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EXPERIENCIAS Y ACTUALIDADES DE LAS CIMENTACIONES DE GRANDES PUENTES EN MÉXICO (1988 – 2018)

M. en I. Gustavo Rocha Argüelles

• GRUPO TRIADA

• DIRECTOR GENERAL

• [email protected]

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EL PUENTE TAMPICO

Fecha de inauguración

Octubre de 1988

Imagen tomada de internet

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Lado Tampico Lado Veracruz

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PILOTES DE TUBO DE ACERO HUECO HINCADOS

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• Tanto en México como en el mundo, el uso de pilotes de tubo haido creciendo en popularidad rápidamente desde los años 80’s,dado que como fue en el caso del Puente Tampico, una serie depruebas exhaustivas han demostrado su gran eficiencia parasoportar cargas pesadas en cimentaciones profundas.

• Un ejemplo del uso de pilotes tubo en la cimentación de losgrandes puentes modernos es el Puente Rion-Antirion en Grecia,inaugurado en 2004, del tipo atirantado con tablero continuo de2250 m de longitud.

• Para la cimentación de cada pilastra del puente se reforzó ellecho marino, hincando 200 pilotes de tubo de acero huecos de2 m de diámetro, de 25 a 30 m de longitud, dispuestos a cada7 m. Sobre los pilotes se niveló una capa de 3 m de grava, paraapoyar una base de concreto reforzado circular de 90 m,construida en un muelle seco.


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• Si se toman las debidas precauciones, los pilotes de tubo son elementoscuya construcción es relativamente sencilla y segura, además de que laresistencia al golpeo que se mide en el hincado es por sí misma unaprueba, que puede correlacionarse para verificar la capacidad de carga dediseño, aplicando las fórmulas dinámicas apropiadas al tipo de martineteempleado. Esta consideración ha sido tomada en cuenta por la AASHTOpara proponer factores de resistencia especiales en sus especificacionesLRFD.

• En la actualidad se fabrican pilotes de tubo de acero de diámetros entre30.5 cm (12”) y 3.05 m (10 ft), con espesores variables de 6.35 mm (1/4”) a25.4 mm (1”).

• En el mercado existen martinetes de hincado de tres tipos: diésel,hidráulicos y vibratorios, de muy variadas características y capacidades.Dentro del primer tipo son de uso frecuente los de marca Delmag, conpeso del pistón de 600 kg (modelo D6), hasta 26,000 kg (modelo D260).


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https://youtu.be/s2e9UctBlA8


• No obstante sus evidentes ventajas, los pilotes de tubo de acero presentanel problema de corrosión, cuando se instalan en ambientes marinos oagresivos con salinidad excesiva. Se han efectuado distintos estudios paramedir la pérdida de espesor de los tubos en el mar, que varía dependiendode la localización del punto de medición a lo largo del pilote.

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PILOTE DE ACERO (Morley & Bruce, 1983)

95% máximo probable

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NUEVO PUENTE LA UNIDAD

NUEVO PUENTE “LA UNIDAD”EN EL ESTADO DE CAMPECHE

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• La obra que se visitará en este V Simposio Internacional de Puentes es el NuevoPuente “La Unidad”, que es un buen ejemplo del uso de pilotes de tubo huecoshincados a golpe. Sus antecedentes son:

• A finales de los años 70’s, la comunicación directa de las poblaciones de IslaAguada (lado continental) y Puerto Real (Isla del Carmen), en el Estado deCampeche, se prestaba mediante “pangas” o transbordadores, hasta que elhundimiento de una de estas embarcaciones provocó más de 100 muertes.

• Para recuperar esta comunicación, en el año 1982 se puso en servicio el llamadoPuente “La Unidad” de la Carretera Federal 180, que atraviesa la Laguna deTérminos con una longitud de 3,280 m, lo que lo hizo el segundo puente máslargo de México.

• Después de 36 años de haber sido construido, el puente actual presenta dañossignificativos, debido a los efectos con el tiempo de deficiencias constructivas, elpaso de camiones más pesados y la falta de un mantenimiento adecuado.

• Desde el año 2012, con el propósito de modernizar y asegurar la comunicaciónentre Cd. del Carmen e Isla Aguada, se iniciaron el proyecto y la construcción deun Nuevo Puente “La Unidad”, a 15 m de distancia del existente.


