Pilotes ing jorge arzapalo cimentaciones profundas

CimentacionesTema:

Pilotes

ING. JORGE LUIS ARZAPALO B.

Definición

Cuando comenzamos a realizarlas excavaciones para la ejecuciónde una obra, podemos topar condiversas dificultades paraencontrar el estrato resistente ofirme donde queremos cimentar.En este proceso se nos presenta lanecesidad de apoyar una cargaaislada sobre un terreno no firme,o difícilmente accesible pormétodos habituales.


Para solucionar estos tipos dedificultades usamos los pilotes. Sedenomina pilote al elementoconstructivo de cimentaciónprofunda de tipo puntual utilizadoen obras, que permite transmitir lascargas de la superestructura einfraestructura a través de estratosflojos e inconsistentes, hasta estratosmás profundos con la capacidad decarga suficiente para soportarlas; obien, para repartir estas en un suelorelativamente blando de tal maneraque atraviesen lo suficiente para quepermita soportar la estructura conseguridad.

Definición


DEFINICIÓN:Pilotes:

Es un elemento constructivo utilizado

para cimentación de obras, que

permite trasladar las cargas hasta un

estrato resistente del suelo, cuando

este se encuentre a una profundidad

tal que hace inviable, técnica o

económicamente, una cimentación

mas convencional mediante zapata o

losas.4


DEFINICIÓN (cont.):Las cimentaciones profundas seemplean generalmente cuando losestratos de suelo o de roca situadosinmediatamente debajo de laestructura no son capaces de soportarla carga.

Los pilotes trasmiten al terreno las cargasque reciben de la estructura medianteuna combinación de rozamiento lateraly resistencia a la penetración. 5


USO DE LOS PILOTES:Los pilotes, generalmente son usados para

soportar cargas verticales y los pilotesinclinados o cargados lateralmente, también

pueden soportar cargas horizontales, ejemplo:

muelles, muros de retención, puentes, etc..

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6ING. JORGE LUIS ARZAPALO B.

MATERIALES:• Madera

1. Pilotes de madera sin tratar2. Pilotes de madera tratados o

preservados3. Pilotes de madera, con acero para

las puntas y empates

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MATERIALES (cont.):• Hormigón

Son elementos de hormigón, simple o

reforzado, vaciados ya sea dentro de un tubo

de un forro o camisa, hincado en el terreno, o

dentro de una perforación en el mismo

terreno.


MATERIALES (cont.):• Acero

Los pilotes de acero pueden ser de

perfiles como H, W o de tubos. También son

usados de tubos de acero, rellenos por

concreto


FORMA:

• Con la base o punta ensanchada

• Sección transversal uniforme

• Forma cónica

• Tablestaca

• Pilote hueco


FORMA:• Con la base o punta ensanchada.


FORMA:• Sección transversal uniforme.


FORMA:• Forma cónica


FORMA:• Tablestaca

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Son un tipo de pantalla, o estructura de contenciónflexible, empleada habitualmente en ingeniería civil.Están formadas por elementos prefabricados. Estoselementos prefabricados suelen ser de acero, aunquetambién las hay de hormigón,o vinilo, aluminio, entreotros.

Los elementos prefabricados que componen lastablestacas se hincan en el terreno mediante vibración.Aunque es muy raro, en ocasiones también seintroducen en el terreno por golpeo.


FORMA:• Tablestaca


FORMA:• Tablestaca (cont.)


FORMA:• Tablestaca (cont.)


MÉTODOS CONSTRUCTIVOS:

PILOTES DE DESPLAZAMIENTO

• Pilote con azuche.

1. Hincado de tubería hueca mediante golpeocon maza o martillo hasta llegar al rechazo,azuche en la punta de forma cónica.

2. Colocación de la armadura hasta el fondodel pilote.

3. Hormigonado a la vez que extraemos latubería, hormigón de consistencia seca ygolpeo del tubo para que haga la

función de vibrado.

