PILOTES1. DEFINICIN.-Es un elemento constructivo utilizado para cimentacin de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentre a una profundidad tal que hace inviable, tcnica o econmicamente, una cimentacin mas convencional mediante zapata o losas. Las cimentaciones profundas se emplean generalmente cuando los estratos de suelo o de roca situados inmediatamente debajo de la estructura no son capaces de soportar la carga. Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinacin de rozamiento lateral y resistencia a la penetracin. 2. USO DE LOS PILOTES.-Los pilotes, generalmente son usados para soportar cargas verticales y los pilotes inclinados o cargados lateralmente, tambin pueden soportar cargas horizontales, ejemplo: muelles, muros de retencin, puentes, etc..

FUNCIONES DE LOS PILOTES Transferir la carga a travs de un suelo blando, a un estrato mas resistente situado a mayor profundidad Transferir la carga, principalmente por friccin, cuando el estrato resistente se encuentra a gran profundidad

Resistir esfuerzos de traccin (por ejemplo, fundaciones de torres de alta tensin, o de estructuras de gran altura) Resistir cargas perpendiculares al eje del pilote (por ejemplo, fundaciones de estructuras de contencin, fundaciones de puentes)

Salvar la posible prdida de capacidad de carga debido a la socavacin del suelo de fundacin Mejorar un suelo blando (pilotes de arena o grava) Drenes (pilotes de arena o grava, tcnica en desuso por la aparicin de geodrenes)

Como estructura de contencin (cortinas de pilotes)

MATERIALES.-a) MaderaLos de madera son troncos de rboles cuyas ramas y corteza fueron cuidadosamente recortadas. La longitud mxima de la mayora de los pilotes de madera es de entre 10 y 20 m. Para calificar como pilote, la madera debe ser recta, sana y sin defectos.1. Pilotes de madera sin tratar2. Pilotes de madera tratados o preservados3. Pilotes de madera, con acero para las puntas y empates

b) HormignSon elementos de hormign, simple o reforzado, vaciados ya sea dentro de un tubo de un forro o camisa, hincado en el terreno, o dentro de una perforacin en el mismo terreno.Los pilotes de concreto se dividen en dos categoras: (a) pilotes prefabricados y (b) colados in situ. Los prefabricados se preparan usando refuerzo ordinario y son cuadrados u octogonales en su seccin transversal. El refuerzo se proporciona para que el pilote resista el momento flexionante desarrollado durante su manipulacin y transporte, la carga vertical y el momento flexionante causado por la carga lateral.

Fig. Nombre del Pilotes Tipo de Ademano Profundidad usual mxima del pilote

(pies) (metros)

A Raymond Step-Taper Ademe corrugado delgado, cilndrico 100 30

B Monotube o Unin Metal Ademe de acero, delgado, ahusado e hincado sin madril 130 40

C Westernm ademano Ademe de lmina delgada 100-130 30-40

D Tubo sin costura o Armco Ademe de tubo de acero recto 160 50

E Franki con pedestar ademano Ademe de lmina delgada 100-130 30-40

F Western no ademano sin pedestal - 50-65 15-20

G Franki con pedestal no entubado - 100-130 30-40

c) AceroLos pilotes de acero pueden ser de perfiles como H, W o de tubos. Tambin son usados de tubos de acero, rellenos por concreto.Los pilotes de acero son generalmente a base de tubos o de perfiles H laminados. Los pilotes de tubo se hincan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados

Casos en que se usanPilotes.- Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en unacimentacin superficialexcediendo la capacidad portante del suelo. Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcanasientos imprevistosy que el suelo resistente est a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan enterrenos de baja calidad. Cuando elterrenoest sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos conarcillas expansivas. Cuando la edificacin est situada sobre agua o con lacapa freticamuy cerca del nivel de suelo. Cuando los cimientos estn sometidos a esfuerzos detraccin.Aqu tenemos varios casos: En edificios de altura expuestos a fuertes vientos. En construcciones que requieren de elementos que trabajen a latraccin, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo. Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en losmuros de contencin de los muelles. Cuando se debenrecalzar cimientos existentes.En la cimentacin por pilotaje deben observarse los siguientesfactores de incidencia:1. El rozamiento yadherenciaentre suelo y cuerpo del pilote.2. La resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de traccin puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que trabaje el suelo superior.3. La combinacin de ambos.Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme est a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia segn el caso.Con unterreno mediocreen superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral ser menos importante cuanto ms dbiles sean las capas del terreno atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.Cmo Trabaja el Pilotaje?.-Por la forma en que trabaja el pilotaje, se lo clasifica en:

Cimentacin Rgida de Primer Orden.El pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad.Las puntas de los pilotes se clavan enterreno firme; de manera que se confa en el apoyo en eseestrato, an si hubiere una pequea descarga por rozamiento delfusteal atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas de sustentacin actan sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote.Es el mejor apoyo y el ms seguro, porque el pilote se apoya en un terreno de gran resistencia. Cimentacin Rgida 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 tambin 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 sufrirasientos diferencialesconsiderables. Como en los de primer orden, las fuerzas de sustentacin actan sobre la planta del pilote y por rozamiento con las caras laterales del mismo. Cimentacin Flotante.

Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad; en este caso los pilotes estn sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ningn estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace nicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote.Se calcula la longitud del pilote en funcin de su resistencia. En forma emprica sabemos que los pilotes cuya longitud es menor que la anchura de obra, no pueden soportar su carga.FORMA.- Con la base o punta ensanchada

Seccin transversal uniforme Forma cnica

Tablestaca: Son un tipo de pantalla, o estructura de contencin flexible, empleada habitualmente en ingeniera civil. Estn formadas por elementos prefabricados. Estos elementos prefabricados suelen ser de acero, aunque tambin las hay de hormign,o vinilo, aluminio, entre otros. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibracin. Aunque es muy raro, en ocasiones tambin se introducen en el terreno por golpeo.

Pilote hueco

MTODOS CONSTRUCTIVOS.- PILOTES DE DESPLAZAMIENTO Pilote con azuche. 1. Hincado de tubera hueca mediante golpeo con maza o martillo hasta llegar al rechazo, azuche en la punta de forma cnica. 2. Colocacin de la armadura hasta el fondo del pilote. 3. Hormigonado a la vez que extraemos la tubera, hormign de consistencia seca y golpeo del tubo para que haga la funcin de vibrado. 4. Demolicin una longitud no menor de 1 m. (descabezado del pilote).

Pilote de tapn de grava. 1. Ejecucin de tapn de gravas, arena y hormign (de consistencia 0) dentro de la entubacin dispuesto en capas pequeas y fuertemente compactado. 2. Golpeo sobre el tapn para arrastrar la entubacin hasta la cota requerida. 3. Golpeo del tapn y extraccin de la entubacin para desalojo del mismo, quedando como punta del pilote un ensanche. 4. Colocacin de la armadura dentro del la entubacin. 5. Extraccin de la entubacin a la vez que se va vaciando el concreto.

PILOTES DE EXTRACCIN Pilote mediante rotacin en seco. 1. Perforacin mediante barrena 2. Colocacin de la armadura 3. Hormigonado mediante tubo Tremie 4. Pilote terminado

Pilotes de camisa recuperable. 1. Excavacin con cazo o hlice conteniendo las paredes de la perforacin con tubera.2. Colocacin de la armadura. 3. Hormigonado mediante tubo Tremie y extraccin simultnea de la tubera de revestimiento. 4. Pilote terminado.

HINCADO DE PILOTES Por mtodo de golpeo. Por mtodo de vibradoFORMA DE TRABAJO:Los pilotes se clasifican dependiendo de su forma de trabajo.Pilotes de punta Los pilotes de punta son aquellos que obtienen la capacidad de carga del estrato que se encuentra en la punta del mismo. Es decir transmiten la carga directamente al estrato donde se apoyan.

Pilotes de friccin, flotante Transmite cargas a un cierto espesor de suelo relativamente blando mediante friccin desarrollada sobre la superficie lateral del pilote, a lo largo de la longitud del mismo. Es aplicable cuando, dentro de profundidades alcanzables, no se encuentran estratos que provean soporte significativo en la punta.

Pilotes de friccin, compactacin Compacta suelos granulares relativamente sueltos incrementando su compacidad y, en consecuencia, su capacidad de carga por friccin (tambin, una parte significativa por punta).

Pilotes de tensin Su capacidad para resistir fuerzas al arranque les permite evitar el desplazamiento hacia arriba de estructuras sometidas a fuerzas de levantamiento (presin hidrosttica

Pilotes de anclaje Configuran mecanismos de anclaje resistentes a empujes horizontales de tablaestacados u otras estructuras. Usualmente se combinan pilotes a tensin con pilotes a compresin.

Pilotes de defensa Son parte integrante de estructuras que se deforman elsticamente bajo cargas dinmicas, que les confiere gran capacidad de amortiguacin de energa y les permite proteger estructuras frente al agua (muelles), del impacto de embarcaciones y otros elementos flotantes masivos. Frecuentemente se usa la madera.

