USO DE PILOTES EN OBRAS CIVILES

Al iniciar una obra, nos vemos obligados a conocer el tipo de superficie donde vamos a establecer nuestra edificación y es por eso que hacemos los estudios necesarios de suelos, ya que mediante estos definimos que tipo de cimentación es preciso utilizar, pudiendo ser cimentaciones superficiales o profundas.

Sabemos que a través de los cimientos las cargas son transmitidas de la construcción al terreno. Lo que nos lleva a buscar el estrato resistente o firme en el cual se establecerá.

En este presente informe hablaremos de una cimentación profunda mejor conocida como pilotes.

Introducción

PUNTOS A TRATAR:

DEFINICIÓN

CONDICIONES DE SUELO QUE REQUIEREN UNA CIMENTACIÓN PROFUNDA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

CLAIFICACIÓN DE LOS PILOTES

CONDICIONES A TENER CUENTA EN LA ELECCIÓN DE UN PILOTE

DESCABEZADO Y ENCEPADO

PRECAUCIONES CONSTRUCTIVAS

INSTALACIONES DE PILOTES

COMPORTAMIENTO DE LOS PILOTES CON CARGAS

CONTROL EN OBRA CASOS EN USOS DE PILOTES

Se denomina pilote al elemento constructivo de cimentación profunda de tipo puntual utilizado en obras civiles, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuenta con un área de sección transversal pequeña, comparada con su longitud. Dependiendo del tipo del suelo la dimensión en el largo del pilote variará buscando el estrato de suelo firme en lo profundo.

DEFINICIÓN:

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes, estos trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta.

Ambas dependen de las características del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el objeto del proyecto.

CONDICIONES DEL SUELO QUE REQUIERE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA:

Cuando las cargas transmitidas por la edificación no se pueden

distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo.

Existe peligro inminente de licuación de suelos, es decir, presencia de arenas sueltas y nivel freático alto.

La permeabilidad u otras condiciones del terreno impiden la ejecución de cimentaciones superficiales.

CONDICIONES DEL SUELO QUE REQUIERE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA:

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

Cuando hay presencia de suelos expansivos, las cimentaciones con pilotes se consideran como una alternativa cuando éstos se extienden más allá de la zona activa de expansión y contracción.

CLASIFICACIÓN DE PILOTES:

SEGÚN EL MATERIAL

SEGÚN SU FORMA DE TRABAJO

SEGÚN EL SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN

SEGÚN SU DIÁMETRO

Para el análisis del uso en obra, debemos tener en claro la clasificación y características de los pilotes, existen una gran variedad de ellos, por lo que se definirán los más resaltantes, así como sus ventajas y desventajas.

CLASIFICACIÓN DE PILOTES:

SEGÚN EL MATERIAL

PILOTES DE MADERA

PILOTES DE CONCRETO

PILOTES DE ACERO

PILOTES COMPUESTOS

SEGÚN EL SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN

CLASIFICACIÓN DE PILOTES:

PILOTES HINCADOS

PILOTES HINCADOS Y VACIADOS IN SITU

PILOTES DE GATO

PILOTES PERFORADOS Y VACIADOS IN SITU

PILOTES MIXTOS

CLASIFICACIÓN DE PILOTES:

SEGÚN SU FORMA DE TRABAJO

PILOTES RÍGIDOS DE PRIMER ORDEN

PILOTES RÍGIDOS DE SEGUNDO ORDEN

PILOTES FLOTANTES

SEGÚN SU DIÁMETRO

CLASIFICACIÓN DE PILOTES:

Micro pilotes: Diámetro menor de 200 mm. Se emplean en obras de recalce.

Pilotes convencionales: De 300 a 600 mm.

Pilotes de gran diámetro: Diámetro mayor de 800 mm.

Pilotes pantalla: De sección pseudo rectangular.

Pilotes de sección en forma de cruz.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

El material del pilote puede ser inspeccionado antes de introducirlo en el suelo.

Es estable en suelo exprimible.

No se daña con el levantamiento del terreno ocasionado por el hundimiento de pilotes adyacentes.

El procedimiento de construcción no se ve afectado por el agua subterránea.

Pueden ser llevados fácilmente por encima del nivel del terreno, especialmente en estructuras marítimas.

Pueden ser hundidos en longitudes muy largas.

PILOTES HINCADOS - VENTAJAS

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

PILOTES HINCADOS - DESVENTAJAS

Se pueden romper durante hundimientos difíciles, o peor aún pueden sufrir daños mayores no visibles en condiciones difíciles de hundimiento.

No son económicos si la cantidad de material en el pilote depende de los

esfuerzos de manejo y hundimiento más que de los esfuerzos de la carga permanente.

El ruido y la vibración durante el hundimiento pueden causar molestias o daños.

El desplazamiento de suelo durante el hundimiento de pilotes en grupo puede dañar estructuras adyacentes o causar levantamiento de pilotes adyacentes al levantar el suelo.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

PILOTES HINCADOS Y VACIDOS IN SITU - VENTAJAS

La longitud se puede ajustar fácilmente hasta alcanzar niveles variables en el estrato de carga.

El tubo se hunde con un extremo cerrado, evitando el paso del agua subterránea.

Es posible formar una base agrandada en la mayoría de los tipos. El material del pilote no está determinado por los esfuerzos de manejo

o hundimiento.

