Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA : CIMENTACIONES PROFUNDAS

CURSO : Construcciones

DOCENTE : Hugo Cana Paullo

ALUMNOS : - ngela Campana Loaiza

- Aleksander Ros Gonzales

-Sonia Rodrguez Lovaton

CUSCO-PERU

2015

INDICE

Pg.

1.0 INTRODUCCION

1.1 Generalidades...05

1.2 Funciones y Usos..................06

1.3 Alcance.......07

2.0 CIMENTACIONES PROFUNDAS

2.1 Definicin general.07

2.2 En qu casos se utilizan las Cimentaciones Profundas?........07

2.3 Tipos de Cimentaciones Profundas..07

2.3.1 Muros pantalla.....07

2.3.2 Cimentacin por sustitucin..09

2.3.3 Cimentaciones por flotacin..09

2.3.4 Pilotes....19

2.4 Materiales utilizados en la fabricacin de pilotes.10

2.4.1 Madera..13

2.4.2 Concreto13

2.4.3 Acero..12

2.5 Tipo de pilotes..12

2.5.1 Pilotes Prefabricados..12

2.5.2 Pilotes vaceados In Situ13

2.6 Casos en que se usan pilotes....13

2.7 Ventajas y desventajas del uso de pilotes.....13

2.8 Calculo de pilotes..14

2.9 Tipos de pilotes.....................14

2.9.1 Segn la maquinaria utilizada......14

2.9.2 Segn la forma de trabajo.......16

2.9.3 Segn su perfil longitudinal.....17

2.9.4 Segn el tipo de material.....17

2.9.5 Segn el proceso constructivo....17

3.0 PROBLEMATICAS HABITUALES20

4.0 FORMULAS DE HINCA...27

5.0 EQUIPO UTILIZADO.......28

6.0 CONCLUSIONES..30

7.0 BIBLIOGRAFIA.....31

1.0 INTRODUCCIN

Siendo el propsito de todo estudiante y profesional dotarse de conocimientos bsico-cientficos y terico-prcticos a fin de desenvolverse con eficiencia y aplomo en el campo del trabajo contribuyendo en el desarrollo y progreso de nuestro pueblo y nacin.

En este entender poniendo todo el inters en desarrollar con ptimos resultados abordamos el tema del momento CIMENTACIONES PROFUNDAS con el fin de exponer mtodos simples de fcil aplicacin para el manejo de los instrumentos de la construccin en las diferentes aplicaciones del campo.

1.1 GENERALIDADES

El uso de pilotes es una de las tcnicas ms antiguas del hombre para superar las dificultades de la cimentacin de estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentacin ms comnmente los edificios eran zapatas continuas, y slo si el terreno era incapaz de soportar las presiones que ejercan las zapatas, se usaban pilotes. El diseo de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la divina providencia.

En sus inicios, los pilotes eran todos de madera por su abundancia y su fcil maniobrabilidad, as que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en forma abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta manera, la capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad de soportar el peso del martillo sin astillarse. Es as que en un principio se crearon reglas primitivas mediante las cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al golpe de un martillo de peso y altura de cada conocidos. Como el tipo de estructura de esa poca no sufra grandes asentamientos, no surgi otro material que lo reemplace.

A medida que el desarrollo industrial aumenta, se crea una demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote de concreto como una solucin que supera largamente al pilote de madera, debido a que poda ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote hecho de madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores. Adems que puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las mquinas de gran eficiencia de perforacin a gran profundidad y dimetro, se reemplaz parcialmente los pilotes hincados por los pilotes moldeados in-situ.

Posteriormente el acero, por su fcil maniobrabilidad y gran resistencia de hincado a grandes profundidades, empez a tener auge, siendo los problemas de corrosin solucionados con la introduccin de capas de pinturas durables y resistentes.

Conforme el costo de las cimentaciones piloteadas toma importancia, surge la necesidad de determinar un nmero de pilotes que no fuese mayor que el necesario para proporcionar seguridad a la estructura; se llega entonces a especulaciones tericas que dan por resultado frmulas de hinca, aunque posteriormente se determina que stas adolecan de grandes defectos, hacindose usual determinar la carga admisible del pilote ejecutando ensayos de carga sobre un pilote de prueba y determinando el nmero de pilotes mediante el cociente de la divisin de la carga total entre la carga admisible por pilote.

