CONTENIDOINTRODUCCION............................................................................................................................4

DEDICATORIA...............................................................................................................................5

CARACTERISTICAS DE PILOTES.....................................................................................................6

PILOTES DE MADERA....................................................................................................................6

DEFINICION..............................................................................................................................6

CARACTERITICAS......................................................................................................................7

DURABILIDAD DE LOS PILOTES DE MADERA.............................................................................7

ESPECIES TRADICIONALES Y DURABILIDAD..............................................................................8

DISEÑO Y PUESTA EN OBRA DE PILOTES..................................................................................8

PILOTES DE MADERA TRATADA................................................................................................9

PILOTES DE CONCRETO PRECOLADO INSITU..............................................................................10

DEFINICION............................................................................................................................10

METODOLOGÍAS DE LA CONSTRUCCIÓN DE LOS CONCRETO PRECOLADOS INSITU...............10

TAREAS PRELIMINARES..........................................................................................................10

TRAZO.....................................................................................................................................10

PERFORACIÓN........................................................................................................................10

PILOTES SIN MOLDE (PERFORADOS)......................................................................................14

Armaduría..............................................................................................................................14

PILOTES PERFORADOS................................................................................................................18

A) Generalidades:...................................................................................................................18

B) Tipos:..................................................................................................................................18

PILOTES DE DESPLAZAMIENTO...................................................................................................24

DEFINICION............................................................................................................................24

1. Pilotes de desplazamiento con azuche...............................................................................24

2. Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas.................................................................26

PILOTES COMPUESTOS: concreto y madera...............................................................................27

PILOTES DE PUNTA DE ACERO....................................................................................................27

Definición de pilotes...............................................................................................................27

Condiciones del suelo que requiere la cimentación profunda...............................................27

PILOTES DE ACERO.................................................................................................................28

LOS PILOTES DE SECCIÓN EN H:..............................................................................................28

PILOTES DE TUBO...................................................................................................................32

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE PILOTES DE PUNTA...................................................36

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OBRAS PERUANAS CON PILOTES DE ACERO...........................................................................37

DRENES VERTICALES...................................................................................................................38

Teoría de la consolidación......................................................................................................38

Procedimiento de ejecución...................................................................................................38

Programa típico de consolidación..........................................................................................39

DRENES VERTICALES...................................................................................................................40

Función...................................................................................................................................41

Ventajas.................................................................................................................................41

Desventaja..............................................................................................................................41

Métodos de ejecución............................................................................................................41

Vibro sustitución....................................................................................................................41

Pilotes de grava......................................................................................................................41

Método constructivo clásico..............................................................................................41

Conclusión..............................................................................................................................43

CAJONES PERFORADOS..............................................................................................................44

Los cajones abiertos...............................................................................................................44

Los cajones cerrados..............................................................................................................45

Los cajones neumáticos..........................................................................................................45

TABLESTACAS.............................................................................................................................47

DEFINICION............................................................................................................................47

EFECTO DE LA PROFUNDIDAD DE HINCADO...........................................................................48

TABLESTACAS EN VOLADIZO (CANTILIVER)............................................................................48

TABLESTACAS ANCLADAS.......................................................................................................50

MÉTODO DEL SOPORTE LIBRE................................................................................................50

CONCLUSIONES......................................................................................................................51

FUENTES.....................................................................................................................................52

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INTRODUCCION

Cuando tenemos terrenos irregulares donde se va a construir y el terreno resistente está a mucha profundidad, se intentara previamente llegar a esa capa de suelo por medio de pilotes para que la construcción no sea inestable y pueda ocasionarle problema a la estructura como agrietamientos, desniveles y en el peor de los casos la caída del edificio.

Hay diferentes tipos de pilotes que podemos utilizar pero siempre hay que tener en cuenta los tipos suelo y la edificación que se vaya a construir. La diferencia entre si son pilotes por punta, pilotes por fuste (pilotes flotantes) que no pueden transmitir las cargas a capas resistentes.

En las cimentaciones de pilotes por punta, las puntas del pilotaje se posan sobre estratos firmes del terreno sin encontrarse capas más blandas a más profundidad. Se trata del mejor tipo de cimentación sobre pilotes y el más seguro.

Los pilotes por fustes o flotantes no alcanzan un nivel resistente, sino que permanecen “flotando” en extractos de terrenos muy comprensibles, sostenidos por el rozamiento entre en fuste del pilote y el terreno. Siempre que sea posible debe la cimentación con pilotes flotantes.

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DEDICATORIAEl presente trabajo está dedicado para nuestros familiares, amigos y todas las personas que siempre están con nosotros para brindarnos su apoyo en esta etapa importante de nuestras vidas.

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CARACTERISTICAS DE PILOTES

PILOTES DE MADERADEFINICION

Los pilotes de madera son troncos de árboles a los que sus ramas y cortezas se le han sido cuidadosamente cortadas. La longitud máxima de la mayoría de los pilotes de madera es de 10 a 20 m. Para calificar y ser utilizada como un pilote, la madera debe estar recta, sana y sin ningún defecto. El Manual de prácticas num. 17 de la American Society of´Civil Engineers (1959). Divide los pilotes de madera en tres clasificaciones:

1. Pilotes de clase A: soportan cargas pesadas. El diámetro mínimo debe ser de 356mm. 2. Pilotes de clase B: se utilizan para soportar cargas medias. Los diámetros mínimos a

tope debe ser de 305 a 330 mm.3. Pilotes de clase c: se utilizan en las obras de construcción temporales. Se pueden

utilizar de forma permanente para estructuras cuando el pilote está por debajo del nivel freático. El diámetro mínimo a tope debe de ser de 305mm.

En cualquier caso, una punta del pilote debe de tener un diámetro no inferior a 150mm.

Los pilotes de madera no pueden soportar muchos esfuerzos de excavación; por lo tanto, la capacidad del pilote se limita generalmente a alrededor de 220 a 270 kN. Se pueden utilizar zapatas de acero para evitar daños en la punta del pilote (parte inferior). La parte superior de los pilotes de madera también pueden ser dañadas durante la operación de excavación. Para evitar daños en la parte superior puede utilizarse una banda metálica o capuchón. El aplastamiento de las fibras de madera provocado por el impacto del martillo se conoce como barrido.

Debe evitarse el empalme de os pilotes de madera, sobre todo cuando se espera que soporten cargas de tensión o carga lateral. Sin embargo, si el empalme es necesario, puede hacerse mediante el uso de tuberías de protección (FIGURA A) o correas de metal y pernos (FIGUA B). La longitud de la cubierta de tubería debe ser al menos cinco veces el diámetro del pilote. Los extremos que se empalman deben cortarse cuadrados para que se pueda mantener el contacto completo. Las porciones empalmadas deben cortarse cuidadosamente para que se ajusten apretadamente en el inferior de la cubierta de tubería. En el caso de las correas y tornillos metálicos, los extremos empalmados también deben cortarse en ángulos recto. Además, los lados de la porción empalmada deben recortarse planos para colocarse las correas.

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Los pilotees de madera deben mantenerse en un buen estado de forma indefinida si están rodeados de suelos saturado. Sin embargo, en un ambiente marino los pilotes de madera están sujetos a ataques de diversos organismos y se pueden dañar de manera importante en unos cuantos meses.

