incado de pilotes

7/21/2019 incado de pilotes

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ING. MARISSA DEL CARMEN AVILA CABRERA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA

INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE SUELOS APLICADA

EQUIPO N 4

ESCOBEDO TZAB FRANCISCO

CAAMAL DZUL JOSE GERARDO

VAZQUES ALVAREZ MIGUEL

GRANIEL LEON RUDI

PACHECO SANTOYO ALBERTO

CAMPOS HAAS DIDIER

ITM INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITM

PILOTES DE PUNTA HINCADOS AL GOLPE

Los pilotes de punta, en especial, se apoyan en estrato de suelo resistente, cuyoespesor y caractersticas han de ser cuidadosamente verificados en todas partes,

pues cambios no previstos en espesor y resistencia han sido causa de numerosas

fallas.

Algunas veces se ha dicho errneamente que un pilote de punta es un elemento

estructural que trabaja como una columna, transfiriendo la carga de su cabeza a la

punta, apoyada en el estrato resistente o en roca.

Sin embargo, la eperiencia ha demostrado que las fallas propiamente

estructurales en los pilotes son tan raras, que no deben ser consideradas como unevento posible en el dise!o, no puede presentarse pandeo por falta de

confinamiento lateral, a"n en los pilotes hincados en los suelos m#s blandos.

La capacidad de carga de un pilote de punta depende eclusivamente de las

caractersticas del suelo en el que se apoya y del #rea de su seccin recta.

Antiguamente era costumbre hincar los pilotes hasta que ya no era posible

introducirlos a mayor profundidad bajo golpes de un martillo autorizado por la

pr#ctica. $ste criterio era conocido como criterio de rechazo para la hinca de

pilotes, este criterio es muy defectuoso y puede inducir a graves errores detrascendencia. %omo por ejemplo que cualquier sobrecarga que el pilote reciba o

cualquier disminucin de resistencia en el suelo a lo largo del tiempo, podr#n

hacer penetrar al pilote en un estrato resistente delgado que, sin embargo,

hubiera presentado buenas condiciones en el momento de la hinca.

La necesidad de llevar pilotes a profundidades de desplante previamente elegidas

y correspondientes a estratos de plena garanta en lo que se refiere a apoyo,

plantea el problema de atravesar estratos de cierta resistencia, que dificultan la

hinca, sin llegar a garantizar un apoyo permanente. %uando estos estratos son de

naturaleza friccionante suele ser de buen resultado ayudar la hinca a golpes con lainyeccin de agua a presin.


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$n figura se muestran algunos dispositivos de inyeccin tpicos.

Los inyectores son tubos de & a '.& cm de di#metro, con estrechamiento en su

etremo. (ara inyeccin a trav)s de arena debe preverse un gasto del orden de

*,+++*min por pilote, con presiones de agua del orden de *+-gcm.en materiales

m#s gruesos ambas cifras pueden crecer considerablemente.

$n el mejor arreglo, los chiflones /inyectores de agua0 deben salir lateralmente y

dirigidos ligeramente hacia arriba.

1recuentemente se ha dicho que la inyeccin de agua no es efectiva para

atravesar mantos de arcilla o de suelos finos pl#sticos en general. Sin embargo se

han dado buenos resultados, siempre que en torno al pilote no se cierre el espacio

que permita la salida del agua hacia el eterior.

$s preciso se!alar que la operacin de la inyeccin debe suspenderse por lo

menos un metro sobre el nivel de desplante definitivo del pilote, pues de otro modo

se corre el riesgo de aflojar el nivel de apoyo, disminuyendo su resistencia.

%uando se hincan pilotes en arcillas blandas pueden ocurrir varios problemas, loscuales dependiendo del caso pueden solucionarse con el rehincado de los pilotes

o con la preecavacin, el cual se realiza con multitud de herramientas rotatorias,

este m)todo es ecelente para evitar las dificultades emanadas de la dureza del

material por atravesar.


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PILOTES DE FRICCIN HINCADOS AL GOLPE

Se denomina pilotes de friccin a aquellos que est#n totalmente embebidos enmaterial blando, de modo que su resistencia proviene total o casi totalmente de la

adherencia que se desarrolla en el fuste, en el caso de suelos cohesivos o de la

friccin entresuelo y pilote, en el caso de suelos friccionantes.

La hinca de estos pilotes en arcilla blanda produces remoldeo, que disminuye su

resistencia al esfuerzo cortante, sin embargo con el paso del tiempo la resistencia

se va recuperando.