1.2 FUNCIONES Y USOS

El pilote es un elemento estructural que forma parte de la infraestructura de la edificacin, cuyas funciones principales son las siguientes:

a) Transferir cargas de la superestructura y del resto de la infraestructura a travs de estratos dbiles o compresibles, a travs del agua o aire, hasta estratos inferiores con la suficiente capacidad de carga como para soportar la estructura, comportndose el pilote como una extensin de columna o pilar. Estos estratos inferiores pueden ser rocas, arcillas duras o suelos de baja compresibilidad. Al pilote que reposa sobre estos estratos se le denomina "pilote de punta".

b) Transferir o repartir la carga sobre un suelo relativamente suelto a travs de la friccin de superficie entre el pilote y el suelo. Este tipo de pilote se le denomina "pilote de friccin" y a su vez se puede subdividir, segn Terzaghi, en pilotes de friccin en suelos de grano grueso muy permeable y pilote de friccin en suelos de grano fino o de baja permeabilidad. En la naturaleza es difcil encontrar estratos de suelos homogneos, por lo que no existe un lmite real entre estas categoras.

c) En situaciones donde el suelo alrededor de un pilote lo mueve hacia abajo, a esto se le denomina "friccin negativa", esta friccin tiende a hundir el pilote y si ste no puede penetrar ms, en la punta del pilote se generar una presin concentrada. Este caso se puede presentar cuando se hinca un pilote en un estrato blando en cuya superficie se coloca un relleno que consolide el terreno, entonces ste al consolidarse generar en las caras del pilote unas fuerzas de friccin hacia abajo que se denominan friccin negativa.

d) Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a supresiones, momentos de volteo o cualquier efecto que trate de levantar la estructura. Las fuerzas horizontales se resisten por pilotes en flexin o por grupos de pilotes verticales e inclinados que actan como un sistema estructural, combinando las resistencias axiales y laterales de todo el grupo.

e) Alcanzar con la cimentacin profundidades que no estn sujetas a erosin, socavaciones u otros efectos.

f) Para evitar los daos que puede producir una futura excavacin a la cimentacin de una edificacin adyacente; en este caso el pilote lleva la carga de la cimentacin debajo del nivel de excavacin esperado.

g) En reas de suelos expansivos o colapsables, para asegurar que los movimientos estacionales no sucedern.

h) Proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos, contra impactos de barcos u objetos flotantes.

i) Soportar muros de contencin, contrafuertes o cimentaciones de mquinas.

1.3 ALCANCES

La materia de cimentaciones profundas y el diseo de cimentaciones mediante pilotaje cubren un amplio alcance, sobre el que existen muchas referencias bibliogrficas, tales como las que se presentan en las referencias. El propsito de estas notas es introducir los principales tipos de pilotes existentes en nuestro medio y presentar la evaluacin de la capacidad portante y asentamiento de pilotes bajo carga axial. Se presenta la evaluacin de la capacidad de carga y el asentamiento de pilotes individuales y en grupo, as como las frmulas de hinca y los ensayos de carga.

En el Anexo se describe un programa de cmputo que permite determinar la capacidad de carga axial de un pilote en base a frmulas empricas que utilizan resultados de ensayos de penetracin estndar. Se discuten algunos ejemplos de aplicacin de dichas frmulas en la experiencia del autor.

2.0 CIMENTACIONES PROFUNDAS

2.1 Las Cimentaciones Profundas son un tipo de Cimentaciones que solucionan la trasmisin de cargas a los estratos aptos y resistentes del suelo.

Entre estas cimentaciones se destacan:

-Muros Pantalla

-Pilote aislado

-Grupo de pilotes

-Zonas pilotadas

-Micropilotes.

2.2 EN QU CASOS SE UTILIZAN LAS CIMENTACIONES PROFUNDAS?

1.- Se opta por cimentaciones profundas cuando los esfuerzos transmitidos por el edificio no pueden ser distribuidos suficientemente a travs de una cimentacin superficial, y en la solucin probable se sobrepasa la capacidad portante del suelo.

2.- Cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales: por hinchamientos y retracciones.

3.- Cuando los estratos prximos al cimiento pueden provocar asientos imprevisibles y a cierta profundidad, caso que ocurre en terrenos de relleno o de baja calidad.

4.- En edificios sobre el agua.

5.- Cuando los cimientos estn solicitados a traccin; tal como ocurre en edificios altos sometidos a esfuerzos por vientos, o en estructuras que necesitan elementos sometidos a traccin para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada al suelo.

2.3 TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS

2.3.1 Muros pantalla

Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentacin Profunda muy usada en edificios de altura, que acta como un muro de contencin y brinda muchas ventajas por ahorro de costos y mayor desarrollo en superficies.

Es el tipo de Cimentaciones ms difundida en reas urbanas para edificios con stanos en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contencin de agua subterrnea en tneles y carreteras.

El muro pantalla es un muro de contencin que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno.

Estos elementos estructurales subterrneos se emplean tambin en forma temporal para la contencin y retencin de paredes.

En las grandes ciudades, para obtener ms espacios de uso en edificios, se proyectan stanos o subsuelos que muchas veces llegan hasta 20 metros de profundidad.

Son stas las soluciones ante los elevados costos de terrenos y la necesidad de obtener mayor superficie.

A estos efectos, se trata de conseguir muros de contencin del menor espesor posible conservando una buena calidad y que ofrezcan seguridad y buen diseo.

2.3.2 Cimentacin por sustitucin

Esta cimentacin se realiza mediante la excavacin del terreno, donde el peso del material excavado y extrado ser igual o proporcional al peso de la construccin a realizar; conociendo cada una de las capas que componen dicho suelo (caractersticas del terreno) y segn las caractersticas de la estructura que sustentar y las cargas que acten sobre la misma.