Los pilotes de madera son económicos, fáciles de transportar, manejar cortar a la longitud adecuada, etc. Y Son particularmente adecuados para lugares de difícil acceso o donde el taladro o el empleo de hormigón presentan problemas.

CARACTERITICAS Pilotes cortos y bien hincados pueden ser la solución más adecuada en Terrenos con

un nivel freático alto, o donde el firme se encuentra bajo un estrato de arena, arcillas blandas o suelos orgánicos.

Los pilotes de madera son resistentes a los Suelos ácidos o alcalinos, o los que tienen alto contenido en sulfatos o dióxido de carbono libre.

En terrenos de aluvión profundos, donde la capacidad del pilote viene determinada por el rozamiento a lo largo del fuste, los pilotes de madera son especialmente adecuados, y especialmente de forma cónica y los que se empalman.

El pino y el roble pueden durar casi indefinidamente en el agua dulce, siempre y cuando estén constantemente sumergidos.

Los pilotes de madera no son adecuados para terrenos duros como la arena densa. Los pilotes de madera también pueden utilizarse para mejorar el suelo y densificar

terrenos granulares disgregados o sueltos. Los pilotes de madera pueden soportar con seguridad de 5 a 30 toneladas por pilotes.

DURABILIDAD DE LOS PILOTES DE MADERALos pilotes de madera, cuando se colocan bajo el nivel freático sin ningún tratamiento, son virtualmente inmune a la degradación biológica incluso los de especies no-durables excepción hecha de la albura, la cual puede ser degradada, y muy lentamente, por bacterias anaeróbicas.

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La parte de un pilote no tratado que sobresale del terreno o cambia sus condiciones de humedad es, sin embargo, vulnerable a la degradación. Es decir los pilotes de madera solo pueden ser atacados si el nivel freático queda por debajo de las cabezas durante periodos prolongados de tiempo. Esto a veces ocurre por desecación, extracción o drenaje.

Para solucionar este problema se suele rematar la cimentación con otro material manteniendo el pilote por debajo del nivel freático: se usa normalmente hormigón mientras en el pasado se empleaba piedra o mampostería.

ESPECIES TRADICIONALES Y DURABILIDADLos árboles, especialmente la conífera, son pilotes naturales y tienen una gran resistencia en relación a su peso. La madera se usa para pilotes porque es barata, fácil de obtener y fácil de manipular maderas apropiadas para pilotes se encuentran en casi todo el mundo. El abeto, el pinabeto y el pino, pueden tener hasta 30 m de longitud, el roble y otras maderas duras hasta 15m y el pino amarillo del sur hasta 25m; todas estas maderas se emplean para pilotes.

DISEÑO Y PUESTA EN OBRA DE PILOTESEn 1740 el holandés chnstoffoer polhem inventó el martillo de hincado de pilotes. Desde entonces la técnica se ha ido mejorando progresivamente. Los clavadoras convencionales para introducir los pilotes de madera son a base de un martillo de descarga con un peso 5 veces el del propio pilote. Los pilotes de madera pueden soportar con seguridad de 5 a 30 toneladas por pilote. 100 a 500 kN para pilotes de coníferas.

Los martillos mecánicos se utilizan a veces para introducir los pilotes en suelos cenagosos pero no son adecuados para coníferas.

Por su forma apuntada son particularmente adecuados para uso por fricción en terrenos arenosos, cientos y arcillas, donde su capacidad de razonamiento en el fuste es fundamental para su capacidad portante

Los pilotes de madera pueden hincarse también por sistemas vibraticos, empujados hidráulicamente o por medio de aire comprimido o agua para ser puestos rápidamente en servicio. Por otro lado los pilotes también pueden introducirse manualmente.

Los pilotes de madera pueden empalmarse longitudinalmente por medio de uniones, usando cortas secciones de tubo de acero, angulares o placas hasta alcanzar el estrato de carga(o firme) o desarrollar el suficiente rozamiento.

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PILOTES DE MADERA TRATADA

El tratamiento con inyección de creosota empezó en Inglaterra en 1838 para las traviesas de ferrocarril; a partir de 1880 se empezó a utilizar para pilotes.

La impregnación con creosota es uno de los procedimientos más eficaces y de mas duración para la protección de los pilotes de madera. Generalmente se emplea de 200 a 400kg de creosota por m3 de madera que se introducen por vacío y presión

Cuando el riesgo es muy elevado, se someten a una combinación de arseniato de cobre seguido por alquitrán de hulla y creosota: ambas sustancias, aplicadas bajo calor y presion, son necesarias para que los pilotes se conserven en agua salada. Las empresas ofrecen una garantía de 15 a 25 años.

Los pilotes tratados con productos protectores que terminan debajo del terreno y encepadas con hormigón tienen una esperanza de vida virtualmente indefinida, en cualquier caso superior a la de los edificios que soportan, si bien por ejemplo empresas en EEUU garantizan mas de 00 años de vida de servicio de un pilote de madera trastada en un medio acuático permanente es de cerca de 60 años según garantizan estas mismas empresas.

En el reino unido existe una norma de cálculo, a BS5268, cae puede usarse para calcular la capacidad portante axial de los pilotes incluyendo los que sobresalen del terreno.

La tabla siguiente da valores de resistencia a comprensión paralela a la fibra en algunas especies disponibles conocidas.

Especies Tensión admisible (N/mm2)

Douglas fir 6.6

Alerce 7.5

Pino silvestre 7.5

Abeto sitka 6.1

Roble 10.5

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PILOTES DE CONCRETO PRECOLADO INSITUDEFINICIONSon aquellos que se ejecutan en excavaciones previas realizadas en el terreno.

Uno del elemento más importante 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.

METODOLOGÍAS DE LA CONSTRUCCIÓN DE LOS CONCRETO PRECOLADOS INSITU.

TAREAS PRELIMINARES

a) Obtenido el Estudio Geotécnico, se tomarán los siguientes datos:1. Corte estratigráfico y nivel de la capa freática.2. Características mecánicas del suelo.3. Grado de agresividad del suelo.4. 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.

TRAZOPara 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.

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

a) En seco

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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 para perforación en seco 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, 1.0m, 1.20 m, 1.50 m, 1.60 m y hasta con una longitud de profundidad de 45m).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 introduce el bote de perforación con el cual se extrae el material suelto depositado en el fondo de la excavación.

Trepano ManualEste 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

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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.

b) 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 perforación con agentes fluidos

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 bentóniticos.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 bentonitícos 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 monmorillonita. Por lo general, para hacer los lodos, se utilizan una bentonitaDurango 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 “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.

c) EntubadosEn 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.

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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 perforación con entubados

Entubado VibratorioSe 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.

Entubado OscilatorioCon 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.

Moldes para pilotes precolados in situ. 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

Con tubo no recuperable:

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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.

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

Armaduría 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.

Armaduras de los pilotesLos 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.

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Manejo y Colocación de ArmaduraEl 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.

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, en la fotografía 4.16 se muestra la colocación de la armadura mediante una grúa.

ConcretoPara 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 “airlift”. El colado se realizará por procedimientos que eviten la segregación del 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

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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.En El Salvador, la resistencia del concreto utilizada para pilotes es de 210kg/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.

Tubo TremieCuando 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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Sistema de hélice continuaEl 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 barrena continua, es el siguiente.1. Perforación con la hélice continúa hasta la profundidad requerida.2. Bombeado del concreto a través de la broca.3. Extracción de la hélice sin rotación.4. 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.

