informe pilotes

Sistemas de Pilotaje Ingeniería de las Cimentaciones

ContenidoI. Introducción...............................................................................................................................3

II. Objetivos....................................................................................................................................4

III. Pilotes.....................................................................................................................................5

A. Función de los Pilotes.............................................................................................................5

B. Usos de Sistemas de Pilotaje..................................................................................................5

IV. Tipos de Pilotes Según su Función..........................................................................................6

A. Cimentación Rígida de Primer Orden.....................................................................................6

B. Cimentación Rígida de Segundo Orden..................................................................................6

C. Cimentación Flotante.............................................................................................................6

V. Tipos de Pilotes Según su Forma................................................................................................6

VI. Tipos de Pilotes Según el Material Utilizado...........................................................................8

A. Pilotes De Madera..................................................................................................................8

B. Pilotes Prefabricados..............................................................................................................9

C. Pilotes De Perfiles De Acero.................................................................................................10

D. Pilotes De Tubos De Acero...................................................................................................10

E. Pilotes Compuestos..............................................................................................................11

F. Pilotes De Arena...................................................................................................................12

G. Pilotes De Concreto Fabricados "In Situ"..............................................................................12

1. Pilote In Situ de Desplazamiento con Azuche...................................................................14

2. Pilote In Situ de Desplazamiento con Tapón de Gravas....................................................14

3. Pilote In Situ de Extracción con Entubación Recuperable.................................................14

4. Pilote In Situ de Extracción con Camisa Perdida...............................................................14

5. Pilote In Situ Perforado sin Entubación con Lodos Tixotrópicos.......................................14

6. Pilote In Situ Barrenado sin Entubación...........................................................................15

7. Pilote In Situ Barrenado y Hormigonado por Tubo Central de Barrena............................15

8. Pilotes Excéntricos............................................................................................................15

VII. Usos de Pilotes en Honduras................................................................................................16

VIII. Proceso Constructivo de un Sistema de Pilotaje..................................................................17

A. Tareas Previas.......................................................................................................................17

B. Trazo.....................................................................................................................................17

C. Perforación...........................................................................................................................18

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1. En Seco.............................................................................................................................18

2. Con Agentes Fluidos (lodos, agua, aire o polímeros)........................................................19

3. Entubados........................................................................................................................20

D. Moldes para Pilotes Colados In Situ.....................................................................................20

1. Con Tubo Recuperable.....................................................................................................20

2. Con Tubo No Recuperable................................................................................................21

E. Pilotes sin Molde (perforados).............................................................................................21

F. Armaduría............................................................................................................................21

1. Acero de Refuerzo............................................................................................................21

2. Armaduras de los Pilotes..................................................................................................21

3. Manejo y Colocación de Armadura..................................................................................21

4. Rigidizadores y Ganchos para Izaje..................................................................................22

G. Concreto...............................................................................................................................22

1. Tubo Tremie.....................................................................................................................23

2. Sistema de Hélice Continúa..............................................................................................23

IX. Conclusiones........................................................................................................................25

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I. Introducción

En el presente informe se da a conocer la cimentación por pilotes, desglosando en cada uno de sus aspectos, desde su fabricación hasta su colocación, definiendo bien cada aspecto para que el lector pueda tener un mejor conocimiento sobre este tipo de cimentación, ya que la cimentación por pilotes es muy diferente al resto de las cimentaciones, por lo tanto es un tema al que se le debe prestar mucha atención por las zonas donde se usa esta cimentación, ya que las demás cimentaciones no son muy efectivas. Este informe explica todo lo que se debe conocer sobre los pilotes, al menos en cuanto lo que se refiere a teoría, explicando poco a poco todos los temas que tengan que ver con los pilotes.

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II. Objetivos

a. Dar a conocer que es una cimentación por pilotes.b. Enumerar las razones por las cuales se opta usar un pilote y no cualquier tipo cimentación.c. Mostrar cómo funciona una cimentación por pilotes.d. explicar la clasificación y tipos de pilotes existentes en la actualidad.e. Explicar el proceso de hincamiento de los pilotes.

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III. Pilotes

Se denomina pilote o sistema por pilotaje a un elemento constructivo utilizado para cimentaciones profundas de obras, en donde estos pilotes permiten trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo. Este sistema de pilotes es una opción que se toma al tener suelos de muy mala calidad donde la construcción de zapatas y losas no es viable. Los pilotes tienen la forma de una columna colocada verticalmente en el interior del terreno sobre la cual se apoya el elemento que le trasmite las cargas y que trasmite estas cargas al terreno por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta del pilote en capas más resistentes o por ambos métodos a la vez.

A. Función de los Pilotes

En cuanto a su función como antes lo hemos mencionado los pilotes 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 van a depender de las características del pilote y del terreno en que se está construyendo. La combinación de estas dos resistencias es idónea para un proyecto como por ejemplo para un pilote circular, hormigonado in situ cuya punta inferior está sobre un estrato de resistencia apreciable a la carga de hundimiento. Los trabajos con pilotes van de la mano con la geotecnia donde es importante saber que existe cierto grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que una buena parte de la investigación que se desarrolla en este campo tiene que ver con métodos que permitan hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas.

El método más obvio, pero más costoso es hacer una prueba de carga. Entre otros métodos tenemos pruebas de resonancia, prensa hidráulica de Osterberg, pruebas de análisis de ondas y pruebas sísmicas. El terreno en que se encuentre el fuste y la punta de resistencia tiene que ver mucho con la resistencia en el funcionamiento del pilote. Por esto es importante conocer el origen y las condiciones bajo las cuales se encontrara el determinado pilote mediante pruebas de laboratorio y así ver las fórmulas de cálculo válidas para el determinado caso.

B. Usos de Sistemas de Pilotaje

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

Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asentamientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.

Cuando el terreno está sometido a variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.

Cuando la edificación está situada sobre agua o el nivel de agua freática muy cerca del nivel de suelo.

En edificios de altura expuestos a fuertes vientos. En construcciones donde se requiere que los cimientos trabajen a tracción, como estructuras

de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo. Cuando se necesita resistir cargas inclinadas como en los muros de contención de los muelles. Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

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IV. Tipos de Pilotes Según su Función

A. Cimentación Rígida de Primer Orden

El pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad. Las puntas de los pilotes se clavan en terreno firme; de manera que se confía en el apoyo en ese estrato, aún si hubiere una pequeña descarga por rozamiento del fuste al atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas de sustentación actúan sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote.

Es el mejor apoyo y el más seguro, porque el pilote se apoya en un terreno de gran resistencia.

B. Cimentación Rígida de Segundo Orden

Cuando el pilote se encuentra con un estrato resistente pero de poco espesor y otros inferiores menos firmes. En este caso se debe profundizar hasta encontrar terreno firme de mayor espesor. El pilote transmite su carga al terreno por punta, pero también descarga gran parte de los esfuerzos de las capas de terreno que ha atravesado por rozamiento lateral. Si la punta del pilote perfora la primera capa firme, puede sufrir Como en los de primer orden, las fuerzas de sustentación actúan sobre la planta del pilote y por rozamiento con las caras laterales del mismo.