Los valores de la resistencia final del suelo son, por lo menos del mismo orden de

la resistencia inicial y a"n pueden ser mayores, debido a la consolidacin que seinduce durante la disipacin de las presiones neutrales.

La capacidad de carga de pilotes de friccin no pueden calcularse con el uso de

frmulas din#micas, para calcular la capacidad de carga de pilotes de friccin en

arcilla banda hay dos procedimientos practicables2 a partir de los par#metros de

resistencia al esfuerzo cortante del suelo o a partir de los datos de una prueba de

carga.

$n arcillas blandas saturadas la adherencia entre el fuste del pilote y la arcilla es

igual a la cohesin de )sta, calculada en prueba r#pida o a"n con base en una

prueba de compresin simple.es conveniente reducir este valor a la mitad para

efectos de dise!o, lo que equivale a utilizar un factor de seguridad de dos. As, si

fa es la adherencia entre pilote y suelo se tiene2 fa3c3qu a la falla o bien

fa3c3qu4 como valor de trabajo una vez estimada la adherencia, la capacidad

total del pilote se obtiene multiplicando aquella por el #rea de pilote embebido.

5omlinson ha propuesto, con base en numerosas pruebas, los valores de la

adherencia de la tabla 67*, comparada con la adherencia en diferentes arcillas.


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La estimacin de la capacidad de carga de los pilotes por friccin hincados enarenas es un problema pr#cticamente no resuelto en el campo terico. algunos

autores suponen que la friccin lateral sigue una ley lineal a lo largo del fuste,

aumentando la friccin con la profundidad8 epresan dicha friccin como una

fraccin de la presin normal por eso propio del suelo que eista en un nivel

determinado.

$n la figura por ejemplo, se recogen eperiencias en modelos de pilotes, hechas

por 1lorentin, L9:eriteau y 1arhi, en las que se puede verse la ley de distribucinde la friccin se aparta de la lineal en gran medida, si bien, en este caso se acerc

a ella cada vez m#s, seg"n la carga sobre el pilote se aproim a la de falla.

Adem#s, se ha visto que las resistencia de un pilote por friccin lateral en arena

vara con muchos factores e influencia muy difcil de cuantificar en un caso dado,

de los que los principales son la compacidad y otras caractersticas del suelo, la


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITMposicin del suelo, la posicin del nivel fre#tico y las perturbaciones que se

induzcan sobre el pilote, como son la hinca de otros, nuevas ecavaciones, etc.

PILOTES COLADOS EN EL LUGAR

$isten una gran variedad de pilotes que se construyen directamente en el lugar

en que definitivamente van a cumplir su cometido8 pilotes que no se construyen en

otra parte para despu)s ser hincados a golpes hasta su posicin definitiva.

;en)ricamente se denomina a estos pilotes colados en el lugar o pilotes colados

in situ.$stos pilotes se distinguen y clasifican por los procedimientos que sirven

para construirlos8 )stos son sumamente variados y comprenden la ecavacin de

perforaciones, ademadas o no, que despu)s se rellenan de concreto8 gatos que

hacen penetrar los ademes a presin8 chiflones que permiten hacer llegar los

trabajos al nivel deseado.

PILOTES COMPUESTOS

Se denomina pilotes compuestos a aquellos constituidos por dos materiales,

seleccionados siempre entre madera, concreto y acero. 5ambi)n caen dentro de

esta denominacin los pilotes de concreto formados por una parte precolada y otra

colada en el lugar.

%uando se use de madera para formar pilotes ha de tenerse en cuanta que las

fluctuaciones del nivel fre#tico, con perodos alternados de humedecimiento y

secado, son sumamente perjudiciales8 en cambio un pilote de madera siemprebajo el nivel fre#tico se conserva en forma ecelente.

Los pilotes compuestos de acero suelen tener de este material el tramo de punta,

con lo que se logra una mayor facilidad de penetracin en terrenos duros8 las

puntas de acero suelen entonces ser de seccin :.

OTROS TIPOS DE PILOTES DE CONCRETO

Se tratan en esta seccin de pilotes que no corresponden a las t)cnicas descritascon anterioridad, es decir que ni son hincados a golpes, ni colados en el lugar.


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PILOTES DE ACERO

Se llaman as a los pilotes en el que el acero es el material b#sico o el "nico. Se

construyen usualmente con secciones de tubo o con secciones :.

Los pilotes de acero de seccin tubular se colocan en el terreno hinc#ndolos o

presion#ndolos y pueden tener su punta tapada o ser abiertos. Lo pilotes suelen

rellenarse con concreto una vez que alcanzaron la profundidad de desplante.

