

Su resistencia al hincado es mayor, el hormigón no se cuartea bajo el efecto de esfuerzo de hincad; existe también una mayor protección contra los agentes externos.

Su acarreo y transporte son más fáciles; pues solamente se engancha en uno o más puntos, estos pilotes están indicados generalmente para grandes longitudes.

Tienen un momento de inercia mayor que los de concreto armado de las mismas dimensiones; en los primeros toda la sección transversal contribuye al momento de inercia , mientras que en los segundos el recubrimiento no interviene.

Este tipo de pilotes se emplea esencialmente para grandes trabajos en el mar; estos pilotes están bajo patente de Raymond International Inc. Tienen las Sgts.

Características: Longitud de cada elemento: alrededor de los 5 metros. Longitud total aproximada: 60m. Diámetro exterior: Entre 1 y 1.5 m. Espesor del hormigón: 0.10 a 0.15m.

2. Los estribos helicoidales ¿Qué función estructural cumplen y por qué no son fraccionados?

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Para pilotes circulares como para octogonales, las armaduras transversales están formadas por espiras helicoidales. Se aumenta la resistencia a la compresión de un pilote reforzando la armadura longitudinal con armaduras transversales; constitutyendo un zunchado.Las armaduras transversales están formadas por barras de 6 u 8 mm. Son estribos dispuestos a intervalos o espiras helicoidales continuas.El paso de zunchado es, en general de 10 a 15 cm. A todo lo largo del pilote, excepto en las dos extremidades, en donde el zunchado es más unido, en una longitud de tres diámetros.

Estos zunchos helicoidales cumplen las siguientes funciones:

- Confinar al hormigón del núcleo de la columna para mejorar su capacidad resistente.-Definir la geometría de la armadura longitudinal- Mantener en su sitio al hierro longitudinal durante la construcción- Controlar el pandeo transversal de las varillas cuando están sometidas a compresión- Colaborar en la resistencia a las fuerzas cortantes.

3. ¿Qué tipo de pilotes son los que están utilizando?

Los pilotes utilizados en la cimentación del coliseo del Cápac Ñan son pilotes hechos en situ.

Proceso de ejecución de un pilote in situ

La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocará un armado en su interior y posteriormente se rellenará con hormigón.

En ocasiones, el material en el que se está cimentando, es un suelo friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales

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friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca o útil al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionante), es por ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación; a este fenómeno se le denomina "caídos", es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente.

Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes: los de extracción y los de desplazamiento. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo. En ambos casos se utilizan diferentes técnicas para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación.

Los tipos de pilotes in situ están recogidos en las Normas Tecnológicas de la Edificación.

Del tipo de pilotes in Situ el utilizado en esta obra es el:

Pilote in situ de extracción con entubación recuperable

Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metálico a modo de encofrado), que evita que se derrumbe la excavación. Una vez completado el vaciado, y según se va hormigonando el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada nuevamente.

Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogéneo.

4. ¿Qué otros tipos de pilotes se conocen?

Pilote in situ de extracción con camisa perdida

Se ejecuta por el mismo sistema del tipo in situ de extracción con entubación recuperable, con la diferencia de que la camisa metálica no se extrae, sino que queda unida definitivamente al pilote. Usualmente como pilotaje trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y siempre que se atraviesen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo de agua y en algunos casos con capas de terreno coherente blando; cuando existan capas agresivas al hormigón fresco. La camisa se utilizará para proteger un tramo de los pilotes

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expuesto a la acción de un terreno agresivo al hormigón fresco o a un flujo de agua. La longitud del tubo que constituye la camisa será tal que, suspendida desde la boca de la perforación, profundice dos diámetros por debajo de la capa peligrosa.

Pilote in situ de desplazamiento con azuche

Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, después de atravesar capas blandas. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia

Pilote in situ de extracción con entubación recuperable

Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metálico a modo de encofrado), que evita que se derrumbe la excavación. Una vez completado el vaciado, y según se va hormigonando el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada nuevamente.

Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogéneo.

Pilote in situ perforado sin entubación con lodos tixotrópicos

Es un pilote de extracción, en el que la estabilidad de la excavación se confía a la acción de lodos tixotrópicos. Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Cuando se atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.

Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas

Usualmente como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

Pilote in situ barrenado sin entubación

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Barrena para la ejecución de pilotes.

Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme prácticamente homogéneo o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos de las paredes.