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• El nuevo puente tendrá una longitud total de 3284 m, dividida en 73 claros de 45 m.En planta el tramo central corresponde a una larga tangente, con dos curvas suavesen ambos extremos, para conectar con los terraplenes de acceso del puente actual.

• Según el levantamiento batimétrico, el lecho marino se mantiene a una profundidadmenor de 6 m en los primeros 3100 m, para descender hasta una profundidad de 16m en los últimos 200 m, lo que da lugar a un canal próximo al lado de Isla Aguada,donde es mayor la velocidad de flujos y reflujos por efecto de las mareas.

• En el lecho marino se alternan depósitos de arcilla y arena arcillosa de consistenciamuy blanda a media, o compacidad baja a media; en el fondo del canal marinoexisten depósitos granulares de arena en estado suelto a medianamente compacto.Bajo los materiales anteriores se encuentran depósitos heterogéneos de arcilla yarena de consistencia muy blanda a dura, o en estado suelto a muy compacto. Haciaabajo, hasta la máxima profundidad explorada de 48.20 m, se extienden lentesuniformemente resistentes, constituidas por alternancias de arcillas y arenas.

• La solución estructural consta de trabes de concreto presforzado, Tipo Nebraska de45 m de longitud, apoyadas sobre caballetes y pilas también de concreto, cimentadassobre pilotes de tubos de acero de 1.20 m de diámetro, excepto en la zona del canaldonde tienen 1.50 m de diámetro. La capacidad de carga máxima requerida en elproyecto fue de 482 ton para los pilotes de 1.20 m y de 550 ton en los de 1.50 m.


PERFIL ESTRATIGRÁFICO

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Pilote

Martillo

Grúa

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D• El sistema de protección contra la corrosión de los tubos seleccionado fue el denominado (C)

anteriormente, a base de un recubrimiento con pintura epóxica especial hasta 1 m por debajodel fondo del mar. Además, en esa zona se cuenta con el relleno de concreto reforzado, en casode deterioro del tubo de acero.

• Los pilotes de tubo hueco se hincaron verticales e inclinados hasta profundidades de 25 a 30 m,usando un martinete ICE I62, aplicando un criterio uniforme de golpes/cm para la suspensióndel hincado, el cual se calculó con la formula FHWA Gates. Posteriormente los tubos selimpiaron y rellenaron parcialmente con concreto reforzado.

• Para verificar la capacidad de carga de diseño de los pilotes se efectuóuna prueba de carga de un pilote de 1.20 m de diámetro, empleandoel trabajo por fricción en extracción de otros pilotes adyacentes paraproporcionar la reacción correspondiente. La prueba se realizósiguiendo el procedimiento estándar de carga controlada, indicado enla norma ASTM D 1143-81.

• La figura muestra las curvas típicas desplazamiento-carga por punta,fricción y total (Kulwahy, 1991), en las que se observa que la fricciónsigue un comportamiento elasto-plástico, y su máximo se alcanza condesplazamientos relativamente pequeños, mientras que la curva depunta sigue una tendencia incremental cuasi-lineal, y la movilizaciónde la resistencia última requiere de grandes desplazamientos.

• En la figura se presenta la gráfica carga-desplazamiento verticalresultante de la prueba, en la que se alcanzó una carga máxima de 960ton, esto es el doble de la carga máxima requerida. Losdesplazamientos máximos medidos fueron de 37 mm, de los cuales serecuperaron 7 mm al retirar la carga.


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RESULTADO DE LA PRUEBA DE CARGA

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• Por aspectos administrativos, la construcción del Nuevo Puente LaUnidad se interrumpió entre julio de 2014 y octubre de 2017.

• En ese lapso quedaron hincados aproximadamente el 63% de lospilotes del puente, con diferentes penetraciones en el fondo marino,de manera que el nivel de fluctuación del mar quedó fuera de la zonaprotegida con el recubrimiento.

• Con objeto de reanudar la construcción, se efectuó un levantamientodetallado de los pilotes para determinar la pérdida de espesor de lostubos por corrosión, que alcanzó un máximo de 1.8 mm.

• Para reparar la zona afectada por corrosión, se efectuó unreforzamiento de la misma mediante atiesadores longitudinales deacero, soldados por la parte exterior usando un collar para impedir laentrada del agua de mar.