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• 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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PILOTES PERFORADOSA) Generalidades:Los pilotes moldeados necesitan, para su hincado, máquinas molestas y ruidosas que pueden provocar vibraciones en las edificaciones circundantes.

Los pilotes perforados no presentan ninguno de estos inconvenientes; ofrecen, en cambio, múltiples ventajas.

La diferencia entre un pilote moldeado y un pilote perforado, es que la perforación se realiza con extracción de tierra.

B) Tipos:Pilotes perforados encamisados

Este procedimiento de construcción de pilotes se realiza perforando el terreno y colocando una camisa o entubación para contener las paredes de la perforación. Podrían distinguirse dos tipos, los que recuperan la entubación o los que dejan dicha entubación perdida.

Pilote in situ de extracción con entubación o camisa 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. Se recomiendan en terrenos que por su consistencia sufren desprendimientos y se desmoronan durante la excavación, ya sea por la baja consistencia del terreno o por la presencia del nivel freático. Son habituales diámetros de 450 mm a 2.000 mm.

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La excavación en terrenos blandos y medios se realiza mediante el uso de barrenas de hélice cortas. En caso de terrenos más duros se hace necesaria la inclusión en la barrena de dientes con puntas de widia. En terrenos muy competentes y roca se utiliza una corona circular con puntas de widia.

La principal particularidad de estos pilotes consiste en que mientras se perfora se va introduciendo en el terreno una tubería de sostenimiento también denominada camisa. Los primeros metros de la perforación se realizan por hinca con tapón de grava. Una vez alcanza la profundidad objetivo se realiza la limpieza del fondo de la excavación mediante el uso de un cazo (“bucket”).

Posteriormente al limpiado del fondo se procede a introducir la armadura de acero con la ayuda de un equipo auxiliar (grúa). Para garantizar el recubrimiento mínimo necesario de la misma, se levanta 20 cm sobre el fondo de la excavación y se colocan separadores para su correcto centrado.

Colocada la armadura, comienza el hormigonado y se extraerá la entubación de manera que siempre quede un mínimo de dos diámetros de hormigón dentro de ella.

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Para verter el hormigón dentro de la perforación correctamente evitando segregaciones y exudaciones, se utiliza un tubo “Tremie”. Este tubo se introduce por dentro de la armadura hasta alcanzar el fondo de la perforación. A continuación se comienza a bombear el hormigón que debe ser de consistencia fluida.

A la vez que avanza la fase de hormigonado se va subiendo simultáneamente el tubo Tremie, pero teniendo la precaución de mantenerlo siempre unos dos metros introducido en el hormigón fresco. A la vez, se va extrayendo la tubería de sostenimiento manteniéndola siempre por debajo del nivel del hormigón fresco. Así, se consigue evitar cortes en el hormigonado por el desprendimiento de las paredes de la perforación. Cuando el hormigón alcanza la cota de la rasante del terreno se concluye con el hormigonado.

Este tipo de pilote muy recomendable para empotramientos en roca, pilotes a perforar en zonas con bolos, estratos cementados, en incluso en zonas con rellenos muy heterogéneos como escolleras.

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.

Pilote de extracción con fluidos estabilizadores

Los pilotes perforados sin entubación con fluidos estabilizadores, permiten excavar en terrenos inestables o con nivel freático alto, debido a las propiedades expansivas y tixotrópicas

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de los fluidos empleados, que ayudan a contener las paredes. Estos fluidos presentan propiedades tixotrópicas en la bentonita y propiedades iónicas en los polímeros.Los fluidos estabilizadores pueden ser utilizados para estabilizar la excavación en toda su altura o bien una parte. Durante la construcción del pilote el nivel de lodos debe mantenerse en un nivel apropiado, siempre por encima del nivel freático al menos de 1,0 a 1,5 m. Este procedimiento es aplicable de preferencia en terrenos finos sin estratos granulares gruesos libres de matriz fina o grandes bloques.

Una vez acabada la perforación, se introduce la armadura y se hormigona utilizando la tubería tremie hasta el fondo de la perforación. La tubería se va subiendo a medida que se hormigona, procurando que su boca inferior esté embebida un mínimo de 4 m dentro de la columna ya hormigonada para evitar posibles cortes durante el hormigonado. La consistencia del hormigón debe ser fluida. Durante el hormigonado deben controlarse nuevamente las características de los lodos de bentonita para evitar contaminaciones en el hormigón. Los diámetros utilizados en este tipo son, de 45 a 125 cm, aunque la maquinaria actual permite pilotes de diámetros mayores.Se pueden alcanzar profundidades superiores a 50 m, en función de las características del Kelly telescópico que sostiene la herramienta de perforación. Sin embargo hay que tener en cuenta la complicación que supone el uso de lodos bentoníticos a medida que aumenta la profundidad.Su uso es habitual como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Cuando se atreviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.

Fases de ejecución:

1. Excavación con cuchara y vertido de lodo en la excavación para extracción de la tierra.2. Cambio de lodo contaminado y limpieza del fondo del pilote3. Introducción de las armaduras.4. Hormigonado desde el fondo mediante tubo Tremie y recuperación del lodo.5. Pilote terminado.

Para garantizar la estabilidad de la perforación, el nivel del lodo debe estar siempre próximo al nivel de coronación del murete-guía, debiéndose mantener constante, por lo que es preciso aportar lodos a medida que se excava el terreno. Además, se precisa una central de tratamiento de lodos que permita el control de la calidad de los lodos (mediante su viscosidad y contenido en finos) y la regeneración de los lodos contaminados.

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Para la perforación y extracción de tierras se utilizan cucharas, barrenas cortas o buckets. Los restos de la excavación se van depositando en el fondo de la misma, por lo que es fundamental la limpieza de la punta del pilote. Para su limpieza se utilizan bombas de fondo que permiten la extracción del lodo contaminado y la incorporación de lodo regenerado. Pueden emplearse para ello sistemas de circulación directa que introducen lodos frescos por la punta que desplazan al lodo contaminado, que sale por la cabeza, o sistemas de circulación inversa que lo hacen aspirando el fango contaminado del fondo y alimentan con fango fresco por la cabeza.

Pilotes perforados con barrena continua

Es un pilote perforado con barrena continua tipo hélice hasta la profundidad solicitada (“Continuous Flight Auger“, CFA). Se trata de un pilote muy usado en España, siempre que tratemos con terrenos flojos, como arenas o arcillas. Se hormigona a través del núcleo de la barrena, mientras ésta se va extrayendo, para posteriormente colocar la armadura en hormigón fresco con el apoyo de un vibrador hidráulico (lo cual implica una consistencia blanda del hormigón). La punta de la barrena queda introducida varios diámetros dentro del hormigón durante su puesta en obra. Este procedimiento resulta muy interesante respecto a otras tipologías en cuanto al tiempo de ejecución. Los diámetros habituales son de 350 a 1200 mm.Se recomienda una dosificación mínima de cemento de 380 Kg/m3 y un cono de 18 a 20 cm, con un árido máximo de 12 mm si es de cantera y 20 mm si es de gravera. Es muy importante garantizar una correcta bombealibidad del hormigón para introducirlo a través de la barrena.