C. Cimentación Flotante

Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad; en este caso los pilotes están sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ningún estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace únicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote.

Se calcula la longitud del pilote en función de su resistencia. En forma empírica sabemos que los pilotes cuya longitud es menor que la anchura de obra, no pueden soportar su carga.

V. Tipos de Pilotes Según su Forma

Los constructores a través del tiempo han probado y usado con éxito variable, muchas formas y tipos de pilotes. Cada forma ha tenido, probablemente, éxito bajo ciertas condiciones; sin embargo, el uso de cierto tipo o forma de pilote que ha dado buen resultado en una obra, puede que no tenga éxito en una situación diferente. En los Estados Unidos de América las compañías constructoras que tienen grandes y bien equipadas organizaciones para la hinca de pilotes usan, en general, unos pocos tipos y formas de pilotes.

Cuatro formas básicas se usan comúnmente: primera, sección transversal uniforme en toda la longitud del pilote; segunda, base o punta ensanchada; tercera, forma cónica y cuarta, tablestaca. Dentro de estos también se encuentra el pilote hueco como tal.

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1. El pilote de sección uniforme puede presentarse en varias formas: sección circular, cuadrada, octagonal, estriada, y H. La sección uniforme hace que la resistencia del pilote como columna sea uniforme de la punta a la cabeza y que el rozamiento superficial este bien distribuido en todo el fuste. Se adapta bien para hacer juntas y cortes, ya que todas las secciones del pilote son iguales.

2. Con objeto de aumentar la resistencia en la punta y la fricción en la porción inferior del pilote, se han usado diferentes formas de ensanchamiento de la punta. En una se usa una punta grande prefabricada que se une a un pilote cilíndrico, mientras que en otra se forma un bulbo de concreto que es forzado dentro del suelo en la punta del pilote. Los pilotes de esta última forma han demostrado ser muy efectivos para desarrollar resistencia en la punta en suelos cohesivos compactos y aun en arenas sueltas. Tienen poco valor como pilotes de fricción y una ligera ventaja sobre los de sección uniforme, cuando se usan como pilotes resistentes por la punta, en roca.

3. La forma cónica se originó con el pilote de madera, que está de acuerdo con la forma natural del tronco del árbol; sin embargo, esta forma ha sido imitada en pilotes de hormigón y de acero para hacer más fácil la construcción. Los pilotes cónicos son útiles para compactar arenas sueltas debido a su acción de cuña, pero en otros casos pueden ser menos efectivos que los de sección uniforme. Tanto la resistencia en la punta como la fricción lateral en la porción inferior del pilote cónico son bajos porque el área de la punta y el área superficial del pilote son pequeñas. El resultado es que los pilotes de forma cónica resistentes por la punta requieren mayor longitud que los de sección uniforme para soportar la misma carga. Los pilotes cónicos que dependen de la fricción para soportar la carga, pueden transmitir una gran parte de la misma a los estratos superiores más débiles, con lo cual se producen asentamientos inconvenientes.

4. Las tablestacas son relativamente planas y de sección transversal ancha, de manera que cuando se hincan unas a continuación de otras forman un muro. Se fabrican muchas formas diferentes de tablestacas en madera, concreto y acero, para fines determinados, como son las ataguías, los muelles, los muros de sostenimiento de tierras y rastrillos impermeables; algunas tienen forma de arco y otras sección transversal en Z para darles mayor rigidez y la mayoría de los tipos se fabrican con conexiones o enclavamientos, que sirven para unirlas entre sí formando un muro que impide el paso del suelo.

5. Los pilotes que son huecos tienen, sobre los que no lo son, la ventaja de que pueden ser inspeccionados en toda su longitud después de hincados. Durante la hinca los pilotes se pueden desviar de la vertical, encorvarse o doblarse en ángulos cerrados o pueden dañarse por una hinca excesiva.Los pilotes huecos se pueden inspeccionar dejando caer en su interior una llama brillante o reflejando los rayos del sol con un espejo; pero en las otras formas hay que suponer que están correctos sin poder comprobarlo. Por lo tanto en los pilotes que no se pueden inspeccionar deben usarse factores de seguridad más altos. Los pilotes huecos que se hincan con los extremos abiertos y en los que después se extraen el material del interior, permite examinar el suelo situado debajo de la punta del pilote. Cuando un pilote con el extremo abierto se apoye en una roca de superficie irregular, se puede allanar la superficie de la roca rebajándola y, si se encuentra que el pilote se va a apoyar en una roca que está más arriba que el estrato indicado para soporte del pilote, se puede barrenar la roca o dinamitarla para que el pilote pueda llegar a la profundidad requerida.

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VI. Tipos de Pilotes Según el Material Utilizado

A. Pilotes De Madera

La madera es uno de los materiales más usados para pilotes, porque es barata, fácil de obtener y fácil de manipular. Algunas clases de maderas apropiadas para pilotes se encuentran disponibles en casi todas partes del mundo. El abeto, el pinabete y el pino, pueden tener hasta 30 m de longitud, el roble y otras maderas duras hasta 15 m, el pino del sur hasta 25 m y el palmito; todas estas maderas se emplean comúnmente para pilotes. Los pilotes de madera no sometidos a tratamiento alguno, que estén completamente embebidos en el suelo debajo del nivel del agua, se conservan sanos y duran indefinidamente. Cuando en 1902 se derrumbó el campanil de San Marcos en Venecia se halló que los pilotes de madera que tenían mil años estaban en tan buenas condiciones que se dejaron en su lugar y se usaron como soporte de la nueva torre. Los pilotes de madera sanos, que han estado bajo el agua por muchos años se deben dejar secar antes de volverlos a hincar, porque cuando se secan las fibras de madera se vuelven juntas y frágiles.

La madera que no haya sido sometida a tratamiento y esté situada por arriba del nivel freático se pudre y arruina por las termitas y otros insectos. En agua salada la madera puede ser atacada por horadadores marinos. Se puede hacer que los pilotes de madera duren más sometiéndolos a un tratamiento con cloruro de zinc, sulfato de cobre y otros productos químicos patentados. La impregnación con creosota es uno de los procedimientos más eficaces y de más duración para la protección de los pilotes de madera.

Generalmente se emplea de 200 a 400 Kg. de creosota por m 3 de madera (12 a 25 libras por pie cubico) que se introducen por un procedimiento de vacío y presión. En las áreas donde el ataque de los organismos marinos es muy severo, se protegen los pilotes sometiéndolos a un tratamiento que es una combinación de arseniato de cobre seguido por alquitrán de hulla y creosota; ambas substancias, aplicadas bajo calor y presión, son necesarias para que los pilotes se conserven en agua salada entre 15 y 25 años.