4. Demolición una longitud no menor de 1 m.(descabezado del pilote).


PILOTES DE DESPLAZAMIENTO

• Pilote con azuche.

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http://aparejata.wordpress.com/2007/09/01/tipos-de-pilotaje/pilote-con-azuche/

PILOTES DE DESPLAZAMIENTO (cont.)

• Pilote de tapón de grava.

1. Ejecución de tapón de gravas, arena y hormigón (de consistencia 0) dentro de la entubación dispuesto

en capas pequeñas y fuertemente compactado.

2. Golpeo sobre el tapón para arrastrar la entubación hasta la cota requerida.

3. Golpeo del tapón y extracción de la entubación para desalojo del mismo, quedando como punta del pilote un ensanche.

4. Colocación de la armadura dentro del la entubación.

5. Extracción de la entubación a la vez que se va vaciando el concreto.

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PILOTES DE DESPLAZAMIENTO (cont.)

• Pilote de tapón de grava.

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http://aparejata.wordpress.com/2007/09/01/tipos-de-pilotaje/pilote-de-tapon-de-grava/

PILOTES DE EXTRACCIÓN

• Pilote mediante rotación en seco.

1. Perforación mediante barrena

2. Colocación de la armadura

3. Hormigonado mediante tubo

Tremie

4. Pilote terminado

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http://aparejata.wordpress.com/2007/09/01/tipos-de-pilotaje/pilote-de-rotacion-en-seco/

PILOTES DE EXTRACCIÓN (cont.)

• Pilotes de camisa recuperable.

1. Excavación con cazo o hélice conteniendo las paredes de la perforación con tubería.

2. Colocación de la armadura.

3. Hormigonado mediante tubo Tremie y extracción simultánea de la tubería de revestimiento.

4. Pilote terminado. 23


PILOTES DE EXTRACCIÓN (cont.)

• Pilotes de camisa recuperable.

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http://aparejata.wordpress.com/2007/09/01/tipos-de-pilotaje/camisa-recuperable/

HINCADO DE PILOTES

• Por método de golpeo.

• Por método de vibrado

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FORMA DE TRABAJO:Los pilotes se clasifican dependiendo de su

forma de trabajo.

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Pilotes de punta

Los pilotes de punta sonaquellos que obtienen lacapacidad de carga delestrato que se encuentra enla punta del mismo. Es decirtransmiten la cargadirectamente al estratodonde se apoyan.


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Pilotes de fricción, flotante

Transmite cargas a un ciertoespesor de suelo relativamenteblando mediante friccióndesarrollada sobre lasuperficie lateral del pilote, alo largo de la longitud delmismo. Es aplicable cuando,dentro de profundidadesalcanzables, no se encuentranestratos que provean soportesignificativo en la punta.

FORMA DE TRABAJO:


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Pilotes de fricción,compactación

Compacta suelos granularesrelativamente sueltosincrementando sucompacidad y, enconsecuencia, su capacidadde carga por fricción(también, una partesignificativa por punta).

FORMA DE TRABAJO:


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Pilotes de tensión

Su capacidad para resistirfuerzas al arranque lespermite evitar eldesplazamiento haciaarriba de estructurassometidas a fuerzas delevantamiento (presiónhidrostática).

FORMA DE TRABAJO:


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Pilotes de anclaje

Configuran mecanismos de anclaje resistentes a empujes horizontales de tablaestacados u otras estructuras. Usualmente se combinan pilotes a tensión con pilotes a compresión.

FORMA DE TRABAJO:


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Pilotes de defensa

Son parte integrante de estructuras que se deformanelásticamente bajo cargas dinámicas, que les confieregran capacidad de amortiguación de energía y lespermite proteger estructuras frente al agua (muelles),del impacto de embarcaciones y otros elementosflotantes masivos.

Frecuentemente se usa la madera.

