Cimentaciones Profundas

ANALISIS DE CIMENTACIONES POR PILOTES

1.- CONSIDERACIONES GENERALES

Debido a las limitaciones de tiempo y espacio, en este capítulo se ha dado preferencia al desarrollo de los temas de aplicación más frecuente, tales como los criterios de selección de tipos de pilote y el cálculo de la carga de trabajo en compresión y tracción, y se ha limitado otros temas sólo a los conceptos generales.

Asimismo, en los ejemplos que se presentan se han seleccionado pilotes de los tipos más utilizados en

nuestro país.

2. USOS DE PILOTES

Los principales usos de los pilotes son:

 Transferir carga a través de agua o de suelo de baja resistencia, a estratos de suelo resistente ubicados

a mayor profundidad.

 Transferir cargas por debajo de la profundidad de erosión o de licuefacción.

 Proveer anclaje a estructuras sujetas a fuerzas de levantamiento.

 Resistir fuerzas horizontales o inclinadas

 Compactar suelos granulares

 Proteger estructuras marinas del impacto de embarcaciones.

3. CLASIFICACION DE LOS PILOTES

Los pilotes se pueden clasificar en base a diferentes criterios, siendo los principales los siguientes:

 Por el material con que son construidos

 Por el método de instalación

 Por la forma de transferencia de las cargas.

Los materiales comúnmente utilizados para construir pilotes son: madera, concreto prefabricado, concreto vaciado in-situ, tubos de acero, perfiles H de acero y combinaciones de los anteriores.

De acuerdo al método de instalación, los pilotes se clasifican en hincados, instalados por vibración y excavados (o perforados). A su vez, en arenas el método de instalación por hincado puede ser combinado con inyección de agua (jetting) para ayudar a la penetración del pilote.

En cuanto a la forma de transmisión de las cargas, se clasifican en pilotes de fricción y pilotes de punta. Un pilote de fricción es aquel que ha sido instalado en un suelo más o menos homogéneo y que transfiere una parte importante de la carga al suelo que lo rodea por fricción lateral y el resto de la carga por medio de la punta del pilote. En cambio, un pilote de punta es aquel que atraviesa cierto espesor de suelo de baja resistencia y transfiere prácticamente toda su carga a un estrato de alta resistencia ubicado a cierta profundidad; cabe señalar que en el caso de pilotes de punta, normalmente se considera resistencia de punta a toda la carga transferida al estrato de alta resistencia, tanto por fricción lateral en dicho estrato como la punta misma del pilote.

4. METODOS DE INSTALACION DE PILOTES

El hincado se efectúa utilizando un martillo que hace penetrar al pilote mediante golpes. El hincado puede efectuarse golpeando la cabeza del pilote, que es el procedimiento normal en los pilotes de madera, concreto prefabricado y acero; en estos casos se coloca un protector en la cabeza del pilote para protegerla de daños debidos al impacto. En algunos tipos de pilotes de concreto vaciado in-situ, previamente se hinca un tubo o forro de acero golpeando un mandril o tapón situado en el extremo inferior del tubo, con un martillo accionado desde la superficie.

Los principales tipos de martillos existentes son:

 De caída libre: Consiste en un peso que se desliza sobre una guía, el cual es levantado mediante un cable y dejado caer libremente.

 De acción simple: Consiste en un peso que se desplaza dentro de un armazón, el cual se levanta por efecto de una presión producida por vapor o aire comprimido que actúa en su extremo inferior. Cuando el peso alcanza determinada altura, se corta la presión del vapor o aire comprimido y el peso cae.

 De acción doble (o diferencial): Similar al anterior, pero adicionalmente la caída del peso es impulsada con presión de vapor o aire comprimido que actúa en la parte superior.

 Diesel: En el martillo Diesel el peso es un pistón, que al caer comprime el aire en un cilindro en el cual se inyecta combustible Diesel, produciéndose la explosión que impulsa el pilote hacia abajo y el pistón hacia arriba.

Vibratorio: Consiste de pares de masas excéntricas que giran en sentidos opuestos. El martillo vibratorio se coloca fijo sobre la cabeza del pilote, al que le transmite una vibración que lo hace penetrar.

Frecuentemente el hincado de pilotes se combina con inyección de agua (jetting) para facilitar la penetración del pilote. La inyección se efectúa a través de tuberías incorporadas dentro de la sección en los pilotes de concreto prefabricado o sujetas exteriormente en caso de pilotes de madera o tubulares de acero. A través de estas tuberías se inyecta agua a alta presión, que sale por la punta del pilote erosionando el suelo ubicado debajo y luego asciende por la superficie exterior del pilote rompiendo la fricción lateral.

La inyección de agua se usa en especial en arenas, en las que el hincado produce compactación, lo que puede ocasionar esfuerzos de hincado excesivos o falso rechazo antes de la profundidad requerida; y con pilotes de madera o concreto prefabricado que son los más susceptibles a dañarse por hincado fuerte.

La inyección de agua debe utilizarse con precauciones, ya que erosiona el suelo bajo la punta del pilote y reduce considerablemente la fricción lateral, efectos que deben ser considerados en los cálculos de la capacidad de carga de los pilotes; por esta razón sólo se debe utilizar inyección cuando haya sido especificada por el proyectista.

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