Los pilotes de madera sufren grandemente por un exceso de hinca; en la cabeza se separan las fibras y el fuste puede llegar a rajarse o romperse, cuando encuentran una gran resistencia a la hinca. En la construcción de una esclusa en el río Mississippi fue necesario hincar varios miles de pilotes de madera a través de un estrato de arena cementada que no se había descubierto. Una excavación posterior puso en relieve que muchos de los pilotes se habían astillado y roto. Fue necesario, posteriormente, perforar con una viga de acero el estrato cementado antes de hincar los pilotes de madera.

Los pilotes de madera pueden soportar con seguridad de 15 a 30 toneladas por pilote. Se han utilizado pilotes de madera para cargas de 45 toneladas métricas o más y los ensayos de carga han demostrado que pueden soportarlas con seguridad. El problema principal, en estos casos, es que hay que estar seguro que la calidad estructural de la madera es uniforme y alta para que no haya peligro de que se rompan durante la hinca. El bajo costo del material y la hinca, se hacen a menudo del pilote de madera la cimentación más barata por toneladas de carga.

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B. Pilotes Prefabricados

Los Pilotes Prefabricados pertenecen a la categoría de Cimentaciones Profundas, también se los conoce por el nombre de Pilotes Pre-moldeados; pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado.

Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a la compresión; los de hormigón pretensado funcionan bien a la tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo 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.

Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm. x 30 cm ó 45 cm x 45 cm. También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Están compuestos por dos armaduras: una longitudinal con 4 diámetros de 25 mm y otra transversal compuesta por estribos de varilla de sección 8 mm como mínimo. La cabeza del pilote se refuerza uniendo los cercos con una separación de 5 cm. en una longitud que oscila en 1 m. La punta va reforzada con una pieza metálica especial para permitir la hinca.

Los pilotes prefabricados de concreto tienen el fuste de sección uniforme circular, cuadrada y octagonal, con refuerzo suficiente para que puedan resistir los esfuerzos que se producen durante su manipulación. Los tamaños más pequeños tienen de 20 a 30 cm de ancho y son generalmente sólidos; los tamaños mayores son sólidos o huecos para reducir el peso. El uso del pretensado en los pilotes de hormigón permite tener la resistencia necesaria con paredes de espesores relativamente delgados; pilotes huecos de 140 cm de diámetro y paredes de 10 cms de espesor, similares a los tubos de hormigón, generalmente se han usado cuando se ha requerido gran rigidez y alta capacidad de carga.

Los pilotes de concreto prefabricados se usan principalmente en construcciones marinas y puentes, donde la durabilidad bajo condiciones severas de intemperie es importante y donde los pilotes se extienden fuera de la superficie del terreno como una columna sin soporte lateral.

En este último caso el refuerzo se proporciona de acuerdo con su condición de columna. Las longitudes corrientes de los pilotes sólidos pequeños varían entre 15 y 18 m y para los pilotes largos, huecos, se puede llegar hasta 60 m. La carga típica para los pilotes pequeños está entre 30 y 50 toneladas y para los pilotes grandes hasta más de 200 toneladas.

El uso de los pilotes prefabricados está limitado por dos factores: primero, son relativamente pesados si se les compara con otros pilotes de tamaño similar. Segundo, es dificultoso cortarlos si resultan demasiado largos y es aún más difícil empatarlos para aumentar su longitud.

Pilotes Prefabricados.

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C. Pilotes De Perfiles De Acero

Los perfiles estructurales de acero, especialmente los pilotes H y los perfiles WF, son muy usados como pilotes para soportar cargas, especialmente cuando se requiere una alta resistencia por la punta en suelo o en roca. Como el área de la sección transversa es pequeña comparada con la resistencia, se facilita la hinca a través de obstrucciones, tales como las vetas duras cementadas, los viejos troncos de madera y hasta las capas finas de roca parcialmente meteorizada. Los pilotes se pueden obtener en piezas y se pueden cortar o empalmar fácilmente. Los perfiles que ordinariamente se hincan son de 8BP36 al 14BP117 y las cargas de trabajo varían de 40 a 150 toneladas. Se han usado perfiles de ala ancha de hasta 91.5 cms (36 pulg) de peralte y también ocasionalmente pilotes formados por canales y rieles de ferrocarril. La longitud la limita la hinca solamente; se han colocado perfiles H de 35.5 cms (14 pulg) de más de 90 m (300 pies) de longitud.

Los perfiles H hincados en roca pueden soportar cargas hasta el límite elástico del acero. En rocas muy duras algunas veces se refuerza la punta del pilote con planchas de acero soldadas al alma del perfil para evitar pandeo local. Loa pilotes H penetran el suelo produciendo un desplazamiento mínimo y produciendo un levantamiento del suelo y presión lateral también mínimos. Cuando los pilotes H se usan para resistir por fricción, como el área entre las alas es tan grande, la falla ocurre por esfuerzo cortante, en planos paralelos al alma de la sección que pasa por las aristas exteriores de las alas y por fricción contra el metal en las caras exteriores de las alas.

Los perfiles estructurales tienen tres desventajas. Primera, son relativamente flexibles y se desvían o tuercen fácilmente si encuentran obstáculos como piedras grandes o boleos. De hecho algunos pilotes H se han desviado tanto que sus puntas han resbalado sobre el estrato resistente en vez de penetrar en él. Segunda, el suelo se empaqueta entre las alas de perfil de tal manera que el área de rozamiento corresponde al perímetro del rectángulo que circunscribe al pilote en vez de al perímetro total de la sección del pilote. Tercera, la corrosión reduce el área efectiva de la sección transversal. En la mayoría de los suelos es suficiente dejar un margen para corrosión de 1.25 a 2.50 mm, porque la dura película de corrosión protege al pilote de futuros ataques. En suelos fuertemente ácidos como los rellenos y la materia orgánica y en el agua de mar, la corrosión es mucho más seria; en estos casos la protección catódica o la inyección de concreto son necesarias para impedir el deterioro del pilote.

D. Pilotes De Tubos De Acero

Los tubos de acero rellenos de concreto constituyen excelentes pilotes. En la mayoría de los casos se hincan con el extremo inferior cerrado pon una placa plana o una punta cónica. La placa plana es más económica y tiende a formar una punta cónica de suelo a medida que se hinca el pilote. Unas planchas formando una X soldadas al extremo del tubo ayudan al pilote a penetrar la grava y las capas cementadas y a cortar la capa de roca. Los tubos con el extremo inferior abierto se emplean cuando es esencial un desplazamiento mínimo. Los tacos de suelo que se van introduciendo en el tubo se extraen a intervalos para impedir que se empaqueten y hagan que el pilote se hinque como si estuviera cerrado en la punta.