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Este pilote presenta numerosas ventajas que hacen que sea una tipología muy empleada en cimentaciones profundas. Entre otras se pueden destacar las siguientes:

• No es necesario el uso de una entubación o de lodos tixotrópicos en terrenos inestables, pues la propia barrena permite la contención del terreno.• Se puede controlar en todo momento la presión y volumen de hormigonado.• Permiten realizar el empotramiento del pilote en estratos consistentes.• Elevado rendimiento, lo que permite plazos de obra muy razonables.

En cuanto a las fases de ejecución, son las propias del pilotaje con barrena continua:

• Posicionamiento y aplome de la máquina para garantizar la verticalidad en la perforación.• Perforación hasta la profundidad especificada.• Bombeo del hormigón por el interior de la barrena y extracción simultánea de la barrena helicoidal, que lleva alojada en sus álabes el terreno perforado. El hormigón se encuentra en todo momento en contacto con la barrena helicoidal. Debe combinarse la velocidad de ascensión de la barrena, el caudal y la presión del hormigón para evitar cortes en el fuste del pilote o sobre secciones y excesos de hormigón innecesarios.• Colocación de la armadura en el hormigón.

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PILOTES DE DESPLAZAMIENTODEFINICIONLos Pilotes de Desplazamiento son los Pilotes que se construyen sin extraer las tierras del terreno y tienen dos sistemas de ejecución diferentes.

Los sistemas de ejecución de los pilotes de desplazamiento son:

1. Pilotes de desplazamiento con azuche.Se utilizan cuando los pilotes poseen diámetros pequeños (se considera entre 30 y 65 cm. aproximados) y el terreno es resistente pero poco estable.

Se ejecuta la hinca con una entubación que posee un azuche de punta cónica o plana en su extremo inferior, la entubación puede ser metálica o de concreto.

El azuche posee un diámetro exterior mayor en aproximadamente 5 cm. que el pilote, con la parte superior cilíndrica ya preparada para introducir en el extremo inferior de la entubación.

Con golpes de maza o martillo se hinca desde la parte superior de la entubación y se encaja hasta la profundidad que se requiere para el pilotaje.

Luego se extrae la entubación con la precaución de que quede un mínimo de concreto igual a 2 veces el diámetro interior; de esta manera se impide la entrada de agua por la parte inferior. La forma de extraer la entubación es con un golpe en la cabeza, logrando el efecto de vibrado del concreto.

Que se necesita para construir pilote de desplazamiento con Azuche:

– Barras de acero corrugado, diámetro de acuerdo a especificaciones técnicas.

– Hormigón según especificaciones de diseño estructural.

– Maquinaria, personal y equipo para perforación y colocación de pilotes de desplazamiento con azuche.

– Puntas cónicas, existen algunas con diseño patentado como las fundex.

Procedimiento de Instalación y ejecución del Pilote de desplazamiento con Azuche

1. Replantear y trazar los ejes para los pilotes

2. Hincar la tubería hueca mediante golpes con la maza o martillo hasta llegar al terreno de rechazo o soporte, debe haber un azuche en la punta con forma de cono. Se consigue el desplazamiento de tierra a medida que se hinca la camisa o tubería hueca.

3. Colocar la armadura hasta el fondo del pilote.

4. Hormigonar a la vez que se extrae la tubería, el hormigón debe tener una consistencia seca, golpear la tubería para que esta haga de vibrador.

5. Descabezar el pilote.

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6. Proteger la cabeza del pilote recién hecho frente a temperaturas por debajo de los 3 grados, o a eventuales rozamientos.

7. Limpieza de sobrantes.

Precio Pilote de desplazamiento con Azuche

45€/m aproximadamente, para pilotes de diámetro 35cm, en terreno blando.

Usos Pilote de desplazamiento con Azuche

Cimentaciones profundas donde es aconsejable el uso de pilotes hechos in situ, y/o hay variabilidad de profundidad requerida.

Características

-El diámetro exterior del azuche debe ser igual del diámetro del pilote más 5cm.

-Los diámetros de pilotes están entre 30 y 65 cm.

-La longitud del pilote depende del límite de la resbaladera sobre la que desliza la tubería, en torno a 22m como máximo.

-La longitud de la armadura debe ser mayor de 6m o de 9 veces el diámetro.

-Uso habitual como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta se apoya en roca o capas duras, tras atravesar capas blandas.

- Uso habitual como pilotaje trabajando por fuste en: terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

-Puede perforar estratos duros.

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2. Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas.Este sistema se realiza por una hinca y entubación por golpe sobre un tapón de gravas u concreto, introducido antes en la entubación.

El concreto se coloca en pequeñas tongadas y se va compactando hasta obtener un tapón que debe tener como mínimo tres veces el diámetro del pilote.

Con la presión ejercida por las paredes del tubo se va progresivamente efectuando un desplazamiento lateral del terreno, llegando con el tubo hasta la profundidad calculada para el pilotaje. El golpe de maza desaloja el tapón del tubo y queda ensanchada la punta de los pilotes.

Luego se coloca la armadura, se quita la camisa y se realiza la hormigonada por tongadas.

Finalmente se apisona o se vibra para garantizar la continuidad del cuerpo del pilote.

Se procede a extraer el tubo cuidando que quede un mínimo de concreto que deberá ser el doble de su diámetro interno, para impedir el ingreso de agua por la parte inferior de la entubación.

Características

-Se debe utilizar un Hormigón de consistencia seca o plástica.

- Los diámetros de pilotes están entre 30 y 65 cm.

-La longitud del pilote depende del límite de la resbaladera sobre la que desliza la tubería, en torno a 22m como máximo.

-La longitud de la armadura debe ser mayor de 6m o de 9 veces el diámetro.

-Uso habitual como pilotaje trabajando por fuste en: terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

-No se recomienda en suelos cohesivos, en este caso la compactación en la base no es posible.

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PILOTES COMPUESTOS: concreto y madera

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. [1]

Así, las secciones compuestas de concreto y madera pueden usarse cuando el nivel freático no esté más profundo de 15 o 20 m, límite que suele considerarse para la sección de concreto de un pilote compuesto; si el nivel freático está más profundo ya sería conveniente pensar en un pilote solo de concreto. [2]

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. [1]

PILOTES DE PUNTA DE ACERODefinición de pilotes

Los pilotes son miembros estructurales, de acero en este caso, con un área de sección transversal pequeña, comparada con su longitud, y usualmente se instalan utilizando una piloteadora, que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro. (Peck, Hasen y Thornburn)

Condiciones del suelo que requiere la cimentación profunda Las cimentaciones por pilotaje se utilizan cuando sucede alguna de las siguientes condiciones:

El estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura.

Se quieren reducir o limitar los asientos del edificio. Existe peligro inminente de licuación de suelos, es decir, presencia de arenas sueltas y

nivel freático alto. Presencia de suelos colapsables. La permeabilidad u otras condiciones del terreno impiden la ejecución de

cimentaciones superficiales. Las cargas son muy fuertes y concentradas. Hay presencia de suelos expansivos, las cimentaciones con pilotes se consideran como

una alternativa cuando éstos se extienden más allá de la zona activa de expansión y contracción.

Las cimentaciones de algunas estructuras están sometidas a fuerzas de levantamiento. Hay presencia de fuerzas horizontales, las cimentaciones con pilotes resisten por

flexión mientras soportan aún la carga vertical transmitida por la superestructura.

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Se quiere evitar los daños que puede sufrir una futura excavación a la cimentación de una edificación adyacente; en este caso el pilote lleva la carga de la cimentación debajo del nivel de excavación esperado.

