Proceso constructivo de cimentaciones profundas (pilotes, pilas y caissons):

1. PILOTES:

Los pilotes son elementos estructurales más esbeltos que las pilas, los cuales pueden alcanzar grandes profundidades.Son construidos de diferentes formas, tamaños y materiales (madera, concreto y acero).Se clasifican dependiendo de su forma de trabajo en:

a) Pilotes de Puntab) Pilotes de Fricción

2. USOS Y APLICACIÓN: • Transmitir las cargas a estratos más firmes.• Transmitir la carga a un suelo blando por fricción lateral.• Para soportar fuerzas de volamiento o levantamiento.

• En estructuras marítimas costa afuera y en muelles.• Alcanzar con las cimentaciones profundidades sin peligro de erosión o

socavación.

• Para consolidar o compactar suelos granulares.• Como estructuras de retención o drenaje verticales.

3. REQUISITOS

• Resistir las cargas de diseño.• No exceder la capacidad portante del

suelo causando su falla.• No experimentar asentamientos

excesivos que ocasionen daños a la estructura soportada.

4. PROCESO CONSTRUCTIVO ( COLOCACIÓN DE LOS PILOTES):

• Introduciéndolos bajo carga estática con un gato.• Hincándolos por medio de golpes con un martillo.• Perforando un hoyo y vaciando concreto o insertando el pilote y luego

hincándolo.

Pilotes hincados bajo carga estática de un gato:

• Este método de hincado se emplea donde no se permiten vibraciones o en las pruebas de carga para verificar la capacidad del pilote.

• Requiere de un apoyo o marco de reacción.

Pilotes hincados por medio de golpes:• Este método introduce el pilote con golpes de una

maza (martillo), aplicados en la parte superior o cabeza del pilote.

• Martillo de caída libre, simple efecto, doble efecto, diferencial, diesel, vibratorio.

• Características importantes del equipo: energía adecuada y capacidad de guía.

Pilotes perforados:• En este método se perfora un hoyo, se introduce el emparrillado de acero y

se vacía el concreto.• También existen los que se perfora el hoyo y se inserta el pilote

prefabricado, para posteriormente hincarlo.

• Exploración y profundidad de desplante.• Calidad de los materiales.• Energía adecuada de hincado.• Desplazamiento (máx. 5.0 cm)• Inclinación (máx. 1 a 2 % de l)

• Colocación del acero de refuerzo:

– desmoronamientos y limpieza del agujero.

– fondo seco o con menos de 4” de agua.

– brindar el recubrimiento mínimo.

• Colocación del hormigón:

- vaciado continúo- uso de tremie (por agua y altura de caída).

• Descabece: La demolición de la parte superior de las pilas y pilotes, para integrarlos –generalmente mediante un cabezal- al resto de la estructura o de la cimentación. Para ello, se ha utilizado comúnmente equipo neumático (pistolas de aire comprimido).

PILAS:

Las pilas son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la del los pilotes, las cuales también transmites al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.

CARCTERISTICAS:

• Las pilas se fabrican directamente en el subsuelo por los que se les conoce como elementos fabricados in situ

• Las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material, siendo los

más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto armado. Siendo las

características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del

agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la

fabricación de las pilas.

• La sección utilizada con mayor frecuencia es la circular, cuyo diámetro no

debe de ser menor a 60cm pudiendo llegarse a especificar un diámetro

hasta de 300cm

• Existen pilas que se diseñan con secciones rectangulares, “T” y “H”

USOS Y APLICACION:

• Construcción de muros pantalla.

• La estabilidad del puente, excavados a profundidades considerables que puedan aguantar mayor número de cargas y nos permitan distanciar los apoyos del puente.

• La maquinaria para su construcción ha de ser de mayor volumen para conseguir los rendimientos adecuados.

PROCESO CONSTRUCTIVO:

El procedimiento constructivo es similar a los de los pilotes.

• El último método consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos.

• Estas excavan hasta lugares donde el suelo lo permita sin derrumbarse

• Cuando se alcanza la profundidad necesaria o se llega a un estrato cohesivo, se detiene la excavación y se inserta un tubo llamado camisa (o ademe).

• Este tubo permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación.

• Se introduce el refuerzo,

• Por último se funde el concreto recordando retirar la camisa.

INSPECCIÓN QUE SE DEBE HACER TANTO EN PILOTES Y PILAS:

Limpieza inadecuada del fondo de la excavación o paredes de la excavación con material removido y suelto.

Desprendimientos del material de las paredes o de la superficie y segregación por el no uso del tremie.

Falla del confinamiento lateral de una perforación por la excavación de otra adyacente y vaciado con nivel freático alto.

Problemas durante la remoción de las camisas o forros de perforación, tales como vacios y disminución de la fricción lateral.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PILOTES Y PILAS:Las ventajas y desventajas más importantes que se tienen al resolver una cimentación profunda a base de pilas, con respecto a una solución a base de pilotes son las siguientes:

Ventajas:

• considerando que las pilas son elementos fabricados in situ, no requieren de área adicional para una planta de fabricación y para su almacenamiento como elementos terminados.