• Asimismo, fue necesario emplear un martinete de mayor energía,para despegar los pilotes del suelo circundante y proseguir su hincadohasta el nivel de desplante de proyecto.

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PILOTES DE CONCRETO REFORZADO COLADOS EN SITIO

ATIESADORES EXTERIORES PARA REFUERZO DEL TUBO EN ZONA

AFECTADA POR CORROSIÓN

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA DE ATIESADORES BAJO EL NIVEL

DEL MAR

REFORZAMIENTO DE PILOTES AFECTADOS POR CORROSIÓN

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CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN ROCAS

PUENTE BALUARTEAUTOPISTA: DURANGO – MAZATLÁN

TERMINACIÓN JULIO/2012

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RUTA GENERAL (PLANO)

DURANGOPUENTE BALUARTE

MAZATLAN

Pendiente promedio 2.6 %

SINALOA DURANGO

Longitud carretera federal 305 kmLongitud autopista en proyecto 230 km

Ahorro 75 km

Velocidad de operación carretera federal 30-80 km/hVelocidad de operación autopista Proyecto 90-110 km/h

Recorrido carretera federal 6:00 hrsRecorrido autopista proyecto 2:30 hrs

Ahorro 3:30 hrs

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ZONA DE ESTUDIO

PANORAMICA DE LA SIERRA MADRE OCCIDENTAL EN LA QUE SE MUESTRA LO ACCIDENTADO DEL TERRENO

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CAMBIO DE EJE DE TRAZO (ALTERNATIVAS)

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PERFIL DE PROYECTO

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GEOLOGÍA PERFIL

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CAPAS DE SEUDOESTRATIFICACIÓN

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CARACTERISTICAS DEL PROYECTO DEL PUENTE

• El Puente Baluarte tiene una longitud total de 1,124 m, con un claro principal atirantado de520 m, lo que lo convierte en el más importante de México. Se terminó en julio de 2012,siendo merecedor del Récord Guinness al puente atirantado mas alto del mundo, por sutablero elevado a 402.5 m sobre el fondo del cauce del río de mismo nombre.

• Para ejecutar el proyecto, inicialmente se llevaron a cabo los siguientes estudios básicosdetallados:

- Topografía- Hidráulico e Hidrológico- Geológico- Geofísico- Geotécnico- Incidencia de Viento- Riesgo Sísmico

• De acuerdo a estos estudios, el trazo del eje del cruce se modificó para alejarlo del cantilnorte del cerro de la margen derecha, a modo de centrarlo entre dos fallas geológicasdetectadas en la margen izquierda. Esta decisión fue clave para poder cimentar todos losapoyos del puente mediante zapatas desplantadas por superficie.

• La solución estructural del tablero del puente por dovelas fue una combinación de vigas cajónde concreto presforzado en los claros laterales, con vigas metálicas en el claro principalcentral.

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SECCIÓN DE CONCRETO

• Las dovelas se forman con dos cuerpos de vigas cajón, unidas mediante piezas

de puente metálicas de acero estructural grado 50 y una losa de concreto

reforzado de 400 Kg/cm², sobre la que se coloca la carpeta asfáltica.

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SECCIÓN DE ACERO

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PLANTA DE LOCALIZACIÓN DE INCLINOMETROS PARA MEDIR

DESPLAZAMIENTOS A PROFUNDIDAD

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LINEAS DE COLIMACION PARA MEDIR DESPLAZAMIENTOS

SUPERFICIALES

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ACERO DE REFUERZO DE LA PILA No. 9 DESPUES DE LOS

VIENTOS DEL HURACAN “RICK” (21/10/2009)

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EXCAVACIÓN PARA LAS ZAPATAS DE LA PILA N° 3 (H= 51 m)

ESTRATO DE

ARCILLA

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PILA N° 2 PILA N° 8 PILA N° 9

PILA N° 11 PILA N° 12

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LANZADO DE DOVELAS METALICAS

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COLADO DE LA LOSA DE RODAMIENTO Y TENSADO DE TIRANTES

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VISTAS PANORAMICAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO

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• El Puente Baluarte constituye un excelente ejemplo de cómo losestudios básicos geológicos, geotécnicos, de riesgo sísmico e intensidadde viento, contribuyeron de manera decisiva para el diseño exitoso delpuente más grande de México.