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Tanto los pilotes cerrados como los abiertos se rellenan de hormigón después de hincados (y de extraído el suelo de los abiertos); esto aumenta la resistencia del fuste, porque tanto la resistencia del acero como la del concreto contribuyen a la resistencia de la columna.

Se han hincado tubos desde 27.3 cms (10.75 pulg) de diámetro externo y paredes de 4.8 mm (0.188 pulg) de espesor hasta 91.4 cm (36 pulg) de diámetro y paredes de 12.7 mm (0.5 pulg) de espesor, con capacidades desde 50 hasta más de 200 toneladas. Las longitudes las limita el equipo de hinca; se han colocado pilotes de tuvo hasta de 60m (200 pies) de largo.

Los pilotes de tubo son ligeros, fáciles de manipular e hincar y se pueden cortar y empalmar fácilmente. Son más rígidos que los pilotes H y no se desvían tan fácilmente cuando encuentran un obstáculo. Tienen además la ventaja de poderse inspeccionar interiormente después de hincados y antes de colocar el hormigón.

Al hincar los pilotes de acero la masa debe golpear perpendicularmente sobre el centroide de la sección. Un martillo descentrado o que se bambolee "acordonara" el tubo e inclinara el perfil estructural, lo cual destruye la efectividad del golpe. El contenido de carbono del acero del pilote es importante, porque si es muy alto el pilote se rajará y si es muy bajo se deformará.

E. Pilotes Compuestos

Los pilotes compuestos son de una combinación de un pilote de acero o madera en el tramo inferior y un pilote de concreto, fabricado "in situ", en el tramo superior. De esta manera es posible combinar la economía del pilote de madera colocado bajo el nivel del agua subterránea, con la durabilidad del hormigón sobre el agua o combinar el bajo costo del pilote de hormigón fabricado "in situ" con la gran longitud o relativamente mayor resistencia en la hinca del pilote de tubo o de perfil H.

El proyecto y construcción de la unión entre ambos tramos es la clave del éxito en los pilotes compuestos. La cabeza del tramo inferior debe protegerse durante la hinca; la junta entre ambos tramos debe hacerse hermética para que no penetre el suelo o el agua; debe mantenerse una buena alineación entre los dos tramos para evitar que se formen ángulos y la unión o empalme debe ser tan fuerte como la más débil de las partes que une.

Se usan dos métodos para la fabricación de estos pilotes. En uno se hinca totalmente el tramo inferior; el tubo de metal con su núcleo se une al tramo inferior y ambas partes, así unidas se hincan hasta la penetración final. Se extrae el núcleo y se coloca el concreto en el tubo. Un segundo método consiste en hincar primero el tubo de acero; se regirá el núcleo y el tramo inferior se coloca dentro del tubo como un proyectil en un canon. El tramo inferior se hinca hasta más allá del tubo utilizando el núcleo. El tubo de entibación de acero para el pilote fabricado "in situ" se coloca dentro del primer tubo y se une al tramo inferior, después de lo cual él prime tubo es extraído y colado al pilote.

Se han usado pilotes compuestos de madera y hormigón de 43 m (140 pies) y de tubos de acero y hormigón de 55m (180 pies) con cargas de 30 a 60 toneladas respectivamente.

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F. Pilotes De Arena

Los agujeros perforados en el suelo y rellenos de arena o escoria triturada, para compactar y drenar el suelo se llaman pilotes de arena o de mecha. Estos pilotes no tienen más resistencia estructural que la de la arena compacta. Se construyen de la misma manera que los pilotes de concreto sin tubo de entibación fabricados "in situ", con la diferencia de que el agujero se rellena con un material que facilite el drenaje, en vez de concreto.

G. Pilotes De Concreto Fabricados "In Situ"

Los pilotes de hormigón fabricados "in situ" son los que más se usan para cargas entre 30 y 60 toneladas. Estos tipos de pilotes se pueden dividir en dos grupos: pilotes con camisa o tubo de entibación en los que un tubo de metal de paredes delgadas se hinca en el terreno y sirve de molde y pilotes sin tubo de estibación, en los que el hormigón se coloca en un agujero hecho previamente en el suelo, quedando el hormigón finalmente en contacto directo con el suelo.

Hay muchas clases de cada uno de estos pilotes y será instructivo para el ingeniero estudiar los catálogos de los constructores de obras de pilotaje, para ver los diferentes métodos de construcción.

En el pilote Cobi y en el pilote Hércules se emplea un tubo cilíndrico de metal corrugado similar a un tubo para drenaje, de 20 a 53 cm (8 pulg a 21 pulg de diámetro interior). El tubo se hinca por medio de un núcleo cilíndrico de acero que puede expansionarse para sujetar firmemente el interior del tubo y sus corrugaciones. El núcleo del pilote tipo Cobi se expansiona por presión de aire en un tubo de goma, mientras que en el tipo Hércules la expansión se produce por acuñamiento mecánico. Son posibles longitudes hasta 30m (100 pies).

Se usan muchas clases de pilotes prefabricados "in situ" con tubos de entibación de paredes delgadas. En el pilote de punta de botón se coloca una punta prefabricada de hormigón de 45 cm (18 pulg) de diámetro en el extremo inferior de un tubo de entibación corrugado de 30 cm (12 pulg) de diámetro. Después de sacar el mandril se rellena el tubo con hormigón para hacer un pilote sin solución de continuidad. Esta forma de pilote tiene gran resistencia por la punta, pero poca resistencia por fricción, ya que esta se reduce debido a que el agujero de 45 cm que abre la punta es mayor que el diámetro del fuste.

Los pilotes con tubos de entibación de paredes delgadas tienen muchas características comunes. Generalmente no se refuerzan, porque están en compresión cuando soportan cargas verticales; sin embargo, si el pilote va a estar sometido a tracción o flexión, se puede reforzar con barras colocando estas antes de verter el hormigón. No es usual que se considere la fina pared del tubo como parte del refuerzo, porque es posible que se destruya por corrosión. Estos pilotes son fáciles de cortar, si resultan largos o aumentar su longitud durante la hinca soldándoles otro tubo. Se pueden inspeccionar después de colocados y comprobar su rectitud.

El tubo de entibación impide que el agua y el suelo se mezclen con el concreto fresco, con lo cual se estará seguro que el fuste tendrá una calidad uniforme. Algunas veces los tubos de paredes delgadas se dañan durante la hinca por obstrucciones que los cortan o que estiran las

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corrugaciones, lo cual reduce su resistencia o puede plegarse debido a la presión lateral muy elevada que se desarrolla en las arcilla resistentes y las arenas densas.