Pilotes hincados

Consiste en introducir elementos prefabricados de hormigón similares a postes de luz o secciones metálicas por medio de piloteadoras en el suelo.

Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente "hincados" en el piso a base de golpes de "martinete", 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".

Pilote in situ barrenado y hormigonado por tubo central de barrena.

Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos de compacidad o consistencia media, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia. Se trata de pilotes por desplazamiento de las tierras por medio de una barrena continua. Posteriormente se ejecuta el hormigonado por bombeo por el tubo tubo central existente en el interior de la barrena.

Pilotes prefabricados

Los pilotes prefabricados pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas, también se los conoce por el nombre de pilotes premoldeados; pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado.

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Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a compresión; los de hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo el agua. Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efectúa un martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.

Pilotes excéntricos

Los pilotes excéntricos son los que se ubican fuera de los ejes de las columnas y de las contratabes en edificios urbanos con estructura reticular, ofreciendo ventajas sustanciales respecto de los tradicionales instalados a cielo abierto antes del desplante de la edificación, colados en sitio o prefabricados hincados a golpes de martillo y coincidentes con los ejes, lo que dicho en otras palabras significa que los pilotes excéntricos pueden instalarse después de haberse iniciado la construcción del edificio. Cuando éste ya tiene algún peso se usa como lastre gratuito para dar la reacción de hincado al equipo hidráulico que es compacto, silencioso, sin vibraciones, limpio y de mayor capacidad que la dada con golpes de martillo.

5. ¿Cómo es el apoyo de las zapatas en los pilotes?

Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten a material mas adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes. Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña, comparada con su longitud, y usualmente se instalan usando una piloteadora que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro.

Las columnas con poca carga, pueden en algunos casos, necesitar un solo pilote. Sin embargo, ya que en las condiciones del trabajo de campo, la posición real de un pilote puede quedar a varios centímetros de la posición proyectada, difícilmente pueden evitarse las cargas excéntricas. En consecuencia las cabezas de los pilotes aislados usualmente se arriostran en dos direcciones por medio de contratrabes. Si solo se necesitan dos pilotes las cabezas se unen con un cabezal de hormigón, siendo arriostradas solamente en una dirección, perpendicular a la línea que une los dos pilotes. Los grupos que contienen tres o mas pilotes están provistos de cabezales de hormigón reforzado y se consideran estables sin apoyarlos con contratrabes.

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También pueden usarse pilotes verticales para resistir cargas laterales; por ejemplo, debajo de una alta chimenea sujeta al viento. Comparada con la capacidad axial, la capacidad lateral es usualmente pequeña. Cuando es necesario soportar grandes cargas laterales, pueden usarse pilotes inclinados. Las inclinaciones de 1 horizontal por 3 vertical representan aproximadamente la mayor inclinación que puede obtenerse con el equipo ordinario para el hincado. La economía favorece usualmente las menores inclinaciones, aunque tenga que usarse un mayor número de pilotes.

6. Dosificación y aditivos que se emplean en los pilotes.

. Modos de uso

Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento. La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.

El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.

El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.

Normalización

Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado.

La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en la década de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora de muchos organismos como el Bureau o Reclamation, en los EE.UU. La actividad de los aditivos fue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernos alquimistas.

Los vendedores no conocían el producto de base del material que ofrecían. Sin embargo los procesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductos

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industriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientes de la fabricación del papel por vía química.

En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando el problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado, en especial en regiones cálidas

A nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos son pertinentes:

Establecer cuál es la característica principal del concreto que es modificada por el aditivo, cuales son las características secundarias que son modificadas en menores medidas y cuáles son los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse.

Conocer el tipo de constituyente básico del aditivo para aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes.

De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de homogeneidad) que permite identificar el producto.

En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado. (Especialmente en los del tipo de alto rango) vieron evaluar la compatibilidad del aditivo con el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composición de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles.

7. ¿Por qué se ha considerado en la construcción del coliseo, el sistema de pilotaje?

El suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten a material mas adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes. Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña, comparada con su longitud, y usualmente se instalan usando una piloteadora que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro.

Las columnas con poca carga, pueden en algunos casos, necesitar un solo pilote. Sin embargo, ya que en las condiciones del trabajo de campo, la posición real de un pilote puede quedar a varios centímetros de la posición proyectada, difícilmente pueden evitarse las cargas excéntricas. En consecuencia las cabezas de los pilotes aislados usualmente se arriostran en dos direcciones por medio de contratrabes. Si solo se

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necesitan dos pilotes las cabezas se unen con un cabezal de hormigón, siendo arriostradas solamente en una dirección, perpendicular a la línea que une los dos pilotes.