ENSAYOS Y PRUEBAS FINALES EN PILOTES.-

Ensayos Snicos de Integridad Mediante Martillo de ManoDescripcin de los ensayos a realizar para detectar posibles defectos delpilote.Es un mtodo econmico y sencillo que detecta defectos importantes en la masa y calidad del pilote. Su inconveniente radica en que necesita la interpretacin de un especialista.Para efectuarlo se debe esperar a que elhormignadquiera una cierta resistencia. Cuando la esbeltez del pilote es importante o tiene varios cambios en su seccin, en la punta del pilote no se detecta claramente.TAREAS PREVIAS.-Conocer los datos delEstudio Geotcnicorealizado previamente.Los pilotes deben estar descabezados o accesibles y con la zona exenta de agua.Debe haber pasado al menos una semana de construdo el pilote para realizar el ensayo.La cabeza del pilote debe ser dehormigncompacto y sano.Conviene disponer de un plano para identificar cada pilote, su longitud, seccin y las incidencias posibles durante el proceso de construccin.Ensayo.-En los ensayos snicos se emplea un martillo de mano para producir una onda snica en la cabeza del pilote, la misma se desplaza a lo largo del fuste haca abajo y es reflejada en la punta del pilote, o advierte de defectos o discontinuidades si las hay.Esta onda es captada por un acelermetro y luego enviada a un procesador porttil donde se visualiza de inmediato una grfica para imprimir.ACEPTACIN O RECHAZO DEL PILOTE.-Con este ensayo pueden detectarse reflexiones insignificantes de la onda snica en puntos del fuste por encima de la punta y una reflexin ms importante de la onda en la punta. Si sto sucede, el pilote puede ser aceptado.En el caso de no poder apreciar una clara reflexin de la onda snica en la punta (sto puede suceder en pilotes muy esbeltos), el ingeniero especialista decidir a que profundidad de ensayo puede considerarse vlido.Cuando se detectan reflexiones significativas de la onda por encima de la punta del pilote, el especialista debe dar una interpretacin evaluando los defectos del pilote. Para realizarlo se vale de las curvas en el dominio de frecuencia, de modelos matemticos u otros mtodos y de los datos aportados por el constructor o la direccin facultativa.Cuando la evaluacin efectuada llega a la conclusin que el defecto detectado reduce significativamente la capacidad estructural, ste es rechazado.Si las grficas obtenidas resultan complicadas y de difcil lectura, se califica al pilote comocuestionable.Un pilote cuestionable puede ser sometido a otras pruebas y ensayos complementarios, como pruebasd e carga estticas y dinmicas, sondeos con recuperacin de testigo continuo de hormign, ensayos ultrasnicoscross-holeo, en el caso en que el defecto no est a gran profundidad, se efecta una excavacin perimetral.Acciones Correctoras.-Para subsanar los defectos se efectan acciones correctoras consistentes en inyecciones a presin mediante perforaciones en el hormign del pilote, o en micropilotes perforados dentro del pilote.Cuando se detectan defectos en la parte superior del pilote, puede demolerse esa parte y reconstruirla. Luego de reparado, se vuelve a realizar el ensayo snico en el pilote.NORMATIVA.-Los ensayos se realizan segn la norma ASTM D5882-96.Ensayos Ultrasnicos MedianteCross-HoleDescripcin de los trabajos a realizar en los ensayos ultrasnicos mediantecross-hole. Este mtodo suele usarse en pilotes hormigonadosin situde diferentes longitudes y secciones.Tiene la ventaja que pueden identificarse los defectos con certeza a cualquier profundidad.Tiene el inconveniente que los tubos requieren estar embebidos dentro delhormign; por ende, en lospilotes prefabricadoseste mtodo no es posible de hacer. En algunos casos, puede que se deterioren los tubos quedando inutilizables.TAREAS PREVIAS.-Para efectuar el ensayo se necesita dejar instalados dentro de los pilotes, tubos para poder introducir sondas hasta la profundidad que se quiera ensayar. Los tubos por lo general son deacero, con dimetros entre 40 y 50 mm, prefirindose el de mayor dimetro. Tambin se usan tubos plsticos en pilotes cortos, pero no convienen pues se deterioran fcilmente durante el hormigonado quedando inutilizados. Los empalmes se realizan con manguitos roscados, no se usan uniones soldadas pues dejan rebarbas que dificultan el paso de las sondas o perjudican los cables. El extremo inferior de cada tubo debe cerrarse con tapones metlicos en forma totalmente hermtica, de esta manera se impide que ingresen elementos extraos y que haya prdida de agua que deber contener al momento del ensayo. El extremo superior debe cerrarse para impedir que caiga cualquier material hasta el momento del ensayo; deben sobresalir como mnimo 40 cm del hormign del pilote. Antes del ensayo se llenan los tubos con agua limpia, comprobando que no haya obstrucciones ni prdidas de agua. Nmero de tubos por pilote:2 tubos para de pilote igual o menor a 60 cm.3 tubos para de pilote hasta 120 cm.4 tubos para de pilote mayores a 120 cm. El hormign deber tener al menos una semana de construido habiendo adquirido cierta resistencia para efectuar el ensayo. Conviene disponer de un plano identificando cada pilote, longitud aproximada y datos sobre posibles incidencias durante su elaboracin. Antes del ensayo se debe pasar una plomada por cada tubo midiendo su longitud y comprobando que no haya obstrucciones. Comprobar previamente que estn llenos de agua.ENSAYO.