El pilote de concreto sin tubo de entibación permanente, se fabrica con uno temporal. Un tubo de acero de entibación se hinca primero en el terreno; se impide que el suelo se introduzca en el tubo colocando en el extremo inferior de este un tapón de hormigón prefabricado o una plancha de metal sostenida por el núcleo. Después de la hinca se saca el núcleo y se rellana el tubo con concreto. Se coloca el núcleo dentro del hormigón y se va sacando el tubo mientras que el núcleo fuerza al hormigón contra el suelo e impide que sea arrastrado al levantar el tubo. El pilote de bulbo se fabrica de manera similar, excepto que el tubo se rellena parcialmente de concreto al principio; después se levanta la camisa una cierta cantidad y el núcleo se fuerza hacia abajo a golpes de martillo, lo cual fuerza al hormigón para formar un bulbo. Después que se ha formado el bulbo se rellena la camisa de concreto y se extrae seguidamente quedando formado así el pilote de bulbo o pilote de pedestal. Los pilotes sin tubo de entibación generalmente no se refuerzan. Sin embargo, los pilotes de bulbo son excelentes para resistir tracciones, pero en estos casos es necesario reforzarlos.

Existen varios tipos de pilotes que se fabrican barrenando el suelo sin colocar tubo de entibación. El pilote Augercast, (barrenado y vaciado simultáneos), se fabrica perforando el suelo con una barrena continua, cuyo vástago central es hueco. La velocidad de perforación es tal que la barrena más bien se atornilla en el terreno que expulsa el suelo; por lo tanto, el agujero se queda lleno del propio suelo hasta que se alcanza el estrato resistente. Cuando se llega a ese punto se saca la barrena desatornillándola lentamente y al mismo tiempo se bombea un mortero fluido de arena y cemento a través del vástago de la barrena. La velocidad de extracción de la barrena se controla para tener siempre una presión positiva en el mortero y poder llenar el agujero, evitar que se derrumben las paredes del mismo y para que el mortero penetre unos centímetros dentro de la arena suelta o grava. El pilote que resulta tiene resistencia por la punta y rozamiento lateral, ya que la superficie del fuste es irregular. El procedimiento es económico y no se producen vibraciones, lo cual es una ventaja en las obras de ampliación de edificios y recalces. Las longitudes y diámetros que comúnmente se usan son 18 m y 35 a 45 cm.

Los pilotes por perforación se fabrican barrenando agujeros en el suelo y rellenándolos de concreto. Estos pilotes se pueden usar donde el suelo es suficientemente firme para sostener sin soporte. Los pilotes de este tipo que corrientemente se fabrican tienen un diámetro de 15 cm en adelante y más de 15 m de longitud. (Los diámetros mayores de 56 cm se consideran como pilares).

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 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

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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.

1. 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.

2. 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.

3. 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. 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 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.

5. 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

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terreno. Cuando se atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.

6. Pilote In Situ Barrenado sin Entubación

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.

7. 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 central existente en el interior de la barrena.

Este sistema resulta apropiado para suelos blandos e inestables y con presencia de agua. La armadura se introduce una vez perforado y hormigonado el pilote, por lo que genera el inconveniente de que debido a la densidad del hormigón, la longitud de armado no supera los 7.00-9.00 metros.

8. Pilotes Excéntricos

Los pilotes excéntricos son los que se ubican fuera de los ejes de las columnas y de las contratables 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.

Las ventajas sustanciales de carácter financiero a favor del propietario y de tipo ingenieril a favor de los técnicos participantes, debidas al simple cambio de ubicación de los pilotes, son las siguientes:

Ahorro del tiempo total de construcción del edificio al eliminar del programa de obra el que correspondería a la instalación tradicional de los pilotes hecha antes del inicio de la construcción.

Se garantiza la verticalidad de los pilotes gracias al tipo de perforación en el subsuelo, que guía la punta del pilote según la línea de la gravedad hasta llegar a la capa de apoyo.

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Los pilotes pueden ser de cualquier tipo de funcionamiento, a saber: apoyados por punta, flotantes, o de fricción negativa, según se haya decidido por el Estudio de Mecánica de Suelos.

La totalidad de los pilotes apoyados en estrato duro se rebotan a la carga de prueba cuando la punta llega al estrato y la fricción lateral es despreciable, garantizando la inmovilidad de los pilotes bajo toda solicitación de carga y sin costo adicional para el propietario. La inmovilidad se aprovecha en casos específicos para controlar los esfuerzos y las deformaciones del conjunto “suelo-edificio-pilote”, instalando mecanismos modernos a prueba de sismos muy enérgicos, tanto en obras nuevas donde han originado el concepto "Construya Antes Hinque Después", o en edificios que ya estando en funcionamiento requieren ser re-cimentados sin dejar de funcionar, para recuperar la verticalidad perdida porque es riesgoso que se hayan reducido los factores de seguridad de la estructura consumidos por la inclinación, la que pone en riesgo la seguridad de los usuarios, la del propio edificio y la de las edificaciones adyacentes, así como las instalaciones públicas bajo las banquetas y también para recuperar los niveles correctos cuando aparentemente los edificios han “emergido” respecto del nivel de las banquetas en la vía pública.

Cuando en las edificaciones se presentan problemas generados por un comportamiento distinto del subsuelo al esperado por nosotros, como sucede en las zonas lacustres sujetas a proceso de consolidación por pérdida de humedad, por sobrecarga o por el efecto nocivo de sismos de alta energía, la excentricidad de los pilotes permite en todo momento si fuere necesario o conveniente, cambiar su tipo de funcionamiento diseñado de origen.

VII. Usos de Pilotes en Honduras

En el mall Cascadas se utilizaron pilotes en la zona que está ubicado Cinepolis, la cimentación se realizó mediante pilotes de 800 mm de diámetro siendo estos un total de 24 pilotes con profundidades variables de entre 8, 9 y 10 metros. En volumen se utilizaron 207 ml de pilotes. Esto fue realizado por la compañía Rodio-Swissboring en el 2011. Proyecto $180,000.00.

Pilotes en torre Panorama en la ciudad de San pedro Sula. Este proyecto consiste de dos torres de apartamentos de 25 pisos cada una. La razón por la que se optó por pilotes fue debido a la naturaleza del terreno y la presencia del nivel freático. Antes de comenzar la obra la compañía sugirió la realización de un pilote de prueba para así determinar la resistencia real del suelo y ver si esto contribuía a un ahorro económico, a lo cual el cliente accedió y como resultado se obtuvo una reducción de diámetro y también de 200 pilotes menos por cada torre. La perforación se realizó mediante lodos bentónicos para lo cual se instaló un equipo de preparación para la bentonita y desarenado de la misma. Esta bentonita se utilizó para estabilizar las paredes de perforación. El proyecto se programó para 3 meses empezando en septiembre del 2008 pero la presencia de bolones de roca provoco que el rendimiento no fuera el esperado y alargándose 20 días más de lo programado. Como datos para la torre sur se utilizaron 98 pilotes y un volumen de 2,548 ml y

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entre los equipos utilizados estaban la pilotera r-12, grúa de servicio, bombas y accesorios de perforación además de la planta de desarenado. Proyecto $450,000.00.