FORMA DE TRABAJO:


PROCESO CONSTRUCTIVO:

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Maniobra de izaje


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Hincado de pilotes y tablestacas


34

Colocación de arena y piedras para relleno



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Tablestacas colocados



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Muelle terminado








42Realizado por: Ing. Jaime Ceballos Andrade

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FuncionamientoLos pilotes trasmiten alterreno las cargas quereciben de la estructuramediante una combinaciónde rozamiento lateral oresistencia por fuste yresistencia a la penetración oresistencia por punta. Ambasdependen de lascaracterísticas del pilote y delterreno, y la combinaciónidónea es el objeto delproyecto.


Proceso ConstructivoSegún el sistema constructivo:

Pilotes prefabricadosLos pilotes prefabricados pueden estar construidos conconcreto armado ordinario o con concreto pretensadossimilares a postes de luz o secciones metálicas.Estos pilotes se hincan o clavan verticalmente sobre lasuperficie del terreno por medio de golpes, estomediante un martinete, pala metálica equipada,maquinas a golpe de masas o con martillo neumáticoesto hace que el elemento descienda, penetrando elterreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza laprofundidad del estrato resistente y se produzca el"rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabajepor "punta", o de llegar a la profundidad de diseño, encaso de ser un pilote que trabaje por "fricción".


Proceso ConstructivoPilotes prefabricadosUna vez hincado o clavado en el terreno , este ejerce sobreel pilote y en toda su superficie lateral, una fuerza deadherencia que aumenta al continuar clavando maspilotes en las proximidades.La punta va reforzada con una pieza metálica especialpara permitir la hinca o el clavado.La sección del pilote suele ser cuadrada y susdimensiones normalmente son de 30 cm. x 30 cm. ó 45cm. x 45 cm. También se construyen con seccioneshexagonales en casos especiales.Están compuestos por dos armaduras: una longitudinalcon 4 diámetros de 25 mm. y otra transversal compuestapor estribos de varilla de sección 8 mm. como mínimo.La cabeza del pilote se refuerza uniendo los cercos conuna separación de 5 cm. en una longitud que oscila en 1m.


Pilotes de Desplazamiento con Azuche

• Se utilizan cuando los pilotes poseen diámetrospequeños (se considera entre 30 y 65 cm.aproximados) y el terreno es resistente pero pocoestable.

• Se ejecuta la hinca con una entubación que poseeun azuche de punta cónica o plana en su extremoinferior, la entubación puede ser metálica o deconcreto.

• El azuche posee un diámetro exterior mayor enaproximadamente 5 cm. que el pilote, con la partesuperior cilíndrica ya preparada para introduciren el extremo inferior de la entubación.


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

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

Pilotes de Desplazamiento con Azuche


Pilotes de Desplazamiento con Tapón de Gravas

• Este sistema se realiza por una hinca yentubación por golpe sobre un tapón de gravas uconcreto, introducido antes en la entubación.

• El concreto se coloca en pequeñas tongadas y seva compactando hasta obtener un tapón quedebe tener como mínimo tres veces el diámetrodel pilote.

• Con la presión ejercida por las paredes del tubose va progresivamente efectuando undesplazamiento lateral del terreno, llegando conel tubo hasta la profundidad calculada para elpilotaje. El golpe de maza desaloja el tapón deltubo y queda ensanchada la punta de los pilotes.


Pilotes de Desplazamiento con Tapón de Gravas

• Luego se coloca la armadura, se quita la camisay se realiza la hormigonada por tongadas.

• Finalmente se apisona o se vibra para garantizarla continuidad del cuerpo del pilote.

• Se procede a extraer el tubo cuidando que quedeun mínimo de concreto que deberá ser el doblede su diámetro interno, para impedir el ingresode agua por la parte inferior de la entubación.


Pilotes con Extracción de Tierra

• Este sistema de Pilotaje por Extracción de Tierrasrequiere que las tierras de la excavación seanextraídas antes de la ejecución del hormigonadode pilotes.

• Para lo cual se utilizan maquinarias diferentescomo cucharas, trépanos, barrenas y otros.