• Asimismo, es un ejemplo de la forma en que el seguimiento delproyecto durante la construcción, incluyendo la instrumentación delsubsuelo rocoso, permitió efectuar oportunamente las modificacionesconvenientes en la obra, y llevar un control de asentamientos de laszapatas de cimentación, así como de los desplazamientos laterales yverticales de las laderas del cañón donde fue construido.

• Los elementos mas importantes de la subestructura son los Pilones 5 y6, con alturas de 169.00 y 150.65 m, respectivamente, cuyas zapatas decimentación rectangulares de 30.0 m X 18.0 m fueron diseñadas parasoportar cargas del orden de 33,000 ton cada una.

• Los asentamientos máximos registrados al término de la construccióndel puente fueron de 0.5 cm en la pila 5 y 0.9 cm en la pila 6.

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PILOTES DE CONCRETO COLADOS EN SITIO

PUENTE CHIAPAS TERMINADO

Fecha de Inauguración:

22-Diciembre-2003.

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El objetivo de la carretera es comunicar en

forma directa al estado de Chiapas con el

resto del País, mediante la Red de

Autopistas y Carreteras Federales libres,

con una ruta que atraviesa la accidentada

orografía chiapaneca.

El Puente Chiapas se encuentra ubicado

sobre el embalse de la presa

Netzahualcóyotl, (conocida también como

Malpaso), en el Estado de Chiapas y forma

parte del tramo Raudales - Ocozocoautla, de

la autopista Las Choapas – Ocozocoautla.

PUENTE CHIAPAS

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PUENTE CHIAPAS

Longitud total 1ª sección = 1208 m

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ALTURA DEL JACKET No. 5 (MÁS ALTO)

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PUENTE CHIAPAS

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BOTADO DE JACKETS

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POSICIONAMIENTO VERTICAL

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PUENTE CHIAPAS

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COLOCACIÓN DEL MÓDULO DE EXTENSIÓN TEMPORAL

PUENTE CHIAPAS

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CABEZA DE CORTE Y BARRAS PESADAS

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PERFORACIÓN DE PILOTES PRINCIPALES

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COLOCACIÓN DE ACERO DE REFUERZO Y COLADO CON CONCRETO

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CIMENTACIÓN DE JACKETS

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CONSTRUCCIÓN DE CABEZALES

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• Se excavó debajo de la rasante del camino para construir un cajón con paredes y

piso de concreto, con 375 m de longitud, 6 m de profundidad y 10 m de ancho.

• En la losa de fondo del cajón, se desplantaron dos trabes de concreto

presforzado que sirven de apoyo para la superestructura durante su armado y

empujado.

• Las dos vigas constituyen el apoyo del dispositivo denominado mordazas, en las

que se fijan los gatos de empuje que desplazan el tren de dovelas, con carrera de

50 cm.

SUPERESTRUCTURA: PATIO DE FABRICACIÓN

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Tercer empujado llegada de nariz de lanzamiento a

pila 6, 168 m de empujado

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CARACTERÍSTICAS GENERALES

• Longitud: 1,208 m

• Ancho de calzada: 10 m

• Superestructura formada por

102 dovelas metálicas

• Ancho de la dovela: 6 m

• Altura de la dovela: 5.5 m

• Acero: 18,000 ton

• Soldadura: 150 km

• Concreto: 15,000 m³

PUENTE CHIAPAS

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• A medida que los diámetros de los pilotes de concreto coladosen sitio se han incrementado hasta unos 3.0 m, y sus cargas detrabajo llegan a valores de 5,000 o más toneladas, se hace másimportante asegurar:

- La durabilidad del concreto de los pilotes, para soportar sindaños los embates climáticos en ambientes agresivos.

- La ejecución de pruebas de integridad, que demuestren lacontinuidad de su sección transversal y la calidad del concretoa todo lo largo del pilote.

- Medidas para evitar el deslave, la segregación y lacontaminación del concreto durante su colocación.

- La ejecución de pruebas aplicando cargas de gran magnitud,que resultan difíciles de alcanzar con los sistemas tradicionalesde lastres o trabajo a tensión de otros pilotes adyacentes.