En Tegucigalpa la iglesia de Jesucristo de los Santos de los últimos días se utilizaron 92 pilotes de 800mm de diámetro con un armado de 8 varillas #9 grado 60 y estribos #4 con separaciones de 9.00 cm los primero 2.40 cm y de ahí en adelante separados a cada 30.00 cm. En este proyecto los pilotes fueron colados in situ por lo que los camiones con el concreto debían llegar a la obra con un revenimiento de 8¨ para su vertido. La ejecución de estos 92 pilotes se realizó en 21 días con un volumen total de 495.06 ml haciendo uso de la pilotera R-15, grúa, 2 barrenas de 800mm y los accesorios. Proyecto $223,000.00.

En Choluteca debido a los daños que causó el huracán Mitch el puente Iztoca perdió uno de sus acercamientos, en donde el trabajo consistió de 58 pilotes con profundidades desde 12.60m hasta 19.20 m y todas con diámetros de 1,200 mm. En total fueron 703.60 metros de pilotes haciendo uso de perforadora R-12, grúa y oscilador anexo al R-12. Proyecto $530,000.00 en 2001.

VIII. Proceso Constructivo de un Sistema de Pilotaje

Unos de los elementos más importantes a tener en cuenta en la construcción de los pilotes de concreto colados en el sitio es la calidad de los materiales que se utilicen en su fabricación. Además de cumplir con todas las normas establecidas en los códigos y reglamentos, estos materiales deben adaptarse a las condiciones especiales de la construcción de pilotes, tales como trabajo a profundidades considerables, condiciones de mucha humedad, azolves del terreno, etc. Existen muchos procesos para construir pilotes de concreto colados en el sitio. A continuación se describen los pasos a seguir en pilotes colados en sitio:

A. Tareas Previas

a. Obtenido el Estudio Geotécnico, se tomarán los siguientes datos: Corte estratigráfico y nivel de la capa freática. Características mecánicas del suelo. Grado de agresividad del suelo. Profundidad proyectada para la cimentación. b. Limpiar y nivelar la superficie de trabajo, dejando una anchura conveniente para el trabajo

de la maquinaria a utilizar. c. Se realizará una inspección de las construcciones aledañas a fin de comprobar que no haya

servicios que impidan o afecten los trabajos de construcción de pilotes; si fuese necesario, se sustituirán los mismos. Una vez se realizan dichas tareas previas, se procede con las actividades que componen el procedimiento desde el inicio de la construcción de pilotes hasta su culminación.

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B. Trazo

Para construir estos pilotes es necesario hacer un replanteo de la zona y ubicar mediante aparatos topográficos el centro de cada pilote. Se indica la ubicación, la profundidad de perforación y de desplante, dicha referencia deberá mantenerse vista todo el tiempo que sea necesario.

C. Perforación

El tipo de perforación depende de las características que presentan los suelos. Los métodos más utilizados son los siguientes:

1. En Seco

Por lo general se utiliza sobre el nivel freático donde no existe el peligro de derrumbe o socavación al perforar el pozo hasta el fondo, aunque en algunos casos se utiliza en suelos bajo el nivel freático todo y cuando la permeabilidad es tal que la filtración en el pozo es mínima, mientras permanece abierto.

Técnicas de Perforación en Seco

i. Perforación Rotatoria : es una de las formas más usada para la construcción de pilotes, se emplean generalmente dos tipos de perforaciones con sistema rotatorio: Con Barretón o Kelly de perforación; ya sea montada sobre orugas, sobre grúa o sobre camión. En este caso, el Kelly puede ser de una sola pieza o bien telescópico de varias secciones, con el cual se extrae de manera intermitente el suelo perforado. Con Hélice continua; montada sobre grúa o sobre oruga. El suelo se extrae de manera continua, conforme se perfora el suelo. Hasta la terminación del proceso de perforación, las herramientas de perforación están entrando y saliendo del barreno para ser vaciadas en el exterior. Las herramientas más comunes son las brocas de hélice y los botes; las primeras se utilizan generalmente en condiciones secas y tienen la ventaja de ser fácilmente llenadas y vaciadas. Las brocas están equipadas con una orilla de corte que durante la rotación rompe el suelo, después de lo cual el suelo viaja a lo largo de las hélices, la broca se extrae entonces del hueco excavado y se vacía por rotación rápida en el exterior, si el suelo tiene alta plasticidad. Pueden tener hélice sencilla o doble, de acuerdo a las condiciones del suelo y usualmente tienen una punta inferior (stinger) qué previene cabeceos de la broca.En estratos duros inclinados, es recomendable utilizar una punta más larga de lo usual, con el fin de efectuar una perforación guía de menor diámetro. La hélice de las brocas debe ser diseñada cuidadosamente para que el material suelto pueda viajar hacia arriba, sobre la hélice sin resistencia. El número y paso de las hélices varía ampliamente, dependiendo del tipo de suelo por perforar. En nuestro medio existen brocas de diámetro de 40 cm, 60 cm, 80 cm, 1.0 m, 1.20 m, 1.50 m, 1.60 m y hasta con una longitud de profundidad de 45m).

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Cuando se encuentran suelos muy duros puede alternarse el barreno con botes corona, los cuales son abiertos de abajo y poseen dientes para realizar los cortes no posibles con barreno. Posterior al proceso de perforación se c d a b introduce el bote de perforación con el cual se extrae el material suelto depositado en el fondo de la excavación.

ii. Trepano Manual: este método consiste en realizar la perforación a través de una herramienta sencilla manipulada directamente por uno o dos hombres, a la cual se le llama comúnmente como: “pala”. Este trepano está formado por tubos metálicos que poseen conexiones en sus extremos para ensamblarlos hasta profundidades de 10 mts. En su extremo superior posee dos barras horizontales que permiten aplicar una fuerza par, la cual hace que el trépano ubicado en su extremo inferior rote y corte el material. Cuando este trepano se llena de material, es extraído a la superficie para depositar el material excavado. Este proceso se repite hasta alcanzar la profundidad requerida. Estos trépanos se encuentran disponibles en diámetros hasta de 40 cm. Son fabricados de acero en un taller de mecánica, generalmente con poco control de calidad. Este método se utiliza en la industria de la construcción tales como: viviendas y pequeños edificios y donde es necesario colar muchos pilotes de diámetros reducidos.

2. Con Agentes Fluidos (lodos, agua, aire o polímeros)

En situaciones en que no se puede protegerse la excavación con tubería, y en que las paredes de la perforación son inestables ya sea por la presencia de agua freática o por sus desfavorables propiedades mecánicas, se utilizan agentes fluidos.