8. ¿Qué tipo de maquinarias y equipos se están utilizando?

Equipo para el hincado de pilotes. Los pilotes se hincan comúnmente por medio de un martinete, ocasionalmente, mediante un generador de fuerzas vibratorias. El martinete funciona en medio de un par de guías paralelas o correderas suspendidas de una grúa elevadora estándar. En la parte inferior las guías se conectan a la grúa por medio de un miembro horizontal, conocido como marcador. El marcador puede alargarse o acortarse para permitir el hincado de pilotes inclinados y también para poner a plomo las guías en el sitio de un pilote vertical. Al martinete lo guían axialmente rieles incorporados en las guías.

Martillos de impacto. Originalmente las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caían desde el extremo superior de las guías a la cabeza del pilote. Ocasionalmente se usan todavía aparatos de este tipo, martillos de gravedad o de caída libre, pero la mayor parte de los martillos de impacto son del tipo de vapor o diesel. Los martinetes de vapor tienen un martillo que es levantado por la presión de éste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presión del vapor. Si la caída se debe solo a la acción de la gravedad, el martinete se llama de acción sencilla. Si la presión del vapor se suma a la energía hacia abajo, el martinete se llama de doble acción o diferencial. El martillo de los martinetes suelen tener un amortiguador reduciendo los esfuerzos de impacto. La clasificación de los martinetes se basa en la energía total del golpe.

Los martinetes diesel disponen de una cámara entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque donde se produce una explosión de combustible haciendo la compresión de los gases que se levante el martillo. El martillo cae por gravedad.

9. Investigar las condiciones y especificaciones técnicas y aspectos más importantes en la construcción.

Fabricación.

El procedimiento técnico de fabricación, permite garantizar el suministro de pilotes de muy alta tecnología (hormigón de 450 kp/cm2), gran capacidad de resistencia frente a los agentes químicos, tanto sulfatos como agua marina ( al fabricarse con cemento SR/MR), y gran compacidad (por los automatismos de puesta en molde y vibrado del hormigón).

Hinca.

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La hinca de los pilotes se hacen con los modernos equipos de caída libre, donde una maza de peso variable entre 4 y 6 toneladas es elevada por un sistema simple de cable, o bien mediante los mas avanzados métodos de accionamiento hidráulico, de elevado rendimiento y control.

Estos equipos son totalmente autónomos, por lo que no necesitan prestaciones auxiliares, y de fácil movimiento al ir montados sobre grúas de oruga.

Previamente se efectúa la planificación de la obra, en donde se analiza la secuencia de hinca de los pilotes de prueba, las zonas de apilado, etc. Los pilotes de prueba (pilotes penetrómetros) servirán de referencia para definir las profundidades óptimas de los pilotes, como confirmación de lo previsto en el estudio geológico del terreno realizado con anterioridad a la hora de la redacción del proyecto. Este estudio como se explicó con anterioridad lo llevaran a cabo expertos que nos mandaran un informe detallado del terreno existente en la zona de cimentación.(Explanada de España, Alicante).

Juntas.

Las juntas es el elemento que permite la unión de diferentes tramos de pilotes para alcanzar la profundidad necesaria.

Las juntas con materiales de alta calidad. Están calculadas para resistir mayores esfuerzos incluso que la propia sección tipo del pilote, como han demostrado los distintos ensayos a flexión, compresión y tracción realizados a las mismas.

Todos los elementos que la componen quedan totalmente recubiertos por hormigón y protegidos del genero circundante a excepción de la chapa exterior que carece de función estructural una vez hormigonado el pilote.

Además todos los elementos de conexión se encuentran embebidos en una grasa protectora contra la corrosión (certificada por el Instituto de Técnica Aeroespacial), y ajustadas las piezas que la componen, de forma que una vez unidos los diferentes elementos, se genera una pretensión que asegura una perfecta transmisión de esfuerzos.

Las cualidades anteriores junto con su fácil puesta en obra y la posibilidad de inspección visual de la junta, hacen de este elemento constructivo un garantía de calidad en consonancia con la del propio pilote, como demuestra en la practica su uso continuado desde hace 50 años.