Se desea proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos contra impactos de barcos u objetos flotantes.

PILOTES DE ACEROLos 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. Las vigas de acero de patín ancho y de sección I también se usan; sin embargo, se prefieren los perfiles H porque los espesores de sus almas y patines son iguales.

Existen dos tipos:

LOS PILOTES DE SECCIÓN EN H:Son usualmente preferidos debido a que el espesor del alma y el de las alas son

relativamente pequeños, lo cual favorece la penetración en la masa de suelo, produciendo el

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mínimo desplazamiento, levantamiento y presión lateral.

1.1. Características Alta resistencia en la punta: recomendables cuando se requerido atravesar capas de

suelo duro o para que penetren en roca medianamente meteorizada. El área de la sección transversal de estos pilotes es pequeña, con una alta resistencia a

la deformación: Facilita la hinca a través de vetas duras cementadas, troncos de madera, capas finas de

roca parcialmente meteorizada. Pueden penetrar también gravas densas, roca blanda. Las cargas de trabajo varían de 40 a 150 toneladas. Pueden soportar hasta el límite elástico del acero.

Valor promedio de la capacidad portante de pilote de acero.

o La longitud la limita solamente el hincado requerido, por tanto son fácilmente manejable con respecto al corte y extensión de la longitud.

o Son sencillos de unir, por consiguiente, constituyen una buena opción cuando la longitud requerida es mayor que 18m.

1.2. Desventajas

o Dificultad para controlar la corrosión.

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o Poca disponibilidad (no es muy comercial)o El material es relativamente caro.o Alto nivel de ruido durante el hincado.o Son susceptibles a la corrosión.o Los pilotes de perfil H se dañan o reflexionan respecto a la vertical durante el hincado

a través de estratos duros u obstrucciones mayores.1.3. Secciones comunes de pilotes de sección H

1.4. Proceso constructivo

1.4.1. Izaje.

.1.4.2. Hincado.

Se realiza mediante hincado. La hinca de los pilotes se hacen con los modernos equipos de caída libre, donde una maza de peso variable entre 4 y 6 toneladas es elevada por un sistema simple de cable, o bien mediante los más avanzados métodos de accionamiento hidráulico, de elevado rendimiento y control, o también mediante martillos vibratorios o diesel.

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Ventajas del hincado:

El material del pilote puede ser inspeccionado antes de introducirlo en el suelo. Es estable en suelo exprimible. No se daña con el levantamiento del terreno ocasionado por el hundimiento de pilotes

adyacentes. El procedimiento de construcción no se ve afectado por el agua subterránea. Pueden ser llevados fácilmente por encima del nivel del terreno, especialmente en

estructuras marítimas. Pueden ser hundidos en longitudes muy largas.

Desventajas del hincado:

Se pueden romper durante hundimientos difíciles, o peor aún pueden sufrir daños mayores no visibles en condiciones difíciles de hundimiento. No son económicos si la cantidad de material en el pilote depende de los esfuerzos de

manejo y hundimiento más que de los esfuerzos de la carga permanente. El ruido y la vibración durante el hundimiento pueden causar molestias o daños. El desplazamiento de suelo durante el hundimiento de pilotes en grupo puede dañar

estructuras adyacentes o causar levantamiento de pilotes adyacentes al levantar el suelo.

No pueden ser hundidos en diámetros muy grandes. No se pueden hundir en condiciones de poco espacio

Hincado de pilote mediante martillo diésel1.4.3. Empalme

Los pilotes de acero, pueden empalmarse mediante soldadura o mediante pernos.

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Figura(a):al empalme hecho con soldadura, donde dos perfiles H, sean unidos mediante dos pedazos de láminas de acero soldadas a ambos perfiles, con soldadura continua

figura(b): muestra la unión de dos perfiles H, mediante pernos y planchas de acero

PILOTES DE TUBOPueden ser hincados en el suelo con su extremo cerrado o abierto. En la mayoría de los

casos, estos pilotes se hincan con el extremo inferior cerrado por 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.

También unas planchas formando una X, soldadas al extremo del tubo, ayudan al pilote a penetrar gravas, capas cementadas y capas de roca.

Valor promedio de la capacidad portante de pilote de acero.

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Figuras: (d) punta de hincado plancha. (e) punta de hincado cónica.

1.5. Condiciones de uso

Los tubos circulares con extremo inferior abierto, se emplearán cuando es esencial un desplazamiento mínimo del suelo.

En este caso el suelo que va penetrando en el tubo, debe extraerse a ciertos intervalos para impedir que se empaqueten como una especie de tacos y hagan que el pilote se hinque como si estuviera cerrado en la punta.

1.6. Características

Sus características son:

1. Son ligeros, fáciles de manipular e hincar y se pueden cortar y empalmar fácilmente.2. Son más rígidos que los pilotes H y no se desvían tan fácilmente cuando encuentran un

obstáculo.3. Pueden inspeccionar interiormente después de hincados y antes de colocar el

hormigón.

1.7. Desventajas

a) Estructural La corrosión reduce el área efectiva de la sección transversal.

b) Constructivas Extracción del material de fondo cuando son se hincan abiertos. Si el hincado no es centrado, parte del perímetro donde recibe la mayor energía, se

plastifica más rápidamente, formándose una especie de cordón en el borde. Un martillo descentrado formará una especie de cordón en el extremo del tubo donde

golpea el martillo, y el tubo se inclinará. El pilote se puede rajar o se deforma longitudinalmente. Los pilotes de tubo, deben ser hincados de manera que la masa debe golpear

perpendicularmente sobre el centroide de la sección.

2. PROCESO DE PILOTES DE ACERO

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2.1. Izaje.

.2.2. Hincado.

Se realiza mediante hincado. La hinca de los pilotes se hacen con los modernos equipos de caída libre, donde una maza de peso variable entre 4 y 6 toneladas es elevada por un sistema simple de cable, o bien mediante los más avanzados métodos de accionamiento hidráulico, de elevado rendimiento y control, o también mediante martillos vibratorios o diesel.

Ventajas del hincado:

El material del pilote puede ser inspeccionado antes de introducirlo en el suelo. Es estable en suelo exprimible. No se daña con el levantamiento del terreno ocasionado por el hundimiento de pilotes

adyacentes. El procedimiento de construcción no se ve afectado por el agua subterránea. Pueden ser llevados fácilmente por encima del nivel del terreno, especialmente en

estructuras marítimas. Pueden ser hundidos en longitudes muy largas.

Desventajas del hincado:

Se pueden romper durante hundimientos difíciles, o peor aún pueden sufrir daños mayores no visibles en condiciones difíciles de hundimiento. No son económicos si la cantidad de material en el pilote depende de los esfuerzos de

manejo y hundimiento más que de los esfuerzos de la carga permanente. El ruido y la vibración durante el hundimiento pueden causar molestias o daños. El desplazamiento de suelo durante el hundimiento de pilotes en grupo puede dañar

estructuras adyacentes o causar levantamiento de pilotes adyacentes al levantar el suelo.

No pueden ser hundidos en diámetros muy grandes. No se pueden hundir en condiciones de poco espacio

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Hincado de pilote mediante martillo diésel2.3. Empalme

Los pilotes de acero, pueden empalmarse mediante soldadura o mediante pernos.