Procedimiento

-Se realiza la excavacin hasta llegar a terreno competente y se sustituye el existente por un terreno mejorado y compactado. Esta constituye una solucin vlida en casos de espesores y cargas uniformes y pequeas.

-Tcnicamente, solo se definirn bien las caractersticas del material usado en el relleno y terraplenado, la densidad y humedad mximas (Ensayo Proctor) y espesores de material aportado.

-Debe realizarse un control con medidas de humedad (in situ) y densidad, y los ensayos correspondientes de placa de carga para evaluar posibles asientos y deformaciones.

2.3.3 Cimentaciones por flotacin

Las Cimentaciones por Flotacin se basan en el Principio de Arqumedes que postula lo siguiente:

Todo cuerpo sumergido en un lquido esttico experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del lquido desalojado.

Por ello, deber preverse en este tipo de construcciones que se ejecuten perfectamente impermeables calculando la reaccin al empuje ascendente vertical para evitar el hundimiento o el volteo de la estructura.

2.3.4 Pilotes

El Pilote o sistema por pilotaje, es un tipo de cimentacin profunda de tipo puntual, que se hinca en el terreno buscando siempre el estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas.

2.4 MATERIALES UTILIZADOS EN LA FABRICACIN DE PILOTES

2.4.1 Madera

Son el tipo de pilote ms antiguo, ya desde la poca del Imperio Romano se utilizaban.

Proporcionan una cimentacin segura y econmica con ciertas restricciones, su longitud est limitada por la altura de los rboles disponibles. No pueden resistir esfuerzos debidos a un fuerte hincado ya que pueden romperse fcilmente, sobre todo cuando se penetran estratos muy resistentes.

2.4.2 Concreto

Pilotes de concreto: Son de los ms usados en la actualidad, los hay de seccin circular, cuadrada y octagonal y en tamaos de 8, 10 y 12 metros. Pueden dividirse en dos categoras: colados en el lugar (in situ) y precolados. Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe (forro de metal). Los precolados pueden ser tambin pre esforzados con el fin de reducir las grietas que se forman por el manejo e hincado adems de que proporciona resistencia a los esfuerzos de flexin. Todos los pilotes de concreto son reforzados con acero para evitar que sufran daos durante su transportacin y colocacin.

2.4.3 Acero

Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y usualmente se llena de concreto despus de hincados, y si el hincado es violento es posible utilizar perfiles I o H de acero. Estos pilotes estn sujetos a corrosin, aunque el deterioro no es significativo aunque; si se hincan bajo el mar, la accin de las sales puede ser importante.

2.5 TIPO DE PILOTES

Los pilotes fabricados de este material se dividen en:

2.5.1 Pilotes Prefabricados

Pueden ser de concreto armado o de concreto pretensado.

Los pilotes de concreto armado convencional se utilizan para trabajar a la compresin; los de concreto pretensado trabajan bien a traccin, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo agua.

Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efecta un martinete o con una pala metlica equipada para hincada del pilote.

Su seccin suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm. x 30 cm. 45 cm. x 45 cm.

Tambin se construyen con secciones hexagonales en casos especiales.

Estn compuestos por dos armaduras: una longitudinal con 4 dimetros de 25 mm. y otra transversal compuesta por estribos de varilla de seccin 8 mm. como mnimo.

La cabeza del pilote se refuerza uniendo los cercos con una separacin de 5 cm. en una longitud que oscila en 1 m.

La punta va reforzada con una pieza metlica especial para permitir la hinca.

2.5.2 Pilotes vaceados In Situ

2.6 CASOS EN QUE SE USAN PILOTES:

-Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentacin superficial excediendo la capacidad portante del suelo.

-Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente est a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.

-Cuando el terreno est sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.

-Cuando la edificacin est situada sobre agua o con la capa fretica muy cerca del nivel de suelo.

-Cuando los cimientos estn sometidos a esfuerzos de traccin.

2.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PILOTES

Algunas de las desventajas son:

-La dificultad de aumentar o reducir su longitud en caso de que sta no se bien estimada.

-Es difcil saber a simple vista cuando un pilote ha fallado, ya que no es necesario que el pilote desaparezca en las profundidades subterrneas ni tampoco que se rompa o doble.

-Si un pilote es colocado en un lugar equivocado, ya no es posible su extraccin para reutilizarlo.

Algunas de las ventajas son:

-Resultan convenientes cuando las condiciones del suelo no son favorables para la utilizacin de otro tipo ce cimentaciones.

-Proporcionan buenas soluciones para la distribucin de cargas en el subsuelo ya que pueden trabajar individualmente o en grupos de pilotes.

2.8 CALCULO DE PILOTES

Factores que se toman en cuenta:

a) Su construccin. Se calcula la seccin del hormign y del hierro de que est compuesta su armadura; as como tambin la transmisin de fuerzas por frotamiento con el terreno y presin de la punta.

b) El transporte del taller a la obra por las vibraciones que sufre el material.

c) Su levantamiento por gra.

d) Su hinca (operacin de introducir el pilote en el terreno).

e) Las cargas a soportar.