• Las pilas no están expuestas a sufrir daños estructurales ya que no se requiere de que sean maniobradas y golpeadas para su instalación como sucede con los pilotes.

• los decibeles generados durante la instalación de una pila son muy inferiores, a los que se generan al instalar un pilote prefabricado.

• la longitud de las pilas puede ser variable dependiendo de la profundidad de los estratos resistentes, pudiendo hacerse los ajustes correspondientes

prácticamente en forma inmediata, lo cual no están versátil en el caso de los pilotes ya que estos son prefabricados.

• la fabricación de las pilas siempre es monolítica y no requiere de juntas especiales, como sucede en algunos pilotes que son instalados en tramos.

• las pilas pueden ser instaladas en subsuelos con presencia de gravas y boletos, aplicando el procedimiento adecuado que permita la estabilización de la pared de las perforaciones, lo cual no es posible llevar a cabo para cimentaciones a base de pilotes, ya que el diámetro de las perforaciones es inferior a 1.20m (4ft), dimensión que permite la extracción de los obstáculos.

• la capacidad de carga de las pilas es mayor que la de los pilotes, debiéndose sin embargo considerar el efecto de escala.

Desventajas:

• las pilas requieren siempre de perforaciones previas, mientras que los pilotes en ocasiones pueden ser instalados desplazando el subsuelo.

• cuando existen estratos de subsuelo sin consistencia, no es posible realizar la construcción de pilas con calidad, ya que su sección puede llegar a deformarse, lo cual no sucede con un elemento prefabricado; se puede resolver este problema con tubería metálica perdida, lo cual origina un incremento en el costo.

• en la fabricación de pilas es necesario siempre garantizar que en el desplante de las excavaciones no existan material suelto.

• Los cambios de presión del agua subterránea pueden cercenar el fuste de las pilas durante su fabricación, cuando se utilizan además metálicos recuperables y no son retirados adecuadamente.

• el procedimiento constructivo de las pilas sobre agua se complica, al tener que evitar el vaivén de la plataforma flotante donde se apoya el equipo de construcción, así como tener que aislar el cuerpo de la pila en la zona donde no existen suelo que lo confine.

• el sistema de ademado de las perforaciones requiere mayor control que en el caso de los pilotes, ya que de este depende en forma importante la calidad de las pilas.

LOS CAISSONS

Son elementos estructurales para cimentación de grandes obras, de

gran longitud, pues pueden llegar a profundidades hasta de 25

metros.

Estos elementos se construyen cuando van a soportar mucho peso o

cuando el terreno donde se va a construir tiene poca capacidad

portante; puede decirse que con la construcción de los caissons se

mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar.

Características:

Los caissons tiene gran similitud con los pilotes, que también son

elementos estructurales de cimentación y que cumplen sus mismas

funciones; la diferencia está en que los caissons son de mayor

diámetro y casi siempre van construidos en el sitio.

Estos elementos son muy utilizados en la construcción de edificios tanto residenciales como comerciales o de uso público; también los podemos encontrar en los estribos de muchos puentes, cimentando o recibiendo grandes pilastras.

La preparación del cuerpo del caissons se hace en forma modular, por

un sistema de anillos de 1 m de altura; en una sección cónica,

necesaria en el proceso constructivo, ya que permite el fundido de

cada modulo de forma independiente.

TIPOS DE CAISSONS:

Caissons estructurales:

Son aquellas que forman parte de de la cimentación de una estructura, trasmitiendo las cargas a un estrato resistente

Caissons de aproximación:

Son aquellas para llagar a una zona de trabajo.

PROCESO CONSTRUCTIVO:

1- Localización Geométrica:

Es ubicar el sitio exacto donde se debe construir dicho elemento

2- Trazando su Diámetro

rayamos el circulo por donde vamos a cortar para la excavacion

3- Excavando su primer anillo o cuerpo

Debemos procurar que al cortar y pulir las paredes, conservemos bien la forma inicial, sin dejar que se creen paredes con sobre excavaciones

Debemos tener en cuenta que esta forma de construir los anillos no es caprichosa, obedece a un diseño funcional para hacer más fácil su construcción tanto para la encofrada como para la fundida de estos.

4- BASEADO de su primer anillo

Para el BASEADO del primer anillo no hay mayores dificultades, basta tener elaborada la mezcla de concreto cerca del sitio y proceder a depositarla en su lugar

5- Colocando los postes para instalar el carretel

6- Asegurando el carretel de su eje

7- Excavar el segundo anillo

8- BASAEDO del segundo anillo

9- Preparando equipo para más profundidad

ASPECTOS QUE CONTRIBUYEN EN LA HINCA DE CAISSONS.

Los estudios de Mecánica de suelos resultaron muy conservador como, limitado, incompleto y sin criterio

Durante la hinca no existió el asesoramiento y control de un ingeniero geotécnico para evitar y corregir los problemas presentados como los asentamientos exteriores, las filtraciones dentro del caisson

El suelo disturbado, alrededor del cajón por una excavación inadecuada, con filtración de arenas y limos dentro del cajón

Asentamiento por fenómeno de tubificación al interior del cajón

cajón inclinado dentro del río

Cajones del puente, Pilar y Estribo que no pueden hincarse