Figura(a):al empalme hecho con soldadura, donde dos perfiles H, sean unidos mediante dos pedazos de láminas de acero soldadas a ambos perfiles, con soldadura continua

figura(b): muestra la unión de dos perfiles H, mediante pernos y planchas de acero

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La fig. c, presenta el caso típico de empalme para pilotes circulares, donde el empalme se realiza mediante un anillo metálico que se suelda en ambos extremos de los tubos.

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE PILOTES DE PUNTA La capacidad última de los pilotes depende completamente de la capacidad de soporte

de carga del material subyacente.

a)Pilote de punta en roca; b)Pilote de punta en capa de suelo duro

Transmite cargas a través de agua o suelos blandos hasta estratos con suficiente capacidad portante, por medio del soporte en la punta del pilote.

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Si en vez de un lecho de roca, se encuentra un estrato muy compacto y duro a una profundidad razonable, los pilotes se pueden prolongar algunos metros dentro del estrato duro. Los pilotes con pedestales se pueden construir sobre el lecho del estrato duro y la carga última del pilote se puede expresar como:

Qu=Q p+Q s

Donde: Q p=¿ carga soportada en la punta del piloteQs=¿ carga soportada por la fricción superficial desarrollada en los lados del pilote (causada por la resistencia cortante entre el suelo y el pilote)

Si Qses muy pequeña:Qu≈Q p

En este caso, la longitud requerida del pilote se puede estimar con precisión si se dispone de registros apropiados de la exploración del subsuelo.

OBRAS PERUANAS CON PILOTES DE ACERO

CHIMBOTE-PERÚHincado de pilotes metálicos/nuevo horno eléctrico de 30 ton

PROPIETARIO: SIDERPERU-GERDAU. 2010

EMPRESA EJECUTORA: PSV Constructores S.A.

Hincado de 148 pilotes de acero.

LIMA-CALLAO-PERU

Pilotaje submarino en el cuerpo 44 de la Línea Submarina de Varado, para fijar la pasteca de bajada del carro de varada. Varadero Maggiolo Oquendo

EMPRESA EJECUTORA: R&M Proyectos

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DRENES VERTICALESLa construcción de un terraplén o estructura induce una presión adicional sobre los suelos cohesivos y puede causar asentamientos residuales a largo plazo durante la vida útil de la estructura. Un programa de precarga puede ser diseñado para inducir estos asentamientos en un tiempo acelerado y así reducir los asentamientos residuales a largo plazo a valores aceptables para la estructura.

Teoría de la consolidaciónCuando se aplica una carga sobre un suelo arenoso, el asentamiento inducido es casi inmediato y casi elástico. Por el contrario, las estructuras y los edificios construidos sobre suelos cohesivos (como arcillas o limos) saturados serán sometidos a asentamientos durante un largo plazo con una disminución constante de la velocidad de asentamiento. Este fenómeno de asentamientos a largo plazo por disipación del exceso de presión de poro en los suelos cohesivos bajo una carga constante se llama “consolidación”. En general, los suelos cohesivos son saturados y, por tanto, los asentamientos ocurren solamente si una parte del agua es expulsada de los huecos entre los granos de suelo.

Debido a la baja permeabilidad característica de las arcillas, la reducción de la presión intersticial es un proceso muy lento que puede extenderse a lo largo de varios años después de la aplicación de la carga.

Procedimiento de ejecución

El sistema de Drenaje Vertical, utilizado en suelos pocos permeables, facilita la disipación de las presiones intersticiales del terreno y permite así aumentar la velocidad de consolidación. Los drenes verticales prefabricados son mechas de material plástico o textil y sección plana o cilíndrica y pueden alcanzar profundidades de más de 50 m. Dependiendo del tipo y de la composición de los suelos, se pueden también instalar drenes de arena o de grava.

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1. Los drenes verticales prefabricados se hincan estáticamente en el suelo mediante un tubo metálico (casing). El tubo se coloca sobre un mástil sujetado al brazo de una excavadora.

2. En la base del tubo, la mecha drenante es fijada a un anclaje de acero. Cuando se alcanza la profundidad requerida, se empieza la extracción del tubo y la base del dren queda colgada del suelo gracias a su anclaje. Cuando el tubo ha sido totalmente extraído del suelo, se corta el dren unos 20 cm por encima de la plataforma de trabajo.

3. En el caso de un hincado estático simple, la resistencia de punta de las capas penetradas, incluyendo la plataforma de material granular, debe ser menor a 5 MPa. En el caso de suelos compactos, se puede utilizar un sistema de vibro-hincador o bien realizar perforaciones previas.

La instalación de los drenes verticales debe combinarse con una sobrecarga temporal para alcanzar una consolidación primaria parcial o total, así como inducir varias décadas de consolidación secundaria.

Programa típico de consolidación 1. Instalación de drenes verticales prefabricados hasta la base de los suelos blandos

según una retícula y una profundidad determinadas por los estudios de diseño (reducción del tiempo de consolidación y aumento de la permeabilidad aparente de los suelos).

2. Instalación del relleno de precarga por fases (debido al riesgo potencial de deslizamiento) y de una carga adicional de ser necesario.

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La evolución en tiempo real de los principales parámetros geotécnicos (asentamientos, presiones intersticiales, desplazamientos horizontales) se registra durante el proceso de consolidación. El monitoreo del relleno permite validar cada etapa de la colocación de la sobrecarga y así cumplir con las normas de seguridad con respecto a la estabilidad de los taludes.

Además, el monitoreo permite una calibración del diseño por retroanálisis teniendo en cuenta las observaciones de campo, lo que permite optimizar la ejecución de los trabajos.

DRENES VERTICALES

Esta clase de drenajes se utiliza en los casos en que se busca drenar un suelo fino con rapidez a la vez que se aplica una carga con el ánimo de aumentar su resistencia al esfuerzo cortante. Es otra manera de acelerar el asentamiento por consolidación de estratos de arcilla blanda normalmente consolidados y lograr la pre compresión antes de la construcción de la cimentación deseada.

Consiste en reemplazar suelo de baja capacidad por columnas de grava que aportan rigidez.

Usadas generalmente en suelos finos y arenas limosas. Las columnas son separadas usualmente entre 6 y 10 ft (1,8 y 3,0 m)

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Función

Reducen asentamientos instantáneos Aumentan estabilidad de taludes Liberan presión de poros al comportarse como drenes de grava frente a cargas cíclicas

(suelos potencialmente licuables) Aumentan resistencia al corte

Ventajas

En caso de napas altas, no producen ondas dinámicas que dañen estructuras cercanas Se pueden tratar depósitos de 30 m normalmente No es necesario realizar grandes cambios de suelo No hay problema con estructuras adyacentes

Desventaja

Asentamiento de largo plazoMétodos de ejecución

Vibro sustitución Pilotes de Grava

Vibro sustitución

Se utiliza un vibrador que penetra por peso y vibración La vibración horizontal se genera utilizando pesos excéntricos que rotan por medio de

motores A medida que se forma la columna, ésta se compacta lateralmente contra el suelo

Pilotes de gravaMétodo constructivo clásico

1. Los drenes de arena se construyen taladrando agujeros a través de los estratos de arcilla en el campo a intervalos regulares y los agujeros son rellenados con arena. Esto se logra de varias maneras: a) Por perforación rotatoria y luego rellenando con arena b) Por perforación con barrenas de paso continuo con vástago hueco y luego rellenando con arena (a través del vástago hueco) c) Hincando pilotes huecos de acero; el suelo dentro del pilote es expulsado con chorros de agua y después se procede a rellenarlo con arena.