• Las previsiones anteriores se tratarán en lo que resta de estapresentación.

PILOTES DE CONCRETO COLADOS EN SITIO

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VIADUCTO ALTERNO PUERTO PROGRESO

Fecha de inauguración

Mayo de 2017

CONTROL DE CALIDAD PARA DURABILIDAD

VIADUCTO ALTERNO DE PUERTO PROGRESOA

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• ¿Cuántos años debe durar un puente? ¿Cuál es su vida útil?

• En Puerto Progreso, Yuc. existe un viaducto que penetra 1948 m enel mar hasta llegar al muelle fiscal, construido entre los años 1937 y1941, esto es hace más de 75 años, cuya estructura a base de arcosde 12 m de claro se ha vuelto emblemática del sitio. Hoy en díapresenta deterioros, debidos a los efectos climáticos adversos, y alpaso de cargas superiores a aquellas para las cuales fue proyectada.

• Para complementar el viaducto existente, se construyó otro alternoque entró en servicio en 2017, paralelo a 50 m de distancia, a fin deque la conectividad carretera del puerto no dependa de una únicaestructura, deteriorada y sujeta a probabilidades de falla.

• Para el diseño del Viaducto Alterno de Puerto Progreso, además detomar en cuenta la resistencia mecánica usualmente objeto delcontrol de calidad, se aplicaron criterios de durabilidad para definir ycontrolar las mezclas de los concretos, protección del acero derefuerzo y procedimientos constructivos con polímeros.

• Tradicionalmente, se ha dado por hecho que si una estructura sediseña correctamente para resistir las cargas que soportará, suduración está garantizada, lo cuál no toma en cuenta los efectosadversos a los que se verá sujeta por el medio ambiente y agentesquímicos actuantes.

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VIADUCTO ALTERNO DE PUERTO PROGRESO

• El diseño estructural del Viaducto Alterno se resolvió atendiendo a lo siguiente:

- El subsuelo consiste en tres estratos: 1), en el litoral un estrato de arena ygrava, en estado suelto a muy compacto, de 6.0 m de espesor; 2), bajo elanterior y aflorando en toda la longitud restante, se encuentran alternanciasde rocas calizas, con espesor en conjunto de 8 a 12 m, en las que seencontraron cavidades; y 3), arenas y areniscas calcáreas, compactas y pococementadas, que se extienden hasta mas de 27.6 m de profundidad.

- Con objeto de armonizar los estilos de los 2 viaductos, se seleccionó unasuperestructura a base de trabes cajón de concreto presforzado con peraltevariable, formando arcos apoyados a cada 24 m, haciendo coincidir losentrejes de ambas estructuras.

- La cimentación seleccionada consiste en el uso de pilotes-columnas deconcreto reforzado colados en sitio, de 1.5 m de diámetro, en grupos de 3alineados bajo cada eje de apoyos, desplantados dentro de la areniscacompacta del Estrato 3.

- Las cargas máximas que soportarán los pilotes son de 500 ton. Losasentamientos teóricos para estas cargas serán del tipo elástico, del orden de3 cm, y ocurrirán en su mayor parte durante la construcción.


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PERFIL ESTRATIGRÁFICOA

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• Para asegurar la durabilidad de la estructura y cimentación, fueronespecificadas las siguientes medidas como parte del control de calidad:

- Antes de su instalación, al armado de acero de refuerzo se le aplicó untratamiento con un producto a base de resinas epóxicas, para evitar que elagua de mar pueda producir su oxidación o corrosión.

- En la fabricación del concreto se utilizó cemento especial tipo CPO 30R yaditivos, para hacerlo resistente a la acción de las sales marinas.

- Además de la resistencia a la compresión de cilindros y núcleos, sepracticaron ensayes de laboratorio al concreto para cumplir con lossiguientes requerimientos: 1), Velocidad del pulso ultrasónico mayor a 4.0km/s; 2), Resistividad eléctrica superior a 70 kΩ-cm a los 90 días; 3),Porcentaje total de vacíos no mayor de 10 a 15%. Al agua, contenido decloruros no mayor de 250 PPM, y a los agregados densidad mayor o igual a2.4 ton/m3 e intemperismo acelerado menor o igual a 12 %.