Como regla general, el clculo se basa principalmente, en los esfuerzos que sufre durante su transporte y la tensin producida al ser izado por la gra para prepararlo a la hinca. Se determina el nmero de pilotes, colocndolos segn la forma de la losa sobre la que ir la construccin, as como los momentos y la reaccin que el pilote ejerce en su eje, pues es necesario tener muy en cuenta el esfuerzo cortante a que est sometida la losa. Se obtienen las medidas de las losas para cimentaciones con pilotes.

2.9 TIPOS DE PILOTES

2.9.1 SEGN LA MAQUINARIA UTILIZADA

Con entubacin y trpano

Formacin de pilotes hincados por percusin sin extraccin de tierras

Con cuchara bivalva

Excavacin, entubacin, armadura, colado y extraccin de entubacin.

Con barrena helicoidal

Excavacin, armado con separadores y colado.

2.9.2 SEGN LA FORMA DE TRABAJO

a) Pilotes por fuste: en aquellos terrenos en los que al no existir un nivel claramente ms resistente, al que transmitir la carga del pilotaje, ste transmitir su carga al terreno fundamentalmente a travs del fuste. Se suelen denominar pilotes flotantes

b) Pilotes por punta: en aquellos terrenos en los que al existir, a cierta profundidad, un estrato claramente ms resistente, las cargas del pilotaje se transmitirn fundamentalmente por punta. Se suelen denominar pilotes columna.

2.9.3 SEGN SU PERFIL LONGITUDINAL

-De seccin uniforme. Son los ms comunes.

-Troncos cnicos. Permiten un fcil hincado pero tienen la tendencia a hundirse con el paso del tiempo, debido a su forma de cua. Son pilotes que trabajan por friccin.

-Escalonados. Llamados tambin telescpicos, pueden construirse por tramos, para una ms fcil ejecucin.

-De bulbo. Presentan un ensanchamiento en la base, que mejora notablemente su resistencia por punta.

2.9.4 SEGN EL TIPO DE MATERIAL

NUEVOS MATERIALES:

Fibra de vidrio: Tubos de fibra de vidrio de alta resistencia que se rellenan de concreto despus del hincado. Su uso ms comn es para estructuras marinas (diques, atraco de embarcaciones, muelles).

Tablestaca SuperLoc: De polmero reforzado con fibras. Resiste impactos, deformacin a largo plazo, rayos ultravioleta e intemperismo mejor que las tablestacas de PVC. Su instalacin es similar a las tablestacas metlicas.

Pilotes trmicos: Consiste en extraer energa trmica del suelo a travs de la cimentacin profunda y proveer los sistemas apropiados (sondas) que permitan que sea utilizada en las edificaciones. Puede ser usado para calefaccin o enfriamiento. En Alemania se ha usado por ms de 20 aos. Las condiciones de diseo involucran las propiedades de conductividad trmica del suelo estratificado, la geometra de la cimentacin y la distribucin en planta de los elementos.

Pilote Soilex: Utiliza una bolsa expandible que funciona como una ampliacin de la base despus de instalar el pilote, inyectando concreto o mortero. De esta manera, se forma un bulbo, 5 a 10 veces ms grande que el dimetro original. Dado que es capaz de tomar esfuerzos de compresin y tensin, se puede utilizar como pilote de punta, o como ancla.

2.9.5 SEGN EL PROCESO CONSTRUCTIVO

a) pilotes prefabricados hincados: la caracterstica fundamental de estos pilotes estriba en el desplazamiento del terreno que su ejecucin puede inducir, ya que el pilote se introduce en el terreno sin hacer excavaciones previas que faciliten su alojamiento en el terreno.

b) pilotes hormigonados in situ: son aquellos que se ejecutan en excavaciones previas realizadas en el terreno.

Pilotes prefabricados hincados Las formas de hincar pilotes pueden ser:

Por vibracin

Percusin con golpes de maza Los pilotes hincados podrn estar constituidos por un nico tramo, o por la unin de varios tramos, usando juntas. La resistencia a flexin, compresin y traccin del pilote nunca ser superior a la de las juntas que unan sus tramos. Se pueden construir aislados siempre que se realice un arriostramiento (rigidizar o poner soportes) en dos direcciones ortogonales y que se demuestre que los momentos resultantes en dichas direcciones son nulos o bien absorbidos por la armadura del pilote o por las vigas riostras.

Pilotes hormigonados in situ Se diferencian los siguientes tipos:

Pilotes de desplazamiento con azuche,

Pilotes de desplazamiento con tapn de gravas,

Pilotes de extraccin con entubacin recuperable,

Pilotes de extraccin con camisa perdida,

Pilotes de extraccin sin entubacin con lodos tixotrpicos,

Pilotes barrenados sin entubacin,

Pilotes barrenados,

Hormigonados por el tubo central de la barrena y

Pilotes de desplazamiento por rotacin.

