p.3.115.04 cimentaciones, pilotes

DOCUMENTO: PRELIMINAR

ESPECIFICACION TECNICA PARA CONSTRUCCION DE OBRAS

CIMENTACIONES, PILOTES

(FOUNDATIONS, PILES)

P.3.115.04

PRIMERA EDICIONNOVIEMBRE, 1998

AREA DE NORMATIVIDAD TECNICA



P.3.115.04: 1998 ANT

P R E F A C I O

Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización emitida por la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial, publicada en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa Nacional de Modernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la facultad que le confiere la Ley de Adquisiciones y Obras Públicas y las Reglas Generales para la Contratación y Ejecución de Obras Públicas, para que expida sus normas y especificaciones técnicas; edita la presente especificación a fin de que se utilice en la instalación de pilotes de concreto y acero empleados en las cimentaciones.

Esta especificación se elaboró tomando como base la segunda edición de la norma No. 3.115.04, emitida en 1990, por Petróleos Mexicanos de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación y actualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción.

En la elaboración de esta especificación participaron:

Subdirección de Región Norte

Subdirección de Región Sur

Subdirección de Región Marina Noreste

Subdirección de Región Marina Suroeste

Area de Normatividad Técnica

Se agradecerá que, observaciones o comentarios a este documento, los dirijan por escrito a:

Pemex Exploración y Producción

Area de Normatividad Técnica

Av. Ejército Nacional #216, 6° piso

C.P. 11590, México, D.F.

Col. Verónica Anzures

Teléfono directo: 5-45-39-43

Conmutador: 7-22-25-00

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Extensión: 3-25-10

I N D I C E

Página

0. Introducción……………………………………………….. 3

1. Alcance…………………………………………………….. 3

2. Definiciones……………………………………………….. 3

3. Referencias………………………………………………... 3

4. Materiales………………………………………………….. 4

5. Requisitos de construcción ……………………………. 4

6. Pruebas de carga ………………………………………... 6

7. Control……………………………………………………… 6

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0. Introducción.

Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP), se encuentran el diseño, construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones para extracción, recolección, procesamiento primario, almacenamiento, medición y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la Empresa. En vista de ésto, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios.

Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales e internacionales, Pemex Exploración y Producción emite a través del Area de Normatividad Técnica, esta especificación, con el objeto de seleccionar los materiales, definir los requisitos de construcción, así como las pruebas y control a pilotes empleados en cimentaciones.

1. Alcance.

Se establecen los requisitos generales para la fabricación e instalación de pilotes de concreto y de acero empleados en cimentaciones.

2. Definiciones:

2.1 Pilote.

Es una pieza estructural de sección transversal pequeña comparada con la longitud, que transmite las cargas de una estructura a los estratos del suelo, profundos y resistentes.

2.2 Pilotes de fricción.

Son aquellos cuya capacidad de soporte, depende de la fricción entre su superficie lateral y el suelo que lo rodea.

2.3 Pilotes de punta.

Son los que apoyan su extremo inferior directamente en un estrato resistente, al que transmiten la carga.

2.4 Pilotes mixtos.

Son aquellos cuya capacidad de soporte se debe tanto a la fricción lateral como al apoyo de la punta.

2.5 Pilotes de control.

Son los que tienen un mecanismo que permite controlar la carga en el pilote y los asentamientos diferenciales del sistema de cimentación.

2.6 Fricción negativa.

Es la que se produce en la superficie lateral del pilote como consecuencia de la consolidación, natural o provocada, del suelo que lo rodea.

3. Referencias:

3.1 Materiales para elaborarconcreto (Normas Pemex)

3.1.1 Cementos hidráulicos….……. 4.137.01

3.1.2 Agregados para concreto ……4.137.02

3.1.3 Acero de refuerzo para concreto………………..………..4.137.03

3.1.4 Agua para elaborar Concreto……………………….. 4.137.04

3.1.5 Aditivos para concreto ……..…4.137.05

3.2 Elaboración y control de concreto…...………………...3.135.02

3.3 Diseño de estructuras de.............2.133.01acero.

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3.4. Normas de cimentaciones. Reglamento de construcciones del Distrito Federal.

3.5 Mecánica de suelos en la ingeniería práctica Terzaghi y Peck

3.6 Mecánica de suelos Juárez-Rico

4 Materiales.

4.1 Las características de los materiales empleados en la fabricación de los pilotes de concreto, están especificadas en las normas de Pemex, citadas en el punto 3.1.

4.2 Los tubos de acero usados como pilotes serán de tubería estructural, clasificación ASTM A 500 formados en frío, o ASTM A 501 formados en caliente. Se inspeccionarán en la obra para verificar el alineamiento de su eje, el diámetro y el espesor de pared especificados.

4.3 Tanto para los pilotes de tubo de acero como los de concreto prefabricado, la desviación máxima admisible del eje longitudinal del pilote, con respecto a la recta trazada entre los centros de los extremos del pilote, será de 1 mm por metro.