- Empleo de ademes metálicos para emboquillar las perforaciones y depolímeros para estabilizarlas.

- Luego de terminada la construcción de cada apoyo, al igual que al resto dela superestructura, a la parte hasta 1.00 m sobre el nivel medio del mar sele aplicó un recubrimiento hidrofóbico. En la zona 1.0 m hacia arriba yhacia abajo del nivel medio del mar, se aplicó a los pilotes también unrecubrimiento similar.


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TRATAMIENTO ANTICORROSIVO EN VARILLAS


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PERFORACIÓN Y COLADO DE PILOTES


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• Siendo los pilotes elementos colados dentro del terreno, tanto suconstrucción como el producto final son mayormente invisibles.

• Es entendible cuestionarse acerca de su integridad, es decir, sucumplimiento de los requerimientos del proyecto y susespecificaciones. De hecho, la experiencia ha demostrado que enmuchos casos los pilotes colados en sitio presentan deficiencias.

• El propósito de las pruebas para investigar la integridad de lospilotes es descubrir dichas deficiencias antes de que puedan causaralgún daño.

• Históricamente la integridad del pilote fue primero investigada pormétodos directos, tales como excavación alrededor del pilote oextracción de núcleos de concreto. Esto resulta factible solo en unacantidad pequeña de pilotes.

• Para llevar a cabo la investigación de parte o la totalidad de lospilotes construidos, resulta más práctico y eficiente el uso demétodos indirectos, de los cuáles trataremos solo dos: Pruebas deIntegridad de Pilotes (PIT) y Pruebas Cross – Hole.

INTEGRIDAD DE PILOTES DE CONCRETO COLADOS EN SITIO

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PRUEBAS PIT (PILE INTEGRITY TEST)

El ensayo de integridad de pilotes se rige por la norma ASTM D5882-07 “Standard TestMethod for Low Strain Integrity Testing of Deep Foundations”, la cual indica elprocedimiento para determinar la integridad de pilotes verticales o inclinados pormedio de la medición y el análisis de la velocidad de respuesta de una onda inducidapor un impacto, que se aplica axialmente al pilote en su cabeza.


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ANÁLISIS DEL PERFIL DE UN PILOTE

PILOTE CONSTRUIDO

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Su principio se basa en medir el tiempo en el que viaja unaonda P a través del concreto del pilote mediante una sonda queemite una señal de sonido ultrasónico (40 a 10 Mhz) y unareceptora, ambas se introducen por tubos paralelos que correna lo largo del pilote.

Se registra la señal a lo largo detodo el pilote.La ejecución de las pruebas ycondiciones de instalación de lostubos se establecen en la normaASTM D6760.


PRUEBAS CROSS - HOLE

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Los tubos pueden ser de acero o de PVC y se deben instalar antes del colado de lospilotes, estos deben permitir el libre paso de la sonda, un diámetro adecuado es de 2”, launión entre secciones de tubo debe garantizar que no ingrese concreto o fluido deperforación durante la excavación y colado, se recomienda el uso de coples.



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INSTALACIÓN DE TUBOS

La cantidad de tubosrecomendada en lanorma ASTM 6760 esde 1 tubo por cada0.25 a 0.3 m dediámetro, algunosarreglos típicos son:

ARREGLO DE TUBOS Y

EQUIPO

Analizador Cross Hole

Sondas receptora y emisora



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EJECUCIÓN DE LA PRUEBA



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Se debe cumplir con:

- Los tiempos de arribo de la señalson uniformes.

- La velocidad de onda P tiene unvalor en el rango de 3600 a 4400m/s (según ASTM 6760).

- Se logra explorar toda la longituddel pilote.

1 Pilotes con calidad adecuada.

2 Discontinuidades encontradas en su cuerpo. Muestran indicios de concreto contaminado, burbujas de lodos de perforación o despegue de la tubería de ensayo, en estos casos es conveniente hacer extracciones de núcleos del pilote para verificar.

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RESULTADOS



3 Discontinuidades en la punta.

Indican que durante elcolado del pilote su punta secontaminó con sedimentos olodo de perforación, o esposible que el pilote seencuentre apoyado sobresedimentos, se recomiendaextracciones de núcleos deconcreto para evaluar lamagnitud de lacontaminación.