Consideraciones:

a) dimetro < 0,45 m: no se deben ejecutar pilotes aislados, salvo en elementos de poca responsabilidad en los que un posible fallo del elemento de cimentacin no tenga una repercusin significativa;

b) 0,45 m < dimetro < 1,00 m; se podrn realizar pilotes aislados siempre que se realice un

Arriostramiento en dos direcciones ortogonales y se asegure la integridad del pilote en toda su longitud.

c) dimetro > 1,00 m; se podrn realizar pilotes aislados sin necesidad de arriostramiento siempre y cuando se asegure la integridad del pilote en toda su longitud y el pilote se arme para las excentricidades permitidas y momentos resultantes.

Pilotes de Concreto Vaciado en Camisas No Recuperables

Se coloca en el terreno de forma permanente, un tubo de pared delgada ondulada y reforzada, de forma cilndrica o troncocnica, y se llena de concreto armado o sin armar.

Deben ser llenados inmediatamente luego de colocados, cuando se retira el mandril o ncleo central que se inserta dentro del tubo para mantener su forma durante la puesta en obra pues si no, la presin lateral del suelo puede deformar o abollar el tubo delgado, obstruyndolo, especialmente en suelos arenosos densos.

El tubo que sirve de molde no cumple funciones estructurales o resistentes, sino que evita que el suelo est en contacto directo con el concreto del pilote.

Entre 13 pilotes de este tipo se pueden mencionar los siguientes: Pilotes Raymond Escalonados Normales, Pilotes Punta de Botn, Pilotes Cobi, Pilotes Urilon Monotube.

Se usan en caso de suelos con agua subterrnea, o suelos agresivos, para evitar que las sustancias corrosivas entren en contacto con el concreto fresco.

Su costo generalmente es ms elevado que el de los pilotes con camisa recuperable.

Pilotes de Concreto Vaciado Puesto en Obra con Tubo Recuperable

Son los pilotes que son vaciados dentro de un tubo forma o camisa metlica que se hinca en el terreno por percusin y luego se va extrayendo a medida que se vaca el concreto dentro.

De esta forma, la camisa puede rehusarse en nuevos pilotes.

Entre los diferentes tipos de pilotes fabricados mediante esta tcnica se pueden mencionar los siguientes:

-Pilotes Simplex -Pilotes Vibro

-Pilotes Express -Pilotes Franki

3.0 PROBLEMATICAS HABITUALES

Las fisuras y grietas son, por lo general, los primeros sntomas de algn fallo o problema en la cimentacin. Son las primeras en aparecer seguidas, tarde o temprano, por otras sintomatologas. Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformaciones del terreno que se traducen en asientos, desplazamientos horizontales y giros de la estructura que, si resultan excesivos, podrn originar una prdida de la funcionalidad, producir fisuraciones, agrietamientos, u otros daos.

Analizamos a continuacin las causas de fallos de cimentacin. Una primera clasificacin sera:

Causas intrnsecas de fallos de cimentacin:

- Deficiente informacin geolgica y geotcnica: No tiene sentido economizar en el estudio geotcnico o realizar una campaa de puntos de reconocimientos y ensayos insuficientes. Puede darse tambin una mala interpretacin de los mismos, etc. Siendo ms relevante en terrenos con especiales caractersticas: arcillas expansivas, suelos colapsables, rellenos antrpicos o suelos blandos naturales.

- Infravaloracin del riesgo geotcnico: desprecio de los efectos que produce la falta de homogeneidad de un suelo o las distintas profundidades de aparicin de la roca en planta, desprecio de los efectos de la potencial expansividad o de posible subpresin o fenmenos de subsidencias, procesos de disolucin, etc.

- Defectos en la evaluacin del terreno: asientos calculados no tolerables por la estructura, esfuerzos parsitos en pilotes (olvido del efecto de asiento de terrenos flojos o rellenos recientes), etc.

- Falta de capacidad de carga: cimentacin insuficiente o capacidad de carga del suelo insuficiente.

- Esfuerzos no contemplados: olvido de algunas sobrecargas.

- Defectuosa estimacin del efecto grupo en pilotes flotantes: no consideracin de los esfuerzos laterales o del rozamiento negativo, etc.

- Desconocer o ignorar las condiciones de contorno, al no considerar las condiciones del entorno de la estructura proyectada: posibles socavaciones, arrastres, descalces, agotamientos, rebajamientos de nivel fretico, etc.

- No contemplar la existencia de suelos blandos en profundidad: las cargas colocadas en superficie producen desplazamientos horizontales del terreno que pueden afectar negativamente a las cimentaciones prximas pilotadas. Por tanto, si en ese tipo de terreno se proyecta un edificio contiguo a una construccin pilotada, debe evitarse una cimentacin superficial.

DEFECTOS DE PUESTA EN OBRA

- Apreciacin errnea de los estratos resistentes: confundidos con capas de poco espesor, bolos errticos, etc.

- Deficiente calidad de los materiales, en especial hormigones. Deterioro de pilotes o encepados por escasa calidad de los materiales: consistencias inadecuadas, resistencia inferior a la requerida en proyecto de los materiales empleados, etc.

- Degradacin del material: hormign no resistente a la agresividad del terreno, recubrimientos insuficientes, etc....

- Lavado del hormign en cimentaciones profundas, colocado en presencia de aguas en movimiento.