4.4 El control de calidad durante la fabricación de los pilotes de concreto, seguirá los lineamientos establecidos en las siguientes normas de Pemex:

4.4.1 Cimbras para concreto. 3.135.01

4.4.2 Concreto fresco y concreto endurecido 4.137.06

4.4.3 Elaboración y control de concreto 3.135.02

4.4.4 Concreto premezclado 4.137.10

4.5 Protección contra corrosión

Los pilotes de acero se deben proteger contra la corrosión, a base de un recubrimiento o con

un sistema de protección catódica, como se especifica en las normas Pemex 2.411.01 y 2.413.01.

En pilotes de concreto, la protección contra corrosión del acero de refuerzo, y de los herrajes en los presforzados, se logra con los procedimientos siguientes:

a) Dando un mayor recubrimiento al refuerzo.

b) Especificar un contenido mínimo de cemento en el concreto.

c) Rellenar con lechada de cemento los ductos donde se alojan los tendones postensados.

d) Proteger con mortero de cemento los anclajes y herrajes en los pilotes presforzados.

5. Requisitos de construcción.

5.1 Manejo en la obra.

Para almacenarlos, los pilotes se deben colocar sobre calzas de madera. La separación de las calzas será tal que el pilote no se flexione.

Al descargarlos no deben sufrir golpes, ni se deben arrastrar al transportarlos.

Para levantarlos se sujetarán de cuando menos dos puntos, a las quintas partes de su longitud, pero a no más de 6 metros de separación entre sí.

5.2 Colocación.

Los procedimientos para la instalación de pilotes debe garantizar que no se ocasionen daños a las instalaciones adyacentes, debido a vibraciones o desplazamientos del suelo. Las juntas entre los tramos de pilotes deben diseñarse para que resistan la acción de los elementos mecánicos determinados en el análisis.

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5.3 Pilotes colados en el lugar.

El estudio de mecánica de suelos debe establecer si la perforación previa es estable o se debe estabilizar con lodos o ademes.Antes de vaciar el concreto se debe verificar que las características del estrato del fondo son las adecuadas y que los azolves se han removido.

El concreto no se debe segregar al vaciarse ni contaminar con los lodos o el material de las paredes.

El registro del trabajo debe consignar lo siguiente:

a) Localización de los pilotes dentro del área de cimentación.

b) Dimensiones de las perforaciones y profundidades.

c) Fechas de perforación y de colado.

d) Profundidad y espesores de los estratos que atraviesa la perforación.

e) Equipo empleado.

5.4 Pilotes hincados a percusión.

El estudio de mecánica de suelos debe establecer si se requiere perforación previa para facilitar la hinca o para reducir al mínimo el desplazamiento en suelos blandos. En caso de requerirse, se debe definir, previo a la ejecución del trabajo, el diámetro y profundidad de la excavación y si es necesario estabilizar o ademar las paredes de la misma.

La desviación de la vertical del pilote no debe ser mayor de 3/100 de su longitud, para pilotes que trabajen por punta, y de 6/100 para pilotes por fricción.

5.4.1 Equipo de hincado.

Su energía no debe ser menor de 0.3 kg-m por cada kilogramo de peso del pilote.

El peso del martillo golpeador no debe ser menor que 30% del peso del pilote.

Se especifica el tipo y espesor del material de amortiguamiento de la cabeza y del seguidor.

Las guías para el hincado de pilotes serán construidas de tal manera que ofrezcan libertad de movimiento al martillo y se fijarán en su lugar por medio de tirantes o brazos rígidos que aseguren apoyo al pilote durante el hincado.

Los ejes longitudinales del martillo y de la guía coincidirán con el eje longitudinal del pilote.

5.4.2 La posición final de la cabeza del pilote no debe diferir de la del proyecto en más de 20 cm, ni de la cuarta parte del ancho del elemento estructural que se apoye en ella.

El registro del trabajo debe consignar lo siguiente:

a) Localización del pilote dentro del área de cimentación.

b) Fecha de colocación.

c) Longitud y dimensiones transversales del pilote.

d) Nivel del terreno antes de la hinca.

e) Nivel de la cabeza del pilote inmediatamente después de la hinca.

f) Equipo empleado, que incluirá:

Peso y altura de caída del martinete.

Energía de hincado por golpe.

Número de golpes por metro de penetración.

Penetración correspondiente a los últimos diez golpes.

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5.5 Hincado con chiflón.

Cuando se usen chiflones de agua, su número, volumen y presión del agua en las boquillas será suficiente para erosionar libremente el material adyacente al pilote y/o lubricar la zona de contacto. Antes de alcanzar la penetración final se suspenderá el uso de los chiflones y se hincará el pilote con el martillo cuando menos los últimos 90 cm.

5.6 Corte de los extremos del pilote.

5.6.1 Pilotes de acero.

Los extremos superiores de los pilotes se cortarán a escuadra al nivel fijado en el proyecto. Las cabezas de pilotes que soporten cabezales o anclajes se cortarán para ajustarlas al plano de la parte inferior de la estructura que se apoye en los pilotes.

