II. INFORMACIN DISPONIBLE1. concepto de pilotes

Los pilotes son elementos estructurales hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentacin en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales. Los pilotes de extraccin, perforados y hormigonados in situ, constituyen una de las soluciones clsicas de cimentacin a los problemas planteados bien por baja capacidad portante del terreno o bien por la necesidad de soportar grandes cargas transmitidas por la estructura a cimentar.2. CARACTERISTICAS- Los pilotes perforados y hormigonados in situ, normalmente capacitados para absorber combinaciones de esfuerzos verticales, horizontales y momentos flectores (por ejemplo, en estructuras de puentes), pueden soportar esfuerzos de flexin, como es el caso de contenciones de tierras mediante pilotes en lnea (pantallas de pilotes).- Pueden emplearse prcticamente en todo tipo de terrenos, con los tiles de perforacin adecuados.- Se sitan aislados o en grupos, en diferentes disposiciones.- Sus dimetros oscilan entre 450 y 2.200 mm, dependiendo del tipo de perforacin, con profundidades mximas del orden de los 60 m. bajo pedido pueden estudiarse la disposicin de maquinaria que permita afrontar dimetros y profundidades mayores.3. tipos de pilotes3.1 Primeros PilotesEs el tipo de pilote ms antiguo, normalmente demadera, y se invent para hacer cimentaciones en zonas con suelo hmedo, con elnivel freticoalto o inundadas. Eran de madera, troncos sencillamente descortezados y su capacidad portante se basaba, bien llegando a un capa del terreno suficientemente resistente, bien por rozamiento del pilote con el terreno.3.2 Pilotesin situCuando el mtodo constructivo consiste en realizar una perforacin en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocar un armado en su interior y posteriormente se rellenar con hormign.Por la forma de ejecucin del vaciado, se distinguen bsicamente dos tipos de pilotes: los de extraccin y los de desplazamiento. Un pilote de extraccin se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactndolo. 3.2.1 Pilote in situ de desplazamiento con azuche (CPI-2)Se usa como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, despus de atravesar capas blandas. Tambin como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia

Figura 1. Hinca de tubera con azuche.

3.2.2 Pilote in situ de desplazamiento con tapn de gravas (CPI-3)Usado como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia

Figura 2. Hinca de tubera con tapn de graba.

3.2.3Pilote in situ de extraccin con entubacin recuperable (CPI-4)Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metlico a modo de encofrado), que evita que se derrumbe la excavacin. Una vez completado el vaciado, y segn se va hormigonando el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada nuevamente. Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. Tambin como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prcticamente homogneo.

Figura 3. Pilote con entubacin recuperable.3.2.4Pilote in situ de extraccin con camisa perdida (CPI-5)Se ejecuta por el mismo sistema del tipo in situ de extraccin con entubacin recuperable, con la diferencia de que la camisa metlica no se extrae, sino que queda unida definitivamente al pilote.Usualmente como pilotaje trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y siempre que se atraviesen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo de agua y en algunos casos con capas de terreno coherente blando; cuando existan capas agresivas al hormign fresco. La camisa se utilizar para proteger un tramo de los pilotes expuesto a la accin de un terreno agresivo al hormign fresco o a un flujo de agua. La longitud del tubo que constituye la camisa ser tal que, suspendida desde la boca de la perforacin, profundice dos dimetros por debajo de la capa peligrosa. Figura 4. Pilote con entubacin perdida.

3.2.5Pilote in situ perforado sin entubacin con lodos tixotrpicos (CPI-6)Es un pilote de extraccin, en el que la estabilidad de la excavacin se confa a la accin de lodos tixotrpicos. Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Cuando se atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.

Pilote perforado sin entubacin, con uso de bentonitaImagen:sud-chemie.com.au

Figura 5. Pilote con lodos.3.2.6Pilote in situ barrenado sin entubacin (CPI-7)Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro. Tambin como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme prcticamente homogneo o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos de las paredes

Figura 6. Pilote barrenado sin entubacin.3.2.7Pilote in situ barrenado y hormigonado por tubo central de barrena (CPI-8)Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Tambin como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos de compacidad o consistencia media, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistenciaSe trata de pilotes por desplazamiento de las tierras por medio de una barrena continua. Posteriormente se ejecuta el hormigonado por bombeo por el tubo tubo central existente en el interior de la barrena.Este sistema resulta apropiado para suelos blandos e inestables y con presencia de agua. La armadura se introduce una vez perforado y hormigonado el pilote, por lo que genera el inconveniente de que debido a la densidad del hormign, la longitud de armado no supera los 7,00-9,00m.

Figura 7. Pilote de barrena continua.