Técnicas de Utilización de Lodos

i. Lodos utilizando Lodos a Base de Bentonita o Polímeros: en situaciones en que no se puede proteger la excavación con tubería, y en que las paredes de la perforación son inestables, se utilizan lodos bentónicos. Estos lodos ejercen presiones hidrostáticas que ayudan al sostenimiento de las paredes. Siempre deben controlarse las propiedades de los lodos por su viscosidad, densidad, PH, contenido de áridos. Para que funcionen adecuadamente, es necesario poseer una determinada carga hidráulica de lodos, ya que cuando nos encontramos con un nivel freático, debe ubicarse la plataforma de trabajo desde donde se aplican los lodos, a una distancia de 1.50 a 2.00 metros sobre el nivel de carga. Cuando se aplica lodos bentónicos se requiere el montaje de una planta productora de lodos al ritmo requerido para el proyecto, requiere una planta desarenadora, equipos de bombeo especiales para recircular lodos desde el fondo de la perforación, un laboratorio de campo y técnicos especializados capaces de medir en todo momento las características de los lodos y las implicaciones de las mismas para las actividades de perforación y colado de los pilotes. La bentonita es una arcilla coloidal la cual contiene una gran cantidad de montmorillonita. Por lo general, para hacer los lodos, se utilizan una bentonita Durango o similar. Al ser mezclada con agua, forma un coloide con moléculas de bentonita intercaladas con moléculas de agua. Al someterse a presión, las placas de bentonita hidratadas se adhieren al terreno mientras que las moléculas de agua se introducen en el terreno y por último, al prolongar este contacto, se forma una película de bentonita comúnmente denominada

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“cake”. Esta capa se comporta como una película de estanqueidad y permite que la mayor presión hidrostática dentro de la perforación, mantenga estables las paredes y evite cualquier desprendimiento de las mismas.

3. Entubados

En caso donde los suelos son menos competentes o para evitar derrumbes y socavaciones, se debe de colocar un entubado protector temporal. Esta tubería debe de tener suficiente grosor de pared como para resistir la presión del suelo, la presión hidrostática y los efectos dinámicos de la construcción. Los diámetros a partir de los cuales se considera colocar tubería son: 80 cm., 1.0 m, 1.20 m y 1.50 m.

Técnicas de Entubado

i. Entubado Vibratorio : se conecta la parte superior del ademe, generalmente de un espesor de 10 a 15 mm, a un vibrador que tiene un par de mordazas. Las vibraciones verticales de alta frecuencia, producidas por el vibrador, reduce la fricción entre el ademe y el suelo, permitiendo que el primero penetre en el segundo por peso propio, más el del vibrador.Dado que la reducción de la fricción lateral es más pronunciada en arenas y gravas sueltas a medias, así como en arcillas y limos blandos, el uso de vibradores es predominante en este tipo de suelos.El volumen de suelo afectado por las vibraciones así como la profundidad de penetración del ademe, depende de la energía que transmite el vibrador. En general, el límite superior para hincar ademes con este procedimiento, está alrededor de 2 m. de diámetro, y profundidades de 20 mts.

ii. Entubado Oscilatorio : con este procedimiento, el ademe se sujeta con un collar circular, que es operado hidráulicamente, y rotado alrededor de 20° en direcciones alternas. Simultáneamente el ademe es empujado dentro del suelo por gatos hidráulicos. El ademe se coloca en secciones, usualmente de 6 mts, de tal manera que permita perforar dentro del mismo, antes de continuar colocándolo. Estas secciones se unen entre sí hasta alcanzar la profundidad deseada, por medio de collares con insertos cónicos para tornillos. El espesor de la pared de estos ademes, para trabajo pesado, está entre 40 y 60 mm. La máxima capacidad de perforación con este método es de 30 mts de profundidad y con diámetro máximo de Ø 2.5 m.

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D. Moldes para Pilotes Colados In Situ

1. Con Tubo Recuperable

Son pilotes de desplazamiento, donde se utiliza tubos metálicos, se introduce en el suelo ya sea por rotación o por hincado evitando que penetre suelo o agua en la entibación; luego de construir el pilote y verter el concreto en este, se extrae el tubo o molde.

En la actualidad, existe una variedad de pilotes con tubos recuperables, a continuación se mencionaran algunos de los más comunes:

• Pilotes Simplex.• Pilotes Express.• Pilotes Vibro.• Pilotes Franki.

2. Con Tubo No Recuperable

Como su nombre lo indica, son aquellos pilotes que fabricados en el lugar de la obra mantienen el tubo empleado para el ademe, formando parte del pilote, dicho tubo se hinca con su punta inferior tapada. Entre los pilotes más comunes con tubo no recuperable tenemos:

• Pilotes Cobi de Mandril Neumático. • Pilotes Raymond.

E. Pilotes sin Molde (perforados)

Los pilotes perforados resultan más favorables en suelos donde la cohesión deberá ser suficiente para permanecer abierto durante la perforación, inspección y el colado del concreto, además los suelos no deben tener filtraciones de agua. Con este método se evitan inconvenientes como el ruido y vibraciones que generan los equipos para el proceso de perforación con ademes. Entre algunas ventajas con el método de perforación sin ademe tenemos:

• Económicos, si la cantidad de pilotes es reducido. • Espacio reducido para trabajar y maquinaria de menor costo. • Mediante la perforación se conocen los estratos del terreno. • Se pueden lograr perforaciones a profundidades hasta de 30 metros. • No hay peligro de vibraciones del suelo en edificaciones aledañas.

F. Armaduría

1. Acero de Refuerzo

El acero de refuerzo se debe proteger contra la oxidación y otro tipo de corrosión antes de colar el concreto, debe estar libre de suciedad, grasa, aceite u otros lubricantes o sustancias que puedan limitar su adherencia al concreto.

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2. Armaduras de los Pilotes

Los pilotes generalmente trabajan a compresión, la armadura es similar a la de las columnas o pilares. Sin embargo, es necesario que la armadura sea capaz de soportar la flexión que se produce en el transporte del izado del pilote como también los esfuerzos por flexión producidos por las fuerzas horizontales.

La armadura se compone de barras longitudinales colocadas en la periferia y de estribos transversales o espirales en algunos casos.

3. Manejo y Colocación de Armadura

El acero longitudinal se coloca sobre apoyos y se marca los espaciamientos establecidos; seguido a ello, se realiza el amarre con el espiral hasta lograr la longitud requerida del pilote.

En cuanto a los empalmes y traslapes de varillas y estribos estarán regidos bajo las especificaciones del ACI 318 sección 7.10.4.5 y sección 12.14.3.

Se debe colocar los separadores (comúnmente en nuestro medio son llamados helados) estos, deberán estar colocados con un espaciamiento entre 1‐ 1.5 m sobre lo largo de la armadura, no deberán coincidir en una misma sección transversal.

4. Rigidizadores y Ganchos para Izaje

En aquellos casos donde las longitudes y el diámetro de la armadura de los pilotes son grandes, se le amarran en posición diametral dos ganchos en el extremo superior de la armadura, es decir, el extremo que servirá como cabeza del pilote. La finalidad de los rigidizadores es que la armadura permanezca sin deformarse, y evitar movimientos o desplazamiento tanto del acero longitudinal como transversal.