El extremo superior del pilote tubular una vez cortado, se tapará con una placa soldada al tubo, o se rellenará de concreto. En ambos se dejarán elementos de anclaje para el cabezal o estructura.

Los cortes se harán con soplete de oxiacetileno.

Si durante el hincado una parte del tubo resulta dañada, se cortará debajo de la parte dañada y se soldará un tramo en buen estado, acoplándolo de la manera ordenada por Pemex Exploración y Producción o indicada en el proyecto.

5.6.2 Pilotes de concreto.

Los extremos de los pilotes se cortarán a escuadra y al nivel que señale el proyecto. Las varillas del refuerzo se cortarán con segueta. En caso de que el refuerzo deba quedar ahogado en la estructura de la cimentación, deberán limpiarse de adherencias de concreto.

6. Pruebas de carga.

En las pruebas de carga que se realicen a un pilote se deben registrar, cuando menos, los siguientes datos:

a) Condiciones del subsuelo en el lugar de la prueba.

b) Descripción del pilote y datos obtenidos.

c) Descripción del sistema de carga y del método de prueba.

d) Cargas y deformaciones durante las etapas de carga y descarga.

e) Gráfica de la curva asentamientos-tiempo, para cada incremento de carga.

f) Observaciones generales.

7. Control.

7.1 Durante la construcción.

7.1.1 Revisión del equipo de hincado.

7.1.1.1 En los martillos de caída libre:

Masa del martillo.

Tipo de grúa y del mecanismo de disparo (diente).

Altura de caída.

Condiciones del desplazamiento de las guías (resbaladeras).

7.1.1.2 En los martillos de vapor:

Tipo (de acción simple o doble), marca y número de serie.

Masa del martillo y del pistón.

Posición de las válvulas del disparador y carrera resultante.

Presión del vapor.

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Energía nominal del hincado.

Golpes por minuto.

Condición general del martillo.

7.1.1.3 En los martillos diesel:

Tipo, marca y número de serie.

Masa del martillo y del pistón.

Carrera.

Energía nominal del hincado.

Golpes por minuto.

7.1.1.4 En el bloque amortiguador de la cabeza del pilote:

Masa del bloque.

Dimensiones.

Tipo de colchón.

Condición del colchón y su posible reemplazo.

7.1.2 Revisión de los pilotes.

7.1.2.1 En los pilotes de concreto precolados:

En la planta:

Que la geometría y otras características de los moldes se ajusten a las especificaciones.

Que las dimensiones, forma y calidad del acero de refuerzo sean las especificadas.

Que tengan las condiciones propicias de curado. No es adecuado hacerlo en lugares expuestos al sol.

Que se sigan los procedimientos adecuados de manejo y almacenamiento.

Que la calidad del concreto (proporcionamiento, revenimiento, resistencia, etc.) sea la especificada.

Que las juntas preparadas cumplan con las solicitaciones de esfuerzos requeridas para los pilotes.

En el sitio:

Que la edad de los pilotes recibidos en la obra y la resistencia correspondiente del concreto (basada en cilindros de prueba) sean las especificadas.

Que la geometría de los pilotes (cabeza perpendicular a un eje longitudinal, alineación, longitud) se ajuste a lo especificado.

Que se sigan procedimientos adecuados de manejo y almacenamiento.

Que la condición de los pilotes (sin fisurar ni desprendimientos) sea satisfactoria, rechazando los que estén dañados.

Que las uniones se lleven a cabo conforme a las especificaciones.

7.1.3 Revisión de las operaciones de hincado.

Información general: fecha, condiciones atmosféricas, identificación del pilote.

Localización precisa del pilote.

Verticalidad de los pilotes hincados, a intervalos regulares durante su instalación. Esto se puede hacer verificando la alineación de las cabezas de hincado y de la parte visible del pilote por medio de un nivel de albañil colocado contra la cara del pilote y del cabezal.

Estabilidad y alineación de las resbaladeras y las guías.

Número de golpes.

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Desplazamientos del pilote bajo los golpes a distintas profundidades.

Posición y calidad de las uniones.

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

Desplazamientos elásticos y permanentes y golpes por centímetro para los golpes finales.

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

Cualquier comportamiento errático o no usual del pilote, anotando la hora y la elevación correspondiente de la punta.

Posible emersión de los pilotes adyacentes.

7.2 Control de movimientos posteriores a la construcción.

Para conocer el funcionamiento de la cimentación durante su vida útil, se efectuarán las siguientes mediciones:

7.2.1 Desplomes.

Se verificará la verticalidad de la estructura periódicamente. La frecuencia se determina en cada caso, de acuerdo a la magnitud e importancia de los movimientos y de la estructura.

Con los datos que se obtengan se elabora una gráfica tiempo-desplome.

7.2.2 Asentamientos a largo plazo.

A fin de confirmar los asentamientos previstos y evitar daños a la propia estructura y a las vecinas, se llevará un control de los movimientos de la estructura. Con los datos

obtenidos se elaborarán gráficas asentamientos-tiempo.

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