• En terrenos poco cohesivos o cuando el terrenoresistente queda debajo del Nivel Freático, sepueden producir desmoronamientos ofiltraciones de la napa. Para evitar estosproblemas se recurre a una camisa metálica, esun tubo que tiene la misma función de unencofrado; esta camisa se va clavando al tiempoque se efectúa la excavación.


Pilotes vaciados in situ

• La denominación se aplica cuando el métodoconstructivo consiste en realizar una perforación enel suelo a la cual se le colocará un armado en suinterior y posteriormente se rellenará con concreto.

• En ocasiones, el material en el que se estácimentando, es un suelo friccionante, es por ello quese presentan desmoronamientos en el interior de lasparedes de la perforación; a este fenómeno se ledenomina "caídos", es por ello que se recurre adiversos métodos para evitar que se presente.

• Uno de los principales métodos de evitar "caídos",consiste en vaciar "lodo bentonítico" en el interior dela perforación, y al vaciar posteriormente el concretodentro, el lodo saldrá por diferencia de densidades.


Armaduras de Pilotes• Las armaduras se conforman como si fuesen jaulas; las

armaduras longitudinales están constituidas porbarras colocadas uniformemente en el perímetro de lasección, y el armado transversal lo constituyen unzuncho en espiral o cercos de redondos de 6 mm. desección, con una separación de 20 cm.

• El diámetro exterior del zuncho será igual al diámetrode pilote, restándole 8 cm; así se obtiene unrecubrimiento mínimo de 4 cm.

• La cantidad de barras y el diámetro de las mismas, secalcula en función de la carga que deba soportar elpilote.

Vaciado de Pilotes• El concreto utilizado de acuerdo a la resistencia es de

250 kg/cm2 aproximadamente• Con una consistencia medida en cono de Abrams de

10 a 15 cm.


Descabezado y Encepado• Los pilotes se descabezan, por ello, siempre se elimina el

concreto de baja calidad que queda en la parte superior.• Así quedan las armaduras al descubierto que se entrelazan al

encepado.• La longitud de la armadura debe permitir que posterior al

descabezado, queden sobresaliendo del pilote alrededor de50 cm.

• Las armaduras longitudinales del pilote se empalman por unsolape mínimo de 40 cm., van soldadas o atadas con alambreen toda su longitud.

• Si se utilizare cercos a modo de armadura transversal, loscierres se hacen por solape de 8 cm como mínimo, y vansoldados o atados con alambre.

• El solapado se hace alternado para cercos sucesivos. Se atanfirmemente las armaduras formando una jaula que soportela hormigonada.

• Al finalizar el pilote, debe quedar vaciado a una alturasuperior a la definitiva; lo que excede de concreto sedemuele cuando ha fraguado.


Casos en que se usan Pilotes

Ejemplos.

• En edificios de altura expuestos a fuertesvientos.

• En construcciones que requieren de elementosque trabajen a la tracción, como estructuras decables, o cualquier estructura anclada en elsuelo.

• Cuando se necesita resistir cargas inclinadas;como en los muros de contención de losmuelles.

• Cuando se deben recalzar cimientos existentes.


En la cimentación por pilotajedeben observarse los siguientesfactores de incidencia:1. El rozamiento y adherenciaentre suelo y cuerpo del pilote.2. La resistencia por punta, encaso de transmitircompresiones, para absorberesfuerzos de tracción puedeensancharse la parte inferiordel pilote, para que trabaje elsuelo superior.3. La combinación de ambos.


Ventajas y DesventajasPILOTES DE ACERO

Pueden ser de tubos de acero o perfiles de acero.Los tubos pueden hincarse en el terreno con susterminales cerradas o abiertas.

Ventajas:

• Se pueden manipular fácilmente con respecto alcorte y la extensión a la longitud deseada.

• Resiste altos esfuerzos de hincado.

• Penetra a estratos duros como gravas densas yrocas blandas

• Tienen una alta capacidad de carga.


Ventajas y Desventajas

PILOTES DE ACERO

Desventajas:

• El material es relativamente caro.