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RESULTADOS



• Permiten conocer la integridad del concreto a lo largo de todoel pilote y en varias secciones.

• Con lo anterior, se pueden detectar zonas con oquedades ocontaminadas y localizarlas en el espacio.

• Se pueden efectuar a partir del séptimo día de colado.• Son de rápida ejecución y rápida interpretación, lo que

permite tomar decisiones en obra de manera oportuna.• Pueden repetirse después de haber efectuado tratamientos

con inyecciones, para verificar la remediación de lasdeficiencias detectadas.

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VENTAJAS



• Son más costosas que las pruebas PIT, ya que requieren la instalaciónprevia de la tubería de acceso.

• Requieren cuidados especiales que, de no llevarse a cabo, afectan losresultados:- Para lograr que la sonda recorra todo el tubo se debe cuidar la

verticalidad, evitando torceduras y obstrucciones en las juntas; por loanterior se recomienda el uso de coples.

- Para evitar despegues entre la tubería y el concreto del pilote, sedeben mantener los tubos llenos de agua, desde el colado hasta laejecución de la prueba.

• Al ser un método indirecto, los resultados negativos obtenidos no sonconcluyentes, y requieren ser complementados con extracciones denúcleos de concreto para identificar el defecto; sin embargo, en caso deque su resultado indique buena calidad, sí se puede considerarconcluyente.

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DESVENTAJAS



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DESLAVE DEL CONCRETO POR CORRIENTES DE AGUA

• Al construir pilotes de concreto colados en sitio, en ocasiones se encuentran corrientessubterráneas de agua no previstas en los estudios, que afectan al concreto, disgregándoloy ocasionando daño en los pilotes. En el caso que se ilustra abajo, se presentó unproblema con la detección de una corriente subterránea, que afectó a la cimentaciónconstituida por pilotes de concreto de 1.50 m de diámetro, desplantados a 40 m deprofundidad.


DESLAVE DEL CONCRETO POR CORRIENTES DE AGUA

• Para evitar la posibilidad de que se presente deslave del concreto de lospilotes recién colados, pueden tomarse las siguientes medidas:

- En la etapa de estudios, la detección oportuna de escurrimientossubálveos en los cauces y márgenes de ríos, así como de presionesartesianas a profundidad en el agua freática.

- En el proyecto y construcción, el uso de concretos “antideslave” conpropiedades hidrófobas.

- Durante la construcción, el empleo de ademes o camisas metálicas,llevadas hasta la profundidad que sea conveniente, para interceptar losflujos de agua que ocurran dentro del subsuelo.

• El uso de ademes metálicos también es indicado para la estabilización delas paredes de las perforaciones previas de pilotes de concreto colados ensitio, cuando esto no se logre de manera confiable mediante lodosbentoníticos o polímeros de una cierta densidad.

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HINCADO DE CAMISAS DE ACERO PARA ADEMAR PERFORACIONES


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• Es un concreto con propiedades hidrófobas, es decir que tiene repulsión al agua y baja

permeabilidad, lo que produce una reducción importante de la porosidad capilar.

Impide la penetración del agua en el elemento estructural, haciendo recomendable su

utilización en ambientes donde el concreto estará en contacto con el agua durante su

colocación.

• Según los fabricantes, este concreto ofrece los siguientes beneficios:

- Mantiene la acción tixotrópica que permite el endurecimiento del concreto después

de su colocación

- No se pierden los finos de la mezcla durante su colocación

- Proporciona resistencia al deslave de cemento y finos

- Disminuye y controla la segregación del concreto

- Mínimo efecto en las características de fraguado

- Minimiza el impacto ambiental del cemento lavado en el agua

- Aumenta la durabilidad

- No modifica los contenidos de agua de la mezcla, manteniendo la relación

agua/cemento de diseño.

CONCRETO ANTIDESLAVE

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PROCEDIMIENTO

• Se basa en dejar un gato plano embebido en lazona próxima a la punta del pilote.

• Mediante la aplicación de presión en las doscaras del gato, los extremos reaccionan contrala resistencia por fuste del pilote hacia arriba ycontra la resistencia por punta hacia abajo,llevando a cabo su registro y midiendo ademáslas deformaciones correspondientes.