Los tubos de seccin tubular son buenos para soportar cargas grandes, ahorrando

as muchos pilotes en estructuras pesadas en que se estudian como solucin

alternativa a los pilotes de concreto usualmente.

Los pilotes de acero de seccin :, debido a su peque!a #rea transversal y a su

gran resistencia son adecuados para penetrar materiales duros, en los que otros

tipos de pilotes daran problemas de hincado.

Friccin negativa. Pilte! "e cntrl

$iste un problema muy com"n en las cimentaciones piloteadas de punta, cuando

se presenta una estratigrafa b#sicamente formada por un cierto espesor

comprensible, subyacido por el estrato resistente de apoyo y cuando dicho manto

comprensible tiende a disminuir de espesor por alg"n proceso de consolidacin

inducido.

$n este caso de estribos de puentes en los que el estrato comprensible disminuye

de espesor y se consolida por el peso de los terraplenes de acceso8 tambi)n es

caso de algunos valles en los que el bombeo para fines agrcolas induce la

consolidacin.

Los pilotes de punta, apoyados en un estrato no consolidable y resistentepermanecen comparativamente fijos, respecto a los suelos blandos que se en

junta, tendiendo que bajar a lo largo de su fuste. $sta tendencia induce esfuerzos

de friccin en el fuste de los pilotes. Si estas cargas no han sido tomadas en

cuenta en el dise!o, puede llegar el colapso del pilote por penetracin en el estrato

resistente. $n el mejor de los casos, cuando los pilotes aguantan la sobre carga, la


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITMestructura apoyada sobre los pilotes parecen emerger sobre la superficie del

terreno, con lo que f#cilmente producir# da!os a estructuras vecinas.

Aun en el caso en la que la friccin negativa no induzca falla y sea resistida, f#cil

es comprender que su efecto es mal)fico, pues ocupa una buena parte de la

capacidad de carga del pilote, que est# soportando al suelo circunvecino y no

carga "til.

$n un pilote de borde, la sobrecarga podr# ser mayor, por razones obvias y este

efecto pueden aun acentuarse m#s aun pilote de esquina, teni)ndose como lmite

"nicamente el valor de la adherencia entresuelo y pilote a lo largo de todo el fuste

del mismo. (or ello, si el estrato resistente en susceptible de alguna cedencia, el

pilote de esquina ser# el que m#s asentamientos pueda presentar, seguido de los

de borde, quedando los mnimos hundimientos en las zonas interiores del #rea

piloteada. $sto da lugar a una distribucin de asentamientos opuesta en la que se

tendra en una cimentacin por superficie, fleible, bajo carga uniforme. Si la

cimentacin tiene rigidez y los pilotes est#n slidamente unidos a ella en sucabeza, el efecto diferencial negativa en las esquina y bordes pueden llegar a

hacer que los pilotes en esas zonas trabajen a tensin en su parte superior.

L.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITMpilote sobre el estrato resistente se ha olvidado8 si el estrato resistente es de

naturaleza friccionante, esta disminucin de la presin efectiva conlleva una

disminucin de la resistencia al esfuerzo cortante y de la capacidad de carga y, por

lo tanto propicia la penetracin del pilote en el estrato de apoyo.

La necesidad de controlar la carga en los pilotes y los asentamientos diferenciales

y totales de la estructura llevaron al investigador =. ;onzales 1lores, a sudifundida idea de los (ilotes de %ontrol.

$stos son, en esencia, pilotes de punta del tipo que atraviesa libremente la

cimentacin, sobre cuya cabeza se coloca un puente unido a la losa de

cimentacin de la estructura2 este puente consiste en una vigueta de acero

anclada a la losa con tornillos largos de acero. La unin entre la cabeza del pilote

y la vigueta del puente se establece con un dispositivo formado por

superposiciones sucesivas de placas delgadas de acero y sistemas de cubos

peque!os en una madera con caractersticas esfuerzo7deformacin especial.


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$l mecanismo arriba descrito tiene como finalidad hacer trabajar al pilote a la

carga que se desee, claro est#, siempre inferior a la carga de falla. %ada cubo de

madera tiene una gr#fica esfuerzo7deformacin con un rango pl#stico amplio.


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%uando se alcanza su carga de falla pl#stica previamente determinada, puede

garantizarse que el cubo est# transmitiendo una cierta carga fija a la cabeza delpilote, para un amplio rango de deformacin en el cubo conocido la carga que se

desea que tome el pilote, bastara dividir ese valor entre la carga de falla del cubo

de madera para determinar el nuero de cubos que han de colocarse por capa,

entre dos placas de acero.