El ruido y la vibración se pueden reducir en algunos tipos.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

PILOTES HINCADOS Y VACIDOS IN SITU - DESVENTAJAS

• Puede ocurrir un desgaste o estrechamiento en el suelo a menos que se tenga mucho cuidado al colar con concreto el cuerpo del pilote. • El concreto no puede ser inspeccionado después de terminado.

• El desplazamiento del concreto puede dañar el concreto de pilotes adyacentes o causar levantamiento de los mismos al levantar el suelo.

• El ruido, la vibración y el desplazamiento del suelo puede causar molestias o daños a estructuras adyacentes.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

PILOTES PERFORADOS Y VACIDOS IN SITU - VENTAJAS

La longitud puede ser variada fácilmente para adaptarse a las diversas condiciones del suelo.

El suelo removido durante la perforación puede ser inspeccionado, de ser necesario, se puede muestrear o realizar pruebas in situ.

Se pueden instalar en diámetros muy grandes.

Son posibles alargamientos de hasta dos o tres diámetros en arcillas. El material del pilote no depende de las condiciones de manejo o

hundimiento.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE:

PILOTES PERFORADOS Y VACIDOS IN SITU - DESVENTAJAS

Son susceptibles a desgaste o “estrechamiento” en tierra “exprimible”. El concreto no se instala en condiciones ideales y no puede ser

inspeccionado luego. El agua bajo presión artesiana puede empujar el cuerpo del pilote

lavando el cemento. No se pueden formar extremos alargados en materiales no cohesivos. No se pueden extender fácilmente sobre el nivel del suelo,

especialmente en estructuras de ríos y mares. Los métodos de perforación pueden aflojar suelos arenosos o gravosos.

DESCABEZADO Y ENCEPADO:

Los pilotes se descabezan, por ello, siempre se elimina el concreto de baja calidad que queda en la parte superior. Así quedan las armaduras al descubierto que se entrelazan al encepado, posterior al descabezado los pilotes deben sobresalir del terreno lo suficiente para permitir el empotramiento del concreto.

Los encepados son bloques prismáticos que unen las cabezas de varios pilotes para que trabajen conjuntamente y sirven de base al pilar o elemento estructural. El encepado irá desde un solo pilote hasta un grupo de pilotes.

PRECAUSIONES CONSTRUCTIVAS:

COLOCACIÓN DE CONCRETO IN SITU

La distancia mínima entre la piloteadora y la colocación del concreto debe ser especificada. Se han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen efectos contrarios sobre el concreto fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones de perforación y las de vaciado es considerado como satisfactorio.

PRECAUSIONES CONSTRUCTIVAS:

VACIADO CON EL MÉTODO TREMIE

El método tremie, de llenado por flujo inverso, se usa para verter concreto a través de agua, cuando la perforación queda inundada. El concreto se carga por tolva o es bombeado, en forma continua, dentro de una tubería llamada tremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie.

INSTALACIÓN DE PILOTES:

EQUIPO PARA EL HINCADO DE PILOTES

MARTILLOS DE IMPACTO

PILOTEADORAS VIBRATORIAS

BARRENAS

RESISTENCIA DESEADACHIFLONES

PULSETAS

COMPORTAMIENTO DE LOS PILOTES CON CARGAS VERTICALES:

Los pilotes, generalmente son usados para soportar cargas verticales y los pilotes inclinados o cargados lateralmente, también pueden soportar cargas horizontales, ejemplo: muelles, muros de retención, puentes, etc.

Las inclinaciones de 1 horizontal por 3 vertical representan aproximadamente la mayor inclinación que puede obtenerse con el equipo ordinario para el hincado.

COMPORTAMIENTO DE LOS PILOTES CON CARGAS VERTICALES:

PILOTES INDIVIDUALES

GRUPO DE PILOTES

PRUEBAS DE CARGA EN LOS PILOTES:

Las diversas variables que influyen en el comportamiento de un pilote bajo carga y la naturaleza compleja de los fenómenos envueltos, han llevado a la técnica a efectuar pruebas de carga en uno o más pilotes en el lugar de las obras importantes.

CONTROL EN OBRA:

MEDIDA DE RECHAZO

PRUEBAS ESTATICAS DE CARGAS

ANALIZADOR HINCA DE PILOTES

ANALIZADOR DE INTEGRIDAD DE PILOTES

CONTROL DE VIBRACIONES

FACTORES DE INCIDENCIA:

El rozamiento y adherencia entre suelo y cuerpo del pilote.

La resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de tracción puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que trabaje el suelo superior.

La combinación de ambos.

Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el caso.

CASOS EN QUE SE USAN PILOTES:

En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.

En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, cualquier estructura anclada en el suelo.

Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles.

Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

CASOS EN QUE SE USAN PILOTES:

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:

a) Obras marítimas (pantanales, muelles, etc.)

b) Estructuras que requieren pilotes inclinados, como viaductos.

c) Grandes superficies (depuradoras, centros comerciales, etc.)

Los estribos y pilas de puentes son construidos sobre cimentaciones de pilotes para evitar la posible pérdida de capacidad de carga que una cimentación superficial sufrirá por erosión del suelo en la superficie del terreno.

Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión y losas de sótanos debajo del nivel freático, están sometidas a fuerzas de levantamiento. Algunas veces se usan pilotes para esas cimentaciones y así resistir la fuerza de levantamiento.

CASOS EN QUE SE USAN PILOTES:

MUCHAS GRACIAS