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PRUEBAS DE CARGA USANDO “CELDAS OSTERBERG”

OBJETIVO

• Verificar la capacidad de carga de proyecto delos pilotes, con condiciones de carga a escalareal, llevada hasta la capacidad nominal o unafracción de ella.

INSTRUMENTACIÓN

• Las celdas son dispositivos de gatos hidráulicosplanos de sacrificio, bien calibrados, que se instalanen el interior de los pilotes; su rango de capacidadesvaría de 0.7 a 27 MN. Se pueden utilizar una ovarias celdas en un mismo plano horizontal, yaumentar su capacidad a más de 220 MN.

• Adicionalmente, se colocan extensómetrosembebidos a lo largo del fuste y extensómetros decuerda vibrante a la profundidad de la celda.

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MANEJO DE DATOS

• La instalación de extensómetros dentro del pilote permite determinar ladistribución de carga a todo lo largo del mismo pilote.

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VENTAJAS

• Es posible alcanzar el porcentaje de carga deseado sin necesidad de mediosexternos adicionales, es decir, no está limitado por plataformas lastradas o pilotesde anclaje adyacentes.

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OTRAS VENTAJAS

• Esta prueba resulta particularmente indicada para determinar la capacidad de cargade pilotes de gran diámetro.

• Se trata de una prueba directa, por tanto los resultados obtenidos se midenfísicamente.

• Se obtienen las resistencias de fricción y punta por separado.

• Dado que se puede ensayar el pilote hasta una fracción de la carga nominal, sinllevarlo a la falla, es posible usar pilotes de producción y no es necesario emplearpilotes de sacrificio.

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• Se efectuaron dos pruebas carga usando Celdas Osterberg, de acuerdo alo requerido en los Términos de Referencia y lo señalado en el catálogode conceptos de obra.

• Las pruebas se realizaron una en tierra en un pilote de 2.0 m dediámetro y otra en agua en un pilote de 2.8 m de diámetro .

• Los pilotes probados fueron de producción y no de sacrificio.

• De acuerdo con el proyecto, se estableció que la carga aplicada en laprueba fuera al menos de 5,000 y 9,000 ton, para los pilotes de 2.0 y2.8 m, respectivamente.

APLICACIÓN EN UN CASO REAL

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INSTALACIÓN DE LAS

CELDAS OSTERBERGA

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RESULTADOS OBTENIDOS

• En las 2 pruebas efectuadas se presentaron deformaciones importantesen la punta de los pilotes, superiores a 15 cm. Aún así, los valores decargas totales alcanzados correspondieron a un 106.8 y 84.9 % del valorde la resistencia de proyecto (admisible), y a un 54.1 y 43.2% de laresistencia nominal (última).

• La causa más probable de que hayan ocurrido esos desplazamientosexcesivos es la presencia de material suelto bajo la punta de los pilotes,ocasionados por caídos y/o la sedimentación de los materiales finos.

• Bajo las condiciones anteriores, los asentamientos previsibles seríansuperiores a los calculados en el estudio de mecánica de suelos para lascimentaciones.

• Lo anterior permitió tomar previsiones especiales en pilotes ya colados ypor colar, para asegurar que se cumplieran las consideraciones detransferencia y valores de las cargas por fricción y punta previstas en eldiseño.

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MARCO NORMATIVO

• En la Normatividad vigente en México*, relativa a cimentaciones profundasde pilotes de concreto colados en sitio, no se encuentra ningún apartadoque exija en obras de importancia realizar pruebas de carga y de integridadde los pilotes, que permitan confirmar las capacidades de carga ycaracterísticas físicas de estos elementos previstas en el proyecto.

• Queda a criterio del propietario de la obra y el supervisor si se realizan o noestas pruebas, así como el número de éstas.

• En otros países está normada la ejecución de este tipo de pruebas de cargae integridad de los pilotes de concreto colados en sitio, especialmenteusando Celdas Osterberg para pilotes de gran diámetro.

• En consecuencia, se considera necesario que en la Normatividad mexicanade puentes exista una obligatoriedad de incorporar pruebas similares a lasexpuestas en esta presentación.

___________________________________________________________*Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias,15 de diciembre del 2017.*Instituto Mexicano del Transporte. Normatividad SCT Carreteras, 22 de noviembre del 2017.

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MUCHAS GRACIAS

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