- Errores en la colocacin de armaduras, confusin de dimetros de armado, ausencia de separadores, etc...

- Problemas de fraguado, unidos a errores de vertido, de dosificacin, de curado...

- Deficiente ejecucin de pilotes, rotura o corte: ausencia o deficiente limpieza del fondo, rotura durante la hinca o pilotes hincados en arcilla blanda que no han sido rehincados debidamente, fallo de los empalmes en pilotes de acero o de madera, defectuosa extraccin de la entubacin en el caso de pilotes hormigonados in situ, rotura en cabeza de pilotes, cortes del hormign ocasionando discontinuidades, estrechamientos o cuello de botella lo que provoca una reduccin de seccin, etc.

Defectos de ejecucin de pilotes hormigonados in situ: Intrusin de terreno por defectuosa extraccin de la entubacin

Causas extrnsecas de fallos de cimentacin

Difcilmente previsibles y variables a lo largo del tiempo.

Se engloban tanto los cambios en el propio edificio como en el entorno, y en cualquier caso, modifican sustancialmente las condiciones para las que se dise la cimentacin.

Variaciones en las hiptesis de proyecto: Se trata de las modificaciones al proyecto del propio edificio que pueden afectar a la cimentacin. Y esto puede ocurrir, entre otras, por las siguientes causas:

- Aumentos de sobrecargas de uso. Aumento de la actividad que precise la aparicin de elementos no previstos (archivos, etc.), cambio de actividad con la consiguiente modificacin de las cargas, solicitaciones dinmicas de maquinaria, no previstas inicialmente, etc.

- Rehabilitacin o cambio del uso principalmente en las plantas bajas. Variacin en su funcin estructural con la consiguiente redistribucin de cargas, nueva distribucin de pilares, etc.

- Incremento del nmero de plantas sobre rasante.

Variaciones en las condiciones del entorno.

Se relacionan a continuacin algunas posibles variaciones del entorno:

- En cimentaciones por pilotes: empujes horizontales y rozamiento negativo.

- Cargas adyacentes: alteracin general producida por construccin en las inmediaciones.

- Fenmenos de inestabilidad y deslizamiento: por socavaciones, arrastres, erosiones,

- Induccin de movimientos complementarios: asientos, desplazamientos y giros.

- La afeccin de las excavaciones a cielo abierto, dependiendo de factores como: distancia de la excavacin a la edificacin existente, caractersticas del terreno, profundidad de excavacin, etc. - Inestabilidades y deslizamientos inducidos: excavacin y desmonte al pie de laderas, socavacin,

- Modificaciones del contenido de humedad y el nivel fretico: La variacin del nivel fretico modifica las presiones efectivas sobre cimentaciones profundas. Teniendo diversos orgenes

- Desaparicin de bombeos de sistemas de riego o abastecimiento.

- Procesos de desecacin como ejecucin de pozos de bombeo, drenajes, etc.

- Fugas por roturas o prdidas de conducciones subterrneas, canales, piscinas, colectores...

- La ejecucin de tneles, pantallas (soterramientos), pueden producir bien un efecto dren o bien efecto de barrera.

- Excavaciones que producen una disminucin del nivel fretico en obras.

LESIONES Y DEFICIENCIAS

Las lesiones o deficiencias en cimentaciones profundas por pilotes son poco frecuentes, presentndose fundamentalmente en terrenos de cierta complejidad. Si bien hay que recordar que las patologas con su origen en las cimentaciones son las que mayores costes globales conllevan. Adems tienen gran repercusin social, lo que las hace ms notorias: por la dificultad propia de su reparacin, porque suponen una fuerte alteracin y hasta interrupcin del uso del inmueble.

Accin de pilotes agrupados

Las presiones que genera un conjunto de pilotes son bastante mayores y alcanzan ms profundidad que las provocadas por un pilote aislado. Adems, si el terreno subyacente es blando, cabe esperar asientos considerables.

Efectos indirectos del asentamiento provocados por el material de relleno: Rozamiento negativo

La capacidad portante del pilote columna procede fundamentalmente del efecto punta, siendo necesario atravesar varias capas inconsistentes hasta alcanzar aquella con capacidad portante suficiente para transmitirle la carga. Si los terrenos que hay por encima de esa capa resistente son rellenos de gran espesor, el asiento del relleno y de la capa blanda no consolidada dan lugar a esfuerzos de rozamiento en el fuste cuya resultante posee una componente vertical en direccin descendente. Esta componente es el rozamiento negativo, que se suma a la carga propia del pilote.

Cuando la capa en que se ancla el pilote es suficientemente compacta y gruesa, el rozamiento negativo no tiene otro efecto que la reduccin del coeficiente de seguridad, sin que se produzcan asientos apreciables.

Por el contrario, si el lecho compacto no presenta bastante espesor y se extiende sobre lechos compresibles, la sobrecarga de los pilotes debida al rozamiento negativo y aadido al peso propio del relleno, es capaz de provocar el descenso del banco resistente o la rotura de los pilotes fruto del fluir de las capas inferiores.