• Alto nivel de ruido durante el hincado.

• Son susceptibles a la corrosión.

• Los pilotes de perfil H se dañan o reflexionanrespecto a la vertical durante el hincado a travésde estratos duros u obstrucciones mayores.

• Longitudes Usuales del pilote: 15-60m

• Capacidad de carga: 300-1200 Kn.


PILOTES DE MADERA:

Generalmente son construidos de árboles que tienen sección transversal constante a lo largo de su longitud. Las longitudes van de 10-15 m, llegando hasta máximo de 30 m. La capacidad de carga anda entre 100-200 Knlográndose máximos de 270 Kn.

Ventajas:

• Son económicos

• Son fáciles de manipular

• Si permanecen sumergidos permanentemente son resistentes al deterioro.



PILOTES DE MADERA:

Desventajas:

• Si se encuentran arriba de NF (Nivel Freático) o en zonas donde hay cambios de marea fácilmente se pueden deteriorar.

• Se pueden dañar durante un proceso de hincado fuerte.

• Tiene baja capacidad de carga.

• Tienen baja resistencia a carga de tensión al estar empalmados.

• Pueden ser atacados por organismos.



A.- COLADOS EN SITIO:

Se usa concreto ordinario, la sección puede variar ylos podemos clasificar en:

Pilotes encamisados: los cuales pueden alcanzarlongitudes máximas de 30-40 m. Las cargas quepueden soportar son entre 200-500 Kn alcanzandomáximas de 800 Kn.

Ventajas:

• Son relativamente baratos

• Hay la posibilidad de inspeccionar antes deverter el concreto.

• Son fáciles de alargar.



Desventajas:

• Difícil de empalmar después del colado yfraguado.

• Si tenemos camisas o tubos delgados estospueden dañarse durante el hincado.

• Colados en Sitio sin camisa: pueden tenerlongitudes usuales de 15-20 m, máximas de 30-40 m, La capacidad de carga esta entre 300-500con máximas de 700 KN.





Ventajas

• Inicialmente son económicos

• Pueden terminarse a cualquier elevación

Desventajas:

• Pueden generarse vacíos si el proceso de coladode concreto se hace rápidamente.

• Son difíciles de empalmar después del fraguado.

• En suelos blandos los lados del agujero puedendesplomarse y pueden comprimir o mezclarsecon el concreto



B.-PRE FABRICADOS:Pueden ser de concreto:Reforzado: Pueden alcanzar long de 10-15 m ycomo máximas 30 m. La capacidad de carga andade 300-3000 KN.Preforzado: Andan de 10-35 m alcanzandomáximas de 60 m. Las cargas pueden llegar hasta8500 KN.Ventajas de ambas:• Pueden someterse a un fuerte hincado.• Son resistentes a la corrosión.• Se pueden combinar fácilmente con la súper

estructura de concreto.Desventajas:• Son difíciles de transportar• Son difíciles de lograr un corte apropiado


Acero de Refuerzo

• Se debe protegercontra la oxidación yotro tipo de corrosiónantes de colar elconcreto, debe estarlibre de suciedad,grasa, aceite u otroslubricantes osustancias que puedanlimitar su adherenciaal concreto

Materiales Utilizados en Pilotaje


• La armadura se compone de barraslongitudinales colocadas en la periferia y deestribos transversales o espirales en algunoscasos. La armadura deberá quedar 20 cm.retirada del fondo de la excavación para lo cualserá necesario colocar en su extremo superiorvarillas de diámetro considerable, de talmanera que puedan soportarla.

Acero de Refuerzo

Materiales Utilizados en Pilotaje


Maquinaria

• Grúas: Son máquinas que sirven para ellevantamiento y manejo de objetos pesados


Maquinaria

• Perforadoras:sirven parahacerperforacionesen el suelo, porrotación o porpercusión


Maquinaria

• Martillos paraempotrado:generanimpactos enserie para elempotrado depilotes.


Engineering

Pilotes ing jorge arzapalo cimentaciones profundas