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Todas las empresas tienen un elevado control de calidad para sus productos pudiendo ofrecer a sus clientes la máxima garantía de sus productos a la vez de un precio económico haciendo que la empresa sea competitiva en el mercado.

Control.

Control en factoría. Los pilotes prefabricados se controlan sistemáticamente tanto durante su fabricación en factoría como durante su instalación en obra.

Se efectúan los siguientes controles:

De recepción de los materiales: Agua, cemento, áridos, armaduras y aditivos, realizándose los ensayos que prescribe la norma EH-91 “ Instrucción para el Proyecto y la Ejecución de Obras de Hormigón en masa o armado”.

De resistencia y geometría: De los pilotes, azuches, collares y juntas.

De fabricación: Preparación de los moldes, adecuada instalación de las armaduras, correcta dosificación y colocación del hormigón, vibrado, manejo, curado.

De la resistencia y consistencia del hormigón: Los ensayos se realizan a las 24 horas, 7 días y 28 días con resistencias mínimas de 175, 375 y 450 Kg/cm2 respectivamente.

Control en obra.

-Medida de rechazo: Sobre todos y cada uno de los pilotes se mide el rechazo, que es la penetración del pilote en una serie de 10 golpes dados con la maza del equipo de hinca. A través de la medida del mismo se controla que se ha alcanzado la capacidad de carga que debe soportar el pilote.

-Pruebas estáticas de carga: En este tipo de ensayos y con la ayuda de otros pilotes o anclajes como reacción, se somete al pilote a cargas superiores a la máxima de servicio, observándose su comportamiento y obteniéndose la curva carga-asiento.

- Analizador hinca de pilotes: Usado cada vez con mayor frecuencia, por su bajo coste y elevada rapidez. Este ensayo avalado por una gran experiencia a nivel mundial, permite de una forma rápida y no destructiva analizar tanto las condiciones del terreno como el desarrollo de la hinca, controlando la integridad del pilote y su capacidad de carga. Se consigue en muchos casos mejorar el diseño de la cimentación, con la optimización de los coeficientes de seguridad.

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-Analizador de integridad de pilotes: Se emplea para controlar específicamente la integridad de los pilotes. Está basado en la teoría de propagación de onda de choque a través de los mismos. De una forma sencilla, y con un equipo de mano, es posible chequear un gran numero de pilotes en una sola jornada.

-Control de vibraciones: Cuando el entorno en que esta situada la obra lo requiera, es posible controlar la transmisión de vibraciones y onda aérea que provoca la instalación de los pilotes. Su cuantificación permite confirmar los criterios de hinca y adecuarlos al entorno.

Obras singulares.

La topología de los pilotes , el elevado rendimiento y la autonomía de los equipos de los equipos de hinca, así como el cuidado del medio ambiente del sistema, permiten la realización de obras de características muy especiales:

Obras marítimas (pantanales, muelles, etc.)

Estructuras que requieren pilotes inclinados, como viaductos.

Grandes superficies (depuradoras, centros comerciales, etc.)

A continuación adjuntaremos varias fotocopias y planos de obras realizadas por cimentación con micropilotes, realizadas por empresas importantes, de ámbito tanto nacional como internacional.

Características técnicas.

Los pilotes prefabricados están capacitados para absorber esfuerzos verticales de compresión en el entorno de los 125 Kp/cm*, al tratarse de pilotes de categoría I, prefabricados con todos los controles en instalaciones fijas según la norma Tecnológica NTE-CPP 78.

Se fabrican en todos los casos con hormigones de resistencia característica 450 Kp/cm*,( H-450 según norma EHE-99)

Así mismo se emplea cemento CEM I 42,5-SR (RC-97), que hace que los pilotes sean resistentes a los sulfatos y al agua de mar.

Van armados en toda su longitud, y en sus esquinas, con cuatro u ocho barras de acero corrugado y calidad mínima AEH-400 ( límite elástico 4100 Kp/cm*).

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Zunchados también a lo largo de toda su longitud mediante una armadura transversal en acero AE-215l (lisa, de límite elástico 2200 Kp/cm*), de 6 mm de diámetro. El paso es de 16 cm, reduciéndose a 8 cm en los 0,8m próximos a los extremos y en la zona de los ganchos de izado.

Para concluir, abría que comentar, que este tipo de cimentaciones se están imponiendo en todas las obras de gran envergadura, donde el terreno en el que se va a construir no cumple con las características necesarias de resistencia que necesitamos para el aguante de las cargas producidas por la ob

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