2. Después de rellenar con arena los agujeros perforados, se aplica una sobrecarga en la superficie del terreno. Esta sobrecarga incrementa la presión de poro del agua en la arcilla

3. El exceso de presión de poro del agua en la arcilla se disipa por drenaje, vertical y radial, hacia los drenes de arena, lo que acelera el asentamiento del estrato de arcilla

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Para determinar la sobrecarga que debe aplicarse a la superficie del terreno y el tiempo que tiene que ser mantenida, usar la ecuación:

En la fórmula las variaciones representan las sobrecargas, mientras que el valor de Uv,r es el grado promedio de consolidación. Si Uv,r puede ser determinado para cualquier tiempo t2, la sobrecarga total se obtiene como se muestra a continuación:

Para una sobrecarga y duración t2, dadas, el grado promedio de consolidación debido a drenaje en las direcciones vertical y radial es:

Donde:

Ur = grado promedio de consolidación con drenaje radial únicamente Uv=grado promedio de consolidación con drenaje vertical únicamente.

NOTA:

El sistema de drenaje de arena permite la mezcla de componentes para la mejora de suelo, como agentes y agentes anti separación, con la arena que queda en un revestimiento. Sin embargo, la instalación de los drenes de arena puede alterar mucho la estructura del suelo; ya que, puede disminuir su permeabilidad y su resistencia, y aumentar la compresibilidad. La alteración es especialmente grande si los drenes se forman con un mandil que desaloja el suelo. El no considerar o no disminuir estos efectos desfavorables ha dado por resultado malas instalaciones.

Conclusión

Las columnas de grava como expresamos anteriormente son uno de los

métodos más factibles para mejorar la estabilidad de los suelos,

debemos recordar que un suelo en el cual no se ha trabajado ni se ha

sometido a fuerzas externas mayores a su capacidad de soporte este en

algún momento va a tratar de buscar su estabilidad acción que

provocara la falla de la estructura. Por ello el objetivo del empleo de

estas columnas es mejorar esa calidad de soporte así como también la

reducción de los asentamientos.

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CAJONES PERFORADOS

Los cajones se dividen en tres tipos principales: cajones abiertos, cajones cerrados y cajones neumáticos.

Los cajones abiertos Son pilas de concreto que permanecen abiertas en sus partes superior e inferior durante la construcción. El fondo del cajón tiene un borde cortante. El cajón se entierra en su lugar y el suelo del interior se retira por medio de cucharones de almeja hasta alcanzar el estrato de apoyo. Los cajones pueden ser circulares, cuadrados, rectangulares u ovalados. Una vez alcanzado el estrato de apoyo, se vierte concreto en el cajón (bajo agua) para formar un sello en su fondo. Cuando fragua el concreto del sello, el agua dentro del cajón se bombea hacia afuera. Se vierte entonces concreto en el cajón para llenarlo.

FIGURA Cajón abierto.

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Los cajones abiertos pueden extenderse a grandes profundidades y el costo de construcción es relativamente bajo, sin embargo, una de sus principales desventajas es la falta de control de calidad sobre el concreto vertido para formar el sello. Además, el fondo del cajón no llega a ser limpiado completamente. Un método alternativo de construcción de cajones abiertos es hincar varias tablaestacas para formar una zona encerrada que se llena con arena a la que se llama generalmente isla de arena. El cajón se entierra entonces a través de la arena hasta el estrato deseado de apoyo, procedimiento algo parecido al hincado de un cajón cuando la superficie del terreno está arriba del nivel freático.

Los cajones cerradosSon estructuras con fondo cerrado y se construyen en tierra y luego se transportan al sitio de la construcción. Se entierran gradualmente en el sitio llenando su interior con arena, balasto, agua o concreto. El costo de este tipo de construcción es bajo. La superficie de apoyo debe estar a nivel, y si no lo está, debe nivelarse por excavación.

FIGURA Cajón cerrado.

Los cajones neumáticosSe usan generalmente para profundidades de entre 50 y 130 pies (15—40 m). Este tipo se requiere cuando una excavación no logra mantenerse abierta porque el suelo fluye al área excavada más rápidamente de lo que puede ser removido. Un cajón neumático tiene una cámara de trabajo en el fondo que tiene por lo menos 10 pies (3m) de altura. En esta cámara, los trabajadores excavan el suelo y cuelan el concreto. La presión de aire en la cámara se mantiene suficientemente alta para impedir que el agua y el suelo penetren en ella. Los trabajadores usualmente no tienen molestias severas cuando la presión en la cámara se eleva a 15 Ib/puig2 (100 kN/m2) por encima de la presión atmosférica.

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FIGURA Cajón neumático.

Más arriba de esta presión se requieren periodos de descompresión cuando los trabajadores salen de la cámara. Cuando se requieren presiones en la cámara de aproximadamente 44 lb/puIg2 (300 kN/m2) por arriba de la presión atmosférica, los trabajadores no deben permanecer dentro de la cámara por más de 1 a 2 horas por periodo de trabajo. Los trabajadores entran y salen de la cámara por medio de una escalera dentro de un tubo de acero. Éste también se usa para retirar el suelo excavado y para la colocación del concreto. En grandes construcciones, más de un tubo es necesario; se proporciona una antecámara de compresión en cada uno de ellos. Los cajones neumáticos se entierran gradualmente conforme avanza la excavación. Cuando se alcanza el estrato de apoyo, la cámara de trabajo se llena con concreto. El cálculo de la capacidad de carga de los cajones es similar al de las pilas perforadas.

TABLESTACASDEFINICIONUna tablestaca es un elemento estructural esbelto, usado como elemento de retención temporal o definitivo. Se emplean para mantener una diferencia de nivel importante con un

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talud vertical; siempre que no sea posible formar un talud o construir un muro de gravedad, por restricciones de espacio o por requerimientos del proyecto. Dos ejemplos típicos se muestran en la figura

Las tablestacas pueden hacerse de madera, concreto o acero. Las de madera solo se emplean para muros que no sobrepasan los tres metros de altura y en excavaciones temporales apuntaladas. Las tablestacas de acero son las más empleadas debido a su resistencia a las operaciones de hincado, ligereza, durabilidad y que pueden ser reutilizadas. Las de concreto armado son mucho más pesadas y difíciles de manejar que las anteriores. Además, durante su hincado desplazan un volumen grande de suelo, lo cual dificulta su aplicación en suelos compactos.

De acuerdo con el método de construcción una tablestaca puede ser “rellenada” o “excavada”. En el primer tipo, se retira el material necesario para llegar al nivel de dragado, a continuación se hinca la tablestaca y posteriormente se rellena el respaldo. En el segundo tipo, se hinca la tablestaca, después se rellena y finalmente se retira el material ubicado al pie

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EFECTO DE LA PROFUNDIDAD DE HINCADOEn el diseño de una tablestaca se conoce a priori, con diversos grados de aproximación, la altura del muro, tipo de relleno, empuje, posición del nivel freático y las cargas externas; quedando como incógnita, únicamente, la profundidad de hincado. Con suficiente profundidad de hincado y rigidez del muro, cualquier tablestaca se sostendrá sin necesidad de anclaje o apuntalamiento. Lo anterior aunque técnicamente posible, desde el punto de vista económico puede no ser conveniente. En todo caso lo mejor es contar con una balance adecuado entre profundidad de hincado, rigidez de la tablestaca y número de anclas, que conduzcan al menor costo posible del sistema en conjunto, con un margen de seguridad que refleje la importancia de la obra y las consecuencias de la falla.