-Este mtodo consiste en introducir y hacer descender un emisor y un receptor de ultrasonidos por dos conductos huecos en el interior delfustedel pilote, guardando registro del tiempo empleado en recorrer la distancia entre ambos.Si se encontraran defectos en el paso de las ondas, como oquedades, coqueras, inclusiones de tierras u otro problema que alargue el tiempo de recorrido, sto queda reflejado en la grfica de ensayo indicado en las variaciones y la marcando la profundidad donde se ha encontrado.En los pilotes con 4 tubos, se efectan 6 ensayos, 4 en las aprejasde tubos adyacentes y 2 en parejas de tubos opuestos en diagonal.El ensayo se realiza cuando se han bajado las sondas hasta el fondo de los tubos, levantando ambas al mismo tiempo despus de cerciorarse que se encuentren en el mismo plano horizontal.ACEPTACIN O RECHAZO DEL PILOTE.-Los pilotes que muestran una grfica uniforme de tiempo de llegada de la onda ultrasnica en toda su longitud y en todos los perfiles ensayados, son aceptados.Cuando uno o varios de los perfiles entre parejas de tubos muestran retrasos notables o prdidas de la seal a una o varias profundidades, el ingeniero especialista dar una interpretacin evaluando los defectos probables del pilote.La disposicin y la cantidad de perfiles de una anormalidad detectada a una misma profundidad puede indicar el lugar afectado en planta.Para tener mayores precisiones, el ingeniero especialista acudir a la informacin del constructor, y de todos aquellos agentes que intervengan en el proceso constructivo.PRUEBAS RPIDAS DE CARGA.-Estas pruebas permiten una evaluacin estructural y geotcnica, obteniendo as su capacidad de carga.El inconveniente de este mtodo radica en que necesita una masa de impacto considerable en su ensayo dinmico y resulta muy costoso, slo se suele utilizar en obras de presupuesto alto.Cuando los pilotes son sometidos a cargas superiores a las de servicio, es mediante estas Pruebas de Carga que puede conocerse el comportamiento real de los pilotes en el terreno.Para comprobar el diseo adoptado, estas pruebas se efectan en la fase deproyectoo en la de construccin del edificio.Estos procedimientos insumen altos costes ya que para realizarlos se aplican cargas muy pesadas, por lo general de cientos de toneladas; es por ello que no se emplean habitualmente, slo para obras de presupuesto elevado.Estas pruebas de carga han sido reemplazadas porPruebas Rpidas de Cargade costes inferiores que permiten pruebas de carga en obras de presupuestos medios.Sonensayos estticosde carga con costes ms bajos mediante los cuales se conoce el comportamiento real de los pilotes sometidos a cargas y se puede llegar a un diseo ms ajustado del pilote con coeficientes de seguridad ms bajos siempre considerando las cifras dentro de la normativa correspondiente.Los ensayos rpidos ms usados son losEnsayos Dinmicos, realizados segn la norma ASTM D 4945-89.TAREAS PREVIAS.-Antes del ensayo se prepara la cabeza delpiloterealizando un recrecido dehormigndentro de una camisa metlica donde se colocan los sensores de velocidad y deformacin, en la parte superior se deja una superficie plana protegida con una chapa metlica y una sufridera sobre la que cual se realiza el impacto.Lospilotes prefabricadosno requieren de preparacin especial pues la carga se aplica directamente con el mismomartillo de hinca.Para los pilotes perforados yhormigonadosin situse elige una carga cualquiera con un peso entre 1 y 1,5% de la carga de prueba esttica y una altura de cada aproximada entre 2 y 3 metros.ENSAYO.-Los Ensayos Dinmicos se efectan en funcin de la fuerza y la velocidad, dejando caer una masa de peso importante sobre la cabeza del pilote protegida con la sufridera.Se eleva la carga con unagray se la deja caer sobre el pilote, registrando en un ordenador la fuerza y la velocidad (en funcin del tiempo) empleada sobre la cabeza del pilote.Debe conseguirse que la energa del impacto sea tal que movilice lacapacidad resistente del suelo. Por lo general se aplican cuatro o cinco golpes con altura de cada decreciente; los parmetros de respuesta del pilote se registran para su comprobacin.Mediante un programa informtico, se registran los resultados en un ordenador empleando diferentes frmulas o mtodos que estiman la capacidad de carga; de esta manera se obtiene un resultado rpido que puede ser calculado en la misma obra.