Cimentaciones Profundas

1 Introdución

1.1.1 CIMENTACIONES PROFUNDAS

Primeramente la cimentación es la estructura destinada a soportar el peso de la construcción o diseño estructural que se encontrara sobre ella no siempre, sino en la mayoría de casos ; la cual transmitirá sobre el terreno las cargas correspondientes con respecto a las propiedades mecánicas del terreno natural .

Se considera que una cimentación es profunda si su extremo inferior , en el terreno esta a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho.

Cuando la ejecución de una cimentación superficial no sea técnicamente viable , se debe contemplar la posibilidad de realizar una cimentación profunda. Además que las Cimentaciones Profundas son un tipo de Cimentaciones que solucionan la trasmisión de cargas a los sustratos aptos y resistentes del suelo.

Entre estas cimentaciones se destacan:

1. Muros Pantalla son muros verticales profundos de hormigón.

2. Pilotes son elementos similares a los pilares, hincados a profundidad en el suelo.

3. Micro pilotes

En todos los casos, H corresponde a la altura enterrada del pilote, en contacto con el suelo. La figura siguiente da algunos valores promedio de la capacidad portante de los diferentes tipos de pilotes.

2.1 Clasificacion

Fig.1 - Tipo de pilotes

2.1.1 Según la forma de trabajo

los pilotes se clasifican en:

-Trabajando por punta

-Resistiendo por fricción lateral

-Por punta y fricción simultaneas

Los pilotes trabajan por punta cuando están ubicados en un estrato poco apto para resistir cargas, pero su altura alcanza un estrato resistente, de modo que su comportamiento es similar al de una columna, transmitiendo las cargas de la superestructura, directamente por compresión, al suelo firme. Ver la figura siguiente.

Fig.2 Corte de pilote a) demostrando trabajando por punta b) demostrando pilote trabajando a fricción.

Los pilotes trabajan por fricción cuando el suelo resistente se halla muy profundo y el pilote debe “flotar” en un estrato de gran espesor con escasa capacidad portante, de modo que lascar as transmitidas por la estructura son soportadas principalmente por fricción lateral o adherencia entre el suelo y las caras del pilote en toda la altura .

En suelos intermedios, con una cierta capacidad portante, la resistencia total del pilote resulta la suma de la resistencia por punta y por fricci6n.

Según la seccj6n transversal, los pilotes pueden ser:

• Huecos o macizos:

o Cuadrados

o Circulares

o Poligonales

*En I o H

Algunas secciones típicas se muestran la siguiente figura.

Según el perfil longitudinal, los pilotes pueden ser:

-De sección uniforme

-Troncos cónicos

-Escalonados

-De bulbo

Los de sección uniforme son los más comunes. Los troncocónicos permiten un fácil hincado pero tienen la tendencia a hundirse con el paso del tiempo, debido a su forma de cuña. Son pilotes que trabajan por fricción.

Los pilotes escalonados, llamados también telescópicos, pueden construirse por tramos, para una más fci1 ejecución.

Por ultimo, los pilotes de bulbo son los que presentan un ensanchamiento en la base, que mejora notablemente su resistencia por punta. Ver la figura siguiente.

Fig.3 Clasificación de acuerdo

Si bien los pilotes son piezas muy esbeltas, que alcanzan grandes alturas, en general no pandean salvo en casos excepcionales, como cuando el suelo que los circunda es excesivamente blando, por ejemplo las arcillas saturadas. En otros tipos de suelos, la experiencia ha demostrado que el soporte lateral que brinda el terreno es tan efectivo, que los pilotes en todo momento mantienen su estabilidad y alineamiento del fuste bajo las cargas de servicio, por lo cual se diseñan como columnas cortas, sin tomar en cuenta el efecto que la esbeltez ejerce sobre su capacidad resistente.

1. Se considerará que una cimentación es profunda si su extremo inferior, en el terreno, está a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho.

2. Cuando la ejecución de una cimentación superficial no sea técnicamente viable, se debe contemplar la posibilidad de realizar una cimentación profunda.