Cuando la profundidad de hincado es pequeña, la deflexión es similar a la de una viga elástica vertical cuyo soporte inferior es tipo pasador. A las tablestacas que cumplen esta condición se les denomina de “soporte libre”. Por otro lado, si el hincado se lleva a una profundidad tal que la viga mencionada se acerque a la condición de empotre, la tablestaca se denomina de “soporte fijo”. En el primer caso (soporte libre) la tablestaca podrá fallar por flexión o por falta de resistencia pasiva en el pie. En el segundo caso (soporte fijo), la falla solo se puede presentar por flexión del muro.

TABLESTACAS EN VOLADIZO (CANTILIVER)Antes de iniciar con el estudio de las tablestacas ancladas, es importante conocer su comportamiento cuando no lo están. De ahí puede darse el siguiente paso hacia la comprensión de las primeras, ya que la necesidad del anclaje deriva de las limitaciones (de tipo económico) para soportar una masa de suelo con un muro en voladizo. Un muro en voladizo no tiene más restricción al movimiento que la que puede ofrecerle la resistencia pasiva del suelo en la parte hincada. El movimiento que sufre este tipo de muros no es muy diferente del necesario para desarrollar el estado activo. Esto significa, que sí son aplicables las teorías de empuje tradicionales. Con base en este hecho, se plantea el problema de determinar la profundidad de hincado necesaria para que un muro flexible sin soporte alguno se encuentre en equilibrio estático. A continuación se describe un método muy simple para determinar el diagrama de presión efectivo, para un muro en cantiliver cuyo relleno es un material puramente friccionante.

En la figura 9.23a se muestra la geometría del muro y su relleno. Suponiendo que el muro es perfectamente rígido, cabe esperar una deformación como la mostrada en 9.23b. Por inspección se deduce la existencia de un punto de contraflexión c ubicado a cierta profundidad a partir del fondo de la excavación. A continuación, se traza por c una línea horizontal que define cuatro regiones, numeradas del 1 al 4. Se observa que en 1 y 4 el muro se recarga en el suelo, generando un estado de empuje pasivo. Por el contrario, en 2 y 3 el suelo es quien empuja al muro, el estado de presión es el activo. A partir de A y B se trazan sendos diagramas de presión activa y pasiva, tal como se muestra en 9.23c. De estos diagramas se remarca la parte donde se corresponden con la región que cruzan, el resultado de esto se observa en 9.23d. Los diagramas pueden sumarse, con lo cual adoptan la configuración de 9.23e.

La tablestaca, en realidad, no es perfectamente rígida, por lo cual, el diagrama de presiones real se asemeja más al mostrado en 9.23f. El método descrito, no obstante, es suficientemente

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aproximado para efectos prácticos, sobre todo, cuando el análisis se realiza a mano por no disponer de equipo de cómputo y/o software especializado.

Conocida la distribución de presiones de uno y otro lado de la tablestaca, se procede a revisar el equilibrio estático. La suma de fuerzas horizontales y de momentos con respecto a cualquier punto, debe ser cero en ambos casos. El equilibrio de fuerzas verticales no se revisa cuando se hace la hipótesis de que el respaldo del muro no tiene fricción. En realidad, existe cierta fricción entre el muro y el relleno, con lo cual el suelo “se cuelga”, por así decirlo, del muro y trata de identarlo aún más; con ello el problema para a ser uno de capacidad de carga.

Si se cumple con el equilibrio estático se tiene la solución en lo que respecta a la profundidad de hincado. A continuación se procede al diseño estructural del muro, para lo cual es necesario conocer los elementos mecánicos. Nos interesa conocer el diagrama de momentos y su valor máximo ya que una falla por flexión es más critica que una por cortante. Se llega así a las propiedades de la sección requeridas (área y módulo de sección) y con ellas se selecciona el perfil comercial que mejor se ajuste. La máxima altura recomendable para un muro en voladizo varía entre 4 y 6 metros, debido al rápido incremento en la profundidad de hincado y en el momento flexionante. Para ejemplificar esto, se calcularon las profundidades de hincado y los diagramas de momentos para una serie de tablestacas en voladizo con alturas de entre 2 y 7 metros.

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Tablestaca en voladizo, hincada en material homogéneo en respaldo y cimentación

El material de relleno y de cimentación es una arena medianamente compacta con un peso volumétrico (γ) igual a 17 kN/m3, sin cohesión.

TABLESTACAS ANCLADASSe vio en la sección precedente que no es conveniente utilizar muros en voladizo cuando el desnivel es muy grande, debido a los altos momentos desarrollados y al incremento en la profundidad de hincado. Una forma efectiva de atacar estos dos problemas es restringiendo los desplazamientos del muro en ciertos puntos bien sea con puntales o con anclas, en lo que sigue se estudia la segunda opción.

Fig. 9.28 Aplicaciones de las tablestacas ancladas. Retención de relleno por medio de un muro flexible (a) y estabilización de una excavación profunda (b)

MÉTODO DEL SOPORTE LIBREDe todos los procedimientos para el diseño de tablestacas ancladas, el método del soporte libre es el más antiguo y conservador (Tschebotarioff, 1973). En este método se asume que el suelo por debajo del nivel de excavación es incapaz de ofrecer restricción al desplazamiento del muro. El análisis comienza proponiendo una profundidad de hincado d. Luego, se determinan los diagramas de presión pasiva en el respaldo y activa delante del pie. A continuación se establece una suma de momentos con respecto al punto donde el ancla se conecta con el muro (Ec. 9-29). Cuando dicha suma de momentos vale cero la tablestaca se encuentra en equilibrio límite. La fuerza T que toma el ancla se determina haciendo la diferencia entre el empuje activo y el pasivo (Ec. 9-30). La profundidad d se acostumbra incrementarla en un 20 o 30% como factor de seguridad.

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Fig. 9.29 Diagrama de cuerpo libre de la tablestaca anclada para su análisis

Ecuación de momentos:

Ea∗e1−Ep∗e2=0

donde,

Ea = empuje activo

Ep = empuje pasivo

e1 = distancia de la resultante Ea al punto c

e2 = distancia de la resultante Ep al punto c

Ea−Ep=T

donde,

T = Fuerza que toma el ancla por unidad de ancho del muro

CONCLUSIONESEl problema fundamental en el diseño de una estructura de retención, es la determinación del empuje ejercido por el suelo, la forma del diagrama de presión y la manera en que esta se distribuye entre los elementos de anclaje. Antes de proceder al diseño de un sistema de anclaje, deberá verificarse si el talud o corte, puede o no, sustentarse por si solo con un adecuado margen de seguridad. La distribución de la presión en los muros flexibles anclados es muy diferente de la obtenida mediante la teoría de Rankine. Ésta se asemeja más a la forma de los diagramas de presión aparente modificados a partir de los inicialmente propuestos por Terzaghi y Peck. El uso de anclas en muros de retención flexibles, disminuye los elementos mecánicos de éste y por tanto la sección necesaria de la tablestaca. También hay una reducción en la profundidad de hincado.

El diseño más económico posible es aquel en que se tiene un buen balance entre sección del muro, profundidad de hincado y número de anclas.

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FUENTES

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