$l objetivo fundamental de los pilotes de control que la estructura baje

simult#neamente con la superficie del suelo. La carga transmitida por la estructura

es tomada por parte del suelo y parte por los pilotes. Si la estructura tiende a bajar

m#s aprisa de parte de lo que hace la superficie del suelo/ se supone que el suelo

est# bajando por alg"n proceso de consolidacin independientemente, porejemplo el bombeo en el caso de la %uidad de =)ico0, los pilotes se har#n

trabajar a mayor carga, aumentando el n"mero de cubos por capa, con los que se

alivia la parte de carga transmitida directamente al suelo y se frena el descenso

relativo de la estructura2 recprocamente, si la estructura tiende a emerger

respecto al terreno, los pilotes se har#n trabajar a menor carga, disminuyendo el


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITMn"mero de cubos de madera por capa, de modo que la estructura transmitida m#s

carga del suelo, con que su asentamiento ser# acelerado.

Si la estructura desciende de modo no uniforme, con asentamiento diferencial, las

t)cnicas arriba descritas podr#n aplicarse a diferentes zonas del #rea de

cimentacin, con lo que es posible igualar los asentamientos.

La aplicacin de las t)cnicas descritas eige, desde luego, un numero de pilotes

adecuados en la cimentacin2 con poco pilotes la estructura se hundir#

irremediablemente, ya que los pilotes no podr#n sobrepasar su carga de falla8 por

otra parte, si el n"mero de pilotes es ecesivo, puede llegar a suceder que la

estructura emerja aun cuando en la cabeza de los pilotes no se apliquen carga.

Gr#$! "e $ilte!

$l comportamiento de un grupo de pilotes aislado, tanto en lo que respecta a

capacidad de carga, con lo que se refiere a asentamientos. Si en el caso de un

pilote solo, que se ha venido tratando hasta ahora en este captulo, las

incertidumbres del dise!o son grandes todava, en el caso de una agrupacin de

pilotes que constituyan una cimentacin real, estas incertidumbres son tan

mayores, que puede decirse que todo el conocimiento terico del que hoy se

dispone no pasa de ser un marco de referencia que sirva para encasillar

debidamente el criterio y la eperiencia del proyectista, que juegan un papel

decisivo todava en lo logro de los buenos resultados pr#cticos.

$n pilotes de punta apoyados en roca firme, no subyacida por ning"n sustrato

compresible, la capacidad de carga de un grupo de pilotes es igual a la suma da

las capacidades de carga de los pilotes individuales, siempre y cuando el

espaciamiento entre pilotes sea tal que la hinca de uno de ellos no interfiera con

sus vecinos ya hincados2 esta interferencia pueden ser haci)ndoles perder el

apoyo por levantamiento originado por el suelo que se desplaza en la hinca, o por

interaccin material de un pilote contra otro, por desviacin durante el hincado. $n

la pr#ctica suele considerarse como espaciamiento mnimo razonable el de o >

di#metros, medidos a centro a centro entre los pilotes. Los problemas de

interferencia se eliminan pr#cticamente usando pilotes pre ecavado, algunos de

cuyos tipos se describen en este captulo.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MRIDA ITM$n pilotes de punta apoyados en estratos resistentes no rocosos, pero no

subyacidos por estratos compresibles, la capacidad de carga del grupo es tanto

m#s parecida al caso anterior cuando m#s firme y rgido sea el apoyo2 en general,

para los estratos comunes en que se apoyan pilotes de punta, pueden decirse que

la capacidad de carga de un conjunto de pilotes es similar en la que se obtiene

multiplicando la carga soportada por un pilote individual por el n"mero de pilotes.

:ay autores que opinan que un conjunto de pilotes pueden tener mayor capacidad

?ue la que deduce del valor correspondiente a un pilote individual8 la razn es que

se supone que el conjunto de pilotes trabaja como una pila equivalente que tuviera

las dimensiones de dicho conjunto. @tros autores, por el contrario, suponen que

en ocasiones la capacidad del grupo es algo menor que la obtenida al multiplicar

la carga de un pilote por el n"mero de ellos.

Si debajo de un estrato de apoyo hay suelos blandos compresibles, la capacidad

de carga de los pilotes est# limitada por la capacidad de carga del estrato blando y

sobre todo los asentamientos que en este caso aumentan considerablemente con

el ancho del #rea piloteada.

o hay un m)todo que pueda considerarse satisfactorio para calcular los

asentamientos de una cimentacin piloteada, apoyado en un estrato bajo el que

haya suelos compresibles. $l m)todo de la estructura aplicada en la punta de los

pilotes, como cargas uniformemente repartida en el #rea piloteada.