Cuando ya se tiene listo en elemento estructural, se procede a conectar los ganchos con los de la grúa para transportarlo hasta la excavación. Al momento de introducirla se debe retirar los rigidizadores para la colocación de la armadura mediante una grúa.

Cuando se trata de pilotes pequeños, el manejo y transportación del elemento se puede realizar mediante personas, sin embargo debe tomarse en cuenta la manipulación cuidadosa para evitar deformaciones.

La armadura deberá quedar 20 cm. retirada del fondo de la excavación para lo cual será necesario colocar en su extremo superior varillas de diámetro considerable, de tal manera que puedan soportarla.

Una vez colocada la estructura, deberá rectificarse el alineamiento horizontal a través de la brigada topográfica y utilizando las referencias de diseño.

G. Concreto

Para iniciar el proceso de colado del concreto, se verifica si la perforación contiene azolves o recortes sedimentados en el fondo originados por la colocación de la estructura. Es necesario hacer una limpieza cuidadosa en fondo, mediante herramientas apropiadas, como por ejemplo utilizando un “air lift”. El colado se realizará por procedimientos que eviten la segregación del

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concreto y la contaminación del mismo con el lodo estabilizador de la perforación o con derrumbes de las paredes de la excavación. Se llevará un registro de la localización de los pilotes o pilas, las dimensiones relevantes de las perforaciones, las fechas de perforación y de colado, la profundidad y los espesores de los estratos y las características del material de apoyo.

En la actualidad, se han desarrollado mezclas de concreto y métodos de colado especiales para cimentaciones profundas. Se han adoptado mezclas con alta trabajabilidad además se utilizan aditivos que permiten que el concreto fluya con facilidad entre el acero de refuerzo y en el contacto con el suelo. La resistencia del concreto utilizada para pilotes es de 210 kg/cm2 a 280 kg/cm2 con revenimientos mayores a los 15 cm. Es importante que el agregado pase libremente entre los intersticios del acero de refuerzo, para que logre ocupar todo el volumen excavado para la pila, por lo que se recomienda que el tamaño máximo de los agregados no sea mayor de 2/3 partes de la abertura mínima entre el acero de refuerzo o del espesor del recubrimiento, lo que sea más pequeño.

Existen varios métodos para la colocación en seco del concreto; éstos se pueden realizar por medio de recipientes especiales que descargan por el fondo, las cuales se movilizan con ayuda de malacates o con grúas.

Se pueden utilizar tuberías de cono, segmentadas llamadas comúnmente “trompas de elefante“, o bien bombas para concreto y debe colocarse en una sola operación continua.

Durante el vaciado del concreto, se extrae poco a poco el ademe metálico (en caso de haberse usado), siempre manteniendo una carga de concreto dentro del ademe. Para este caso, es suficiente con una tolva o embudo y una tubería para garantizar que la mezcla no segregue ni golpee contra el acero.

1. Tubo Tremie

Cuando es necesario colar bajo agua o lodos, el método más usado es el llamado “tremie”, es un procedimiento práctico para colocar concreto bajo agua, sin embargo también es utilizado para condiciones en seco.

El tubo tremie debe ser un tubo de acero, en tramos de 1 m a 6 m con uniones herméticas, de preferencia lisas; esto es para que no tengan coples salientes que puedan atorarse con el acero de refuerzo. Se aconseja que el diámetro del tubo sea por lo menos seis veces mayor que el tamaño máximo del agregado grueso del concreto.

El tubo tremie se introduce en el interior de la armadura se bajan en tramos de tubos acoplables hasta el fondo de la perforación, se coloca la tolva en su parte superior, se obtura unión tolva con cañería mediante tapete (embudo). Luego se vuelca el concreto en la capacidad de la tolva, se retira el tapete y en forma continua se inicia el llenado del pilote. El volumen de concreto que se carga por tolva se desliza hacia el fondo desplazando el agua y posibles impurezas hacia el exterior (superficie). A medida que avanza el llenado se van retirando los tubos, estando siempre el tubo puntera sumergida evitando de esta forma el contacto con el agua.

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2. Sistema de Hélice Continúa

El método es usado sobre todo en terrenos donde las paredes de la excavación son inestables y el colapso de las mismas hace imposible hacer una excavación de las dimensiones requeridas.

El método consiste en perforar con una barrena helicoidal continua hasta la profundidad final del pilote, en una sola maniobra. Al llegar a la profundidad final del pilote se procede a bombear concreto a través de la barrena, cuyo centro es hueco, al mismo tiempo que la barrena va siendo retirada de la perforación. Al tener la perforación llena de concreto se procede a introducir la armadura de refuerzo con el cable auxiliar de la perforadora y mediante un vibrador accionado hidráulicamente.

El procedimiento de colado del concreto mediante una barrena continua es el siguiente:

i. Perforación con la hélice continúa hasta la profundidad requerida.ii. Bombeado del concreto a través de la broca. iii. Extracción de la hélice sin rotación. iv. Vibración o colocación del acero de refuerzo con separadores dentro del concreto fresco.

El proceso general de construcción de los pilotes comprende:

• Confección de la armadura del pilote. • Ubicación topográfica del pilote a perforar. • Perforación. • Hormigonado del pilote. • Introducción de la armadura de refuerzo. • Limpieza materiales procedentes de la perforación. • Protección del pilote.

El proceso requiere una logística muy bien coordinada, sobre todo con el suministro de concreto ya que no se puede perforar un pilote si no se cuenta en sitio con el concreto premezclado listo para ser colocado.

El sistema permite sostener la excavación en todo momento, ya que la barrena sirve como ademe temporal y al ser ésta retirada de la excavación es el concreto el que mantiene las paredes estables. Para colocar el concreto se requiere una bomba de un caudal de hasta 80 m3 /hora y que permita bombear hasta una altura considerable donde se encontrará la cabeza de rotación de la máquina, en donde está la conexión de la manguera de concreto con la barrena hueca. El vibrador hidráulico permite que la armadura baje suavemente y sin ser sometida a grandes esfuerzos.

Ventajas del Método de “Barrena Continua”

• Evita la utilización de lodos de perforación. • Evita la entubación temporal. • Rendimientos elevados. • Puede ejecutarse en cualquier tipo de suelo blando. • Puede ejecutarse bajo nivel freático.

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IX. Conclusiones

• A diferencia de las demás cimentaciones, los pilotes pueden variar según su forma, material del que están hechos y características del suelo donde se utilizaran.

• Los pilotes son la mejor cimentación para zonas sumergidas en agua o donde el nivel freático están cerca de la superficie.

• Los pilotes son una cimentación que a medida avanzan los conocimientos sobre los materiales de construcción, ellos también cambian, tanto su forma de construcción hasta su manera de hincar.

• La manera en que los pilotes funcionan es básicamente la misma al resto de las cimentaciones variando solamente en su forma y manera de colocar.

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informe pilotes

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