De tratarse de un pilote flotante, es decir, si su capacidad portante proviene del rozamiento lateral, los efectos del rozamiento negativos pueden determinar asientos excesivos y una reduccin inaceptable del coeficiente de seguridad.

Influencia del desplazamiento de suelos por la accin del relleno sobre cimentaciones profundas: Empujes laterales

Es un fenmeno poco conocido pero que, sin embargo, genera importantes perturbaciones. Se produce al aportar material de vertedero alrededor de un edificio cimentado en pilotes verticales.

Si el volumen de relleno es importante y, en particular, si se emplea de manera permanente como zona de almacenaje de elementos pesados (depsitos, aparcamientos) se establece una asimetra de cargas que crea la fluencia lateral de las capas inconsistentes (limo blando, arcilla con alto contenido de agua) atravesadas por el pilotaje, de la que resultan esfuerzos laterales que actan en los fustes de los pilotes, deformndolos e incluso rompindolos.

El problema no es el pandeo de los pilotes (por ser el empuje del terreno en los fustes superior a la resistencia de las tierras que los envuelven), sino la deformacin de dichos pilotes a causa del desplazamiento lateral del suelo. En esta clase de movimientos, el pilote es solidario con las tierras que lo rodean.

Ataque a los componentes del hormign

Es imprescindible el anlisis del terreno y de las aguas, para poder establecer los tipos de componentes a utilizar en la fabricacin del hormign (cemento, ridos, aditivos,).

Los ataques se pueden producir, entre otras, por las siguientes causas:

- Filtraciones de aguas residuales (con sustancias qumicas en disolucin), que al extenderse por las capas permeables del terreno pueden atacar a los pilotes.

- Las aguas agresivas, como pueden ser las aguas qumicamente puras, que disuelven la cal del cemento reduciendo la compacidad y, por tanto, la resistencia. Aguas que contengan sulfatos: sulfato de cal o de yeso o sulfato magnsico. Las primeras se combinan con uno de los componentes del clinker (con el aluminato triclcico formando sal de Candlot o etringita) sustancia muy expansiva. La formacin de esta sal en el hormign provoca tales tensiones que determina su rotura. Aguas que contengan cloruros y las aguas de mar.

Hormigonado con lodo de perforacin

La tcnica de la perforacin en lodo consiste en que la tierra se mantiene a lo largo de las paredes de la perforacin por la aplicacin de un lquido tixotrpico (densidad entre 1,05 y 1,2) obtenido al dispensar bentonita en el agua.

Es necesario controlar adecuadamente la viscosidad del lodo. Por debajo del lmite inferior, el lodo no es apto para desarrollar su labor de contencin provisional; por encima de cierta densidad, ser excesivamente rgido, no ascender a medida que progrese el hormigonado y existe el peligro de que se formen bolsas de lodo y, por consiguiente, discontinuidades en el hormigonado.

Utilizacin en aluviones o coluviones, en los que se deba de haber empleado pilotes entubados con camisa recuperable o perdida.

Hormigonado con entubaciones metlica (camisas)

En la ejecucin de un pilote de tubo hincado y recuperable, en el hormigonado el tubo se eleva poco a poco para asegurar una altura suficiente de hormign en el mismo (>1 dimetro del tubo) para evitar que penetre el agua, o la tierra se desmorone en su interior. Si no se toma esta precaucin, se corre el riesgo de tener bolsas de tierra en el pilote, hormign con exceso de agua por entrada de stas en el tubo.

El uso de un hormign demasiado seco y la extraccin brusca del tubo pueden producir importantes daos en el pilote, como cavidades en el hormign o discontinuidades en el fuste.

El hormigonado se ha de efectuar utilizando el procedimiento de vertido a travs de un embudo (conocido como tubo Tremie).

Efecto del hincado de un pilote sobre otro pilote prximo

Este hecho puede darse en suelos relativamente plsticos y saturados, donde el hincado genera un movimiento ascendente anlogo al que produce la cada de un cuerpo en el agua.

La elevacin del terreno donde se hincan los pilotes puede: provocar el estiramiento y la rotura de la columna de hormign si estuviera fresco o levantar el pilote si ste tiene suficiente resistencia.

Lesiones o daos en pilote por hincado prximo de otro pilote

4.0 FORMULA DE HINCA

Las frmulas de hinca de pilotes tratan de relacionar la capacidad portante de un pilote con su resistencia al hincado. Aunque desacreditadas por muchos ingenieros, las frmulas de hinca todava se utilizan en el sitio, como una verificacin de las predicciones de diseo utilizando la mecnica de suelos.

No se recomienda el empleo de las frmulas de hinca en el diseo de pilotes; sin embargo, a pesar de sus limitaciones puede utilizarse para ayudar al ingeniero a evaluar las condiciones del terreno en un pilotaje, revelando probablemente variaciones que no fueron aparentes durante la investigacin de campo. Las capacidades de carga de pilotes determinadas en base a las frmulas de hincado no son siempre confiables. Deben estar apoyadas por experiencia local y ensayos; se recomienda precaucin en su utilizacin.