La dificultad estriba en evaluar los esfuerzos que lleguen al manto compresibledesde el estrato de apoyo. $l procedimiento m#s conservador ser# suponer una

distribucin de esfuerzos con la teora suponer una distribucin de esfuerzos con

la teora de Boussinesq y con ella calcular los asentamientos en la forma tratada

en el captulo >. $n pilotes de friccin, el efecto de grupo m#s importante en los

que se refiere a la capacidad de carga es la posibilidad de una falla de la

cimentacin en conjunto.


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La posibilidad de esta falla estriba en la que la resistencia por adherencia y friccin

en el #rea lateral de la prisma de altura L, envolvente de los pilotes, sea menor

que la suma de la resistencia de todos los pilotes considerados individualmente. Si

n es el n"mero de pilotes en la cimentacin, pel permetro de cada uno, ( el

permetro del conjunto y fa es la adherencia entre pilote y suelo, supuesta igual a

la resistencia al esfuerzo cortante del material, el peligro de falla de conjunto

dejara de ser crtico si se cumple la desigualdad2

npLfa C (faL

De donde

np C (


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Lo que epresado en palabras da lugar a la conocida regla pr#ctica de que no hay

riesgo dominante de falla de conjunto siempre y cuando el permetro ocupa por los

pilotes sea mayor o igual que la suma de los permetros de los pilotes individuales.

$n lo que se refiere a asentamientos de grupos de pilotes de friccin, puede

decirse que no guardan ninguna relacin con el asentamiento de un pilote aislado.

$n general, el asentamiento de una cimentacin piloteada con pilotes de friccin

es menor que el que se tendra si la misma carga se aplicase al nivel de la cabeza

de los pilotes, directamente sobre la misma #rea que se pilotea. (or supuesto que

pueden imaginarse casos que en la regla anterior no valga o que, inclusive, se

invierta8 por ejemplo, si la estratigrafa comprende una costra potente dura, bajo la

que hay suelo muy blando, el efecto de los pilotes, al transmitir esfuerzos

directamente al suelo blando es contraproducente y se origina fuertes

asentamientos, quiz# mayores que los que se tendran sin pilotes. la razn por la

que los pilotes de friccin producen menor asentamiento que las cargassuperficiales es doble8 por un lado, los pilotes transmiten una parte substancial de

la carga a zona profundas, en las que por haber presin inicial, el material es

menos compresible8 en segundo lugar, al repartir la carga a lo largo de toda la

fuste, el nivel del mayor esfuerzo transmitido al suelo es menor que si la carga se

transmitiera con una zapata.


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5ampoco eiste un m)todo cientfico convincente para calcular los asentamientos

en grupos de pilotes de friccin8 las reglas que eisten para ello est#n

prefabricadas de modo que lleguen a resultados que sean razonables de acuerdo

con la eperiencia de que se dispone8 despu)s se les proporciona una aparienciam#s o menos formal, que permita asociarlas con m#s o menos )ito a una teora

admitida. Algunas de esas reglas se eponen a continuacin.

?uiz#s el m)todo m#s etendidos para los fines pr#cticos es el debido ha 5erzaghi

y (ec-, seg"n el cual la carga tomada por los pilotes puede considerarse aplicada

en el tercio inferior de los mismos, como uniformemente repartida en el #rea

piloteada, calculando el acercamiento de ese nivel hacia abajo, como si no eiste

pilote alguno8 ello implica la suposicin de que el espesor de suelo

correspondiente a los dos tercios superiores de los pilotes no se consolidan. Los

propios autores presentan este m)todo como los que ellos llaman una solucinaproimada. La mayora de los casos, la estimacin por este procedimiento resulta

conservadora8 es decir, los asentamientos reales son menores que los calculados.

(recisamente por esta razn, algunos autores han propuesto considerar la carga

uniforme equivalente aplicada al nivel de la punta de los pilotes, con lo que se

reduce el espesor de material consolidable y se obtiene asentamientos menores.

Si el grupo de pilotes atraviesa arcilla blanda, pero penetra algo en un estrato de

otra arcilla m#s firme, es razonable colocar la carga uniforme equivalente aplicada

al nivel de la punta de los pilotes, calculando el asentamiento en el espesor de

arcilla m#s firme, de nivel de la punta hacia abajo8 esto equivale pr#cticamente haconsiderar un grupo de pilotes de punta desplantados en la arcilla m#s firme.

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