3. Las cimentaciones profundas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

a) pilote aislado: aquél que está a una distancia lo suficientemente alejada de otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos.

b) grupo de pilotes: son aquellos que por su proximidad interaccionan entre sí o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente rígidos, como para que trabajen conjuntamente.

c) zonas pilotadas: son aquellas en las que los pilotes están dispuestos con el fin de reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones. Suelen ser pilotes de escasa capacidad portante individual y estar regularmente espaciados o situados en puntos estratégicos.

d) micropilotes: son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tubos o barras ,perfiles introducidos dentro de un taladro de pequeño diámetro, pudiendo estar o no inyectados con lechada de mortero a presión más o menos elevada. El cálculo de micropilotes inyectados no se contempla en el presente Documento Básico.

Fig.4 digrama de esfuerzos fig.5 diagramas de cimentaciones

3.1 Tipologias

3.1.1 Por la forma de trabajo

1. En cuanto a la forma de trabajo, los pilotes se clasifican en (véase Figura 4):

a) pilotes por fuste: en aquellos terrenos en los que al no existir un nivel claramente más resistente,

al que transmitir la carga del pilotaje, éste transmitirá su carga al terreno fundamentalmente

a través del fuste. Se suelen denominar pilotes “flotantes”;

b)pilotesporpunta: en aquellos terrenos en los que al existir, a cierta profundidad.

Esquemas de cimentaciones profundas (pilotajes) ejemplos en la figuras 1 y 2 debido al suelo de resistencia creciente con la profundidad

3.1.2 Por el tipo de pilote

1 Los pilotes pueden ser de naturaleza y forma muy variada. En general siempre será un elemento

aproximadamente prismático cuya longitud es mucho mayor que la dimensión transversal media.

Para diferenciar los tipos de pilotes se pueden utilizar los siguientes criterios:

• Por el tipo de material del pilote

Para la construcción de pilotes se podrán utilizar los siguientes materiales:

a) hormigón “in situ”: se ejecutarán mediante excavación previa, aunque también podrán realizarse mediante desplazamiento del terreno o con técnicas mixtas (excavación y desplazamiento parcial.

b) hormigón prefabricado: podrá ser hormigón armado (hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado o postensado.

c) acero: se podrán utilizar secciones tubulares o perfiles en doble U o en H. Los pilotes de acero se deben hincar con azuches (protecciones en la punta) adecuados.

d) madera: se podrá utilizar para pilotar zonas blandas amplias, como apoyo de estructuras con losa o terraplenes;

e) mixtos, como los de acero tubular rodeados y rellenos de mortero.

3.1.3 Por la forma de la sección transversal

1 La forma de la sección transversal del pilote podrá ser circular o casi circular (cuadrada, hexagonal u octogonal) de manera que no sea difícil asimilar la mayoría de los pilotes a elementos cilíndricos de una cierta longitud L y de un cierto diámetro D.

La asimilación a cilindros debe hacerse de acuerdo con los siguientes criterios:

a) Cuando se quiera evaluar la capacidad portante por la punta, debe hacerse la equivalencia igualando las áreas de la sección transversal, esto es:

Deq 4 A π

= (5.1) siendo A la sección transversal del área de apoyo.

b) En los casos en los que se quiera evaluar la resistencia por fuste, debe hacerse la equivalencia en la longitud del contorno de la sección, L, esto es:

Deq 1L π

= (5.2)

c) En pilotes metálicos en H, la longitud de contorno que se recomienda tomar es igual al doble de la suma del ancho del ala más el canto.

3.1.4pilotes-pantalla.

Los pilotes-pantalla, o elementos portantes de pantalla, suelen ser de hormigón armado y con una sección recta rectangular con una proporción longitud-anchura tal, que la asimilación a la forma circular es difícil. En el presente DB se admitirá que, a efectos de estimar la resistencia por punta, se utilice el factor reductor siguiente:

L

f = 0,7 + 0,3 B (5.3)

Siendo B el ancho y L la longitud

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