Existe un gran nmero de frmulas de hincado, tal como la muy conocida frmula del Engineering News Record. La Tabla 4.1 de US Navy (1982) recomienda el empleo de frmulas de hinca segn el martillo a ser utilizado. Estas frmulas pueden utilizarse como una gua para estimar las capacidades admisibles de los pilotes y como control de construccin cuando estn complementadas por ensayos de carga.

FORMULAS BASICAS DE HINCADO DE PILOTES

5.0 EQUIPO UTILIZADO

Gras: Son mquinas que sirven para el levantamiento y manejo de objetos pesados, contando para ello con un sistema de malacates que acciona a uno o varios cables, montados sobre una pluma y cuyos extremos terminan en gancho.

Las gras pueden ser fijas o mviles. Cuando la gra es mvil, puede trasladarse por s misma, sobre orugas o ruedas dispuestas para tal fin.

Las plumas de las gras pueden ser rgidas cuando estn formadas por estructuras modulares o bien telescpicas cuando estn formadas por elementos prismticos que deslizan unos dentro de otros.

Perforadoras: Son mquinas que sirven para hacer perforaciones en el suelo, por rotacin o por percusin. En el caso de las rotatorias, la torsin se transmite por medio de una barra en cuyo extremo inferior se coloca una herramienta de avance tal como una broca, o una hlice. La barra se hace girar con algn mecanismo, o bien se levanta y se deja caer sobre el fondo de la perforacin, lo cual da lugar a que las perforadoras sean rotatorias o de percusin, respectivamente.

Osciladores de ademes: Equipos utilizados para hincar ademes, con un movimiento rotacional alterno y una fuerza vertical. Se utilizan combinados con perforacin rotatoria o la extraccin de material con almeja de gajos. Otro tipo de equipo utilizado para el hincado y extraccin de tubos o perfiles de acero en el suelo, es el vibrohincador, tambin llamado martillo vibratorio.

Almeja: Esta herramienta tiene forma semicircular y penetra en el suelo por cada libre, compensando el peso de la almeja contra las fuerzas ascensionales causadas por la accin de cerrado de los gajos.

Las quijadas mviles se accionan con cilindros hidrulicos, adosadas en la parte inferior de un Kelly rgido, de una pieza o telescpico. La presin hidrulica del sistema se genera mediante una unidad de potencia que, al igual que el equipo de excavacin, se monta sobre una gra de orugas.

Desarenadores: Se emplean para remover partculas de suelo en los lodos de perforacin. Sus principales componentes son:

Malla vibratoria para captar partculas mayores de 5 mm, 0.2 in.

Hidrociclones, que remueven las partculas finas en suspensin

El lodo circula a travs del conjunto de componentes por medio de bombas y tanques de almacenamiento temporal.

Martillos para hincados: Son equipos que generan impactos en serie para el hincado de pilotes. Los ms comunes, y mejor empleados en nuestro pas son los martillos de combustin interna que emplean diesel como combustible para levantar la masa golpeadora, al mismo tiempo que se aprovecha su explosin para incrementar el impacto del hincado.

El ciclo de operacin de los martillos diesel se inicia con la cada libre de un pistn guiado dentro de un cilindro que, al comprimir el aire en el interior de la cmara de combustin, produce el encendido y explosin sbita del diesel previamente inyectado. La explosin y el impacto de la masa que golpea provocan la penetracin del pilote en el terreno y la expansin de los gases quemados impulsa al pistn hacia arriba y as sucesivamente.

6.0 CONCLUSIONES

Para disear un pilote es necesario utilizar los resultados geotcnicos del estudio de suelo, por medio del cual se obtiene la carga admisible del suelo, y mediante la carga ltima de la superestructura se determina el nmero de pilotes necesarios para soportar las cargas y los esfuerzos a los que est sometido.

Los pilotes se utilizan en casos tales como: en edificios donde las cargas transmitidas no pueden ser distribuidas totalmente por una cimentacin superficial, cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales (hinchamientos y retracciones), en construcciones sobre aguas, en recalces de cimientos existentes, adems se utilizan para resistir cargas inclinadas generadas por impactos, vientos y cargas laterales.

Las tcnicas para el proceso constructivo de pilotes de concreto, varan de acuerdo primeramente a las condiciones que presente el suelo, el rendimiento de los mtodos de construccin, adems depende del costo que represente cada una de las alternativas disponibles para un proyecto especfico, es decir, se elige la alternativa ms favorable econmicamente, evitndose gastos que pueden ser innecesarios para la ejecucin de un proyecto.

Tanto los pilotes prefabricados como los pilotes colados en el sitio, presentan ventajas y desventajas, sin embargo, los pilotes colados en el sitio son los que ms se utilizan por su bajo costo en equipos para la fabricacin del pilote.

7.0 BIBLIOGRAFIA

- Cimentaciones Profundas:

-www.univo.edu.sv:8081/tesis/018151/018151_Cap4.pdf

-tecnicasenlaconstruccion.weebly.com/.../clase_1p_cimentaciones_profundas

-www.construaprende.com/docs/trabajos/306-pilotaje-cimentaciones--profundas?start=1

-Procedimiento para una construccin:

-procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/tag/pilotes/

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