3.3Pilotes hincadosConsiste en introducir elementos prefabricados de hormign similares a postes de luz o secciones metlicas por medio de piloteadoras en el suelo.Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente "hincados" en el piso a base de golpes de "martinete", esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato resistente y se produzca el "rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por "punta", o de llegar a la profundidad de diseo, en caso de ser un pilote que trabaje por "friccin".3.4Pilotes prefabricadosPueden estar construidos con hormign armado ordinario o con hormign pretensado.Los pilotes de hormign armado convencional se utilizan para trabajar a compresin; los de hormign pretensado funcionan bien a traccin. 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 30cm x 30cm o 45cm x 45cm. Tambin se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Estn compuestos por dos armaduras: una longitudinal con cuatro varillas de 25mm de dimetro, y otra transversal compuesta por estribos de varilla de 8mm de seccin como mnimo. La cabeza del pilote se refuerza mediante cercos con una separacin de 5cm en una longitud de un metro. La punta va reforzada con una pieza metlica especial para facilitar la hinca.4. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOLos pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinacin de rozamiento lateral oresistencia por fustey resistencia a la penetracin oresistencia por punta. Ambas dependen de las caractersticas del pilote y del terreno, y la combinacin idnea es el objeto del proyecto. Para un pilote circular, hormigonadoin situy apoyado cuya punta inferior est sobre un estrato de resistencia apreciable lacarga de hundimientovienen dada por:

Donde:, altura y dimetro del pilote., sobrecarga [kN/m2] sobre la base de cimentacin del pilotaje., peso especfico del terreno y coeficiente de rozamiento terreno-pilote. presin admisible sobre el estrato en que se apoya la punta del pilote.Cabe sealar que, como en todo trabajo relacionado con laingeniera geotcnica, existe cierto grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que buena parte de la investigacin que se viene desarrollando en este campo tiene que ver con mtodos que permitan hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas. El mtodo ms obvio aunque el ms costoso es hacer una prueba de cargaEn muchos casos las teoras que permiten estimar laresistencia de fustey laresistencia de puntason de tipo emprico. Es decir, son el resultado de un anlisis estadstico del comportamiento de ciertos pilotes en determinadas condiciones de terreno. Por lo tanto, es sumamente importante conocer el origen y las condiciones bajo las cuales determinadas frmulas de clculo son vlidas.5. PRECAUCIONES CONSTRUCTIVAS5.1Colocacin de hormignin situLa distancia mnima entre la piloteadora y la colocacin del hormign debe ser especificada. Se han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen efectos contrarios sobre el hormign fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones de perforacin y las de vaciado es considerado como satisfactorio.La camisa, cascarn, tubo o tubera, debe ser inspeccionado justo antes a rellenarlo con hormign y debe estar libre de material extrao y no contener ms de diez centmetros de agua, a menos que se utilice el mtodotremiepara introducir hormign. El hormign debe ser vertido en cada perforacin o camisa sin interrupcin. Si es necesario interrumpir el proceso de vertido de hormign por un intervalo de tiempo tal que endurezca el hormign, se deben colocar dovelas de acero en la zona superior hormigonada del pilote. Cuando el vaciado se suspende, todas la rebabas debe ser retiradas y la superficie del hormign debe ser lavada con unalechadafluida.5.2Vaciado con el mtodotremieEl mtodotremie, de llenado por flujo inverso, se usa para verter hormign a travs de agua, cuando la perforacin queda inundada. El hormign se carga por tolva o es bombeado, en forma continua, dentro de una tubera llamadatremie, deslizndose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie. El fondo deltremiese debe cerrar con una vlvula para prevenir que el hormign entre en contacto con el agua. Eltremiellega hasta el fondo de la perforacin antes de iniciarse el vertido del hormign. Al principio, se debe elevar algunos centmetros para iniciar el flujo del hormign y asegurar un buen contacto entre en hormign y el fondo de la perforacin.Como eltremiees elevado durante el vaciado, se debe mantener dentro del volumen del hormign, evitando el contacto con el agua. Antes de retirar eltremiecompletamente, se debe verter suficiente hormign para desplazar toda el agua y el hormign diluido.Para vaciar el agua deltremiese puede utilizar una pelota de goma, o un tapn de corcho.

6. SISTEMA DE EJECUCINLas fases de ejecucin de un pilote perforado y hormigonado in situ son bsicamente tres:a) realizacin de la perforacinb) colocacin de la armadurac) colocacin del hormignLas caractersticas del terreno (estratigrafa, nivel fretico, etc.) condicionan la tipologa y el sistema de perforacin: rotacin en seco, rotacin con entubacin recuperable, al amparo de lodos tixotrpicos y por ltimo con cuchara bivalva y trpano.La eleccin del mtodo viene determinado fundamentalmente por el terreno a perforar y por la economa de la obra, teniendo en cuenta tambin otra serie de factores como puede ser el entorno de la misma

DESCRIPCIN DE LOS MTODOS: APLICACIONESA. Rotacin en secoAplicaciones: En terrenos establesCaractersticasPerforacin sin vibracionesDimetros usuales: 450-2200 mm1. Perforacin con hlice2. Limpieza del fondo con cazo, si procede.3. Colocacin de la armadura.4. Hormigonado con tubo tremie.5. Pilote terminado.

B. Rotacin con lodosAplicacionesEn todo tipo de suelos susceptibles de estabilizarse con lodos bentonticosCaractersticasPerforacin sin vibracionesDimetros usuales: 650-2200 mm1. Perforacin con hlice o cazo estabilizando la perforacin con lodo.2. Limpieza del fondo con cazo, o Air lift y cambio de lodo contaminado si procede.3. Colocacin de la armadura.4. Hormigonado con tubo tremie y recuperacin del lodo (desarenado).5. Pilote terminado.

C. Rotacin con entubacin recuperableAplicacionesEn todo tipo de suelos (salvo grandes bolos o bloques) perforacin sin vibraciones.CaractersticasMnimos consumos de hormign.Dimetros ms usuales: 650-2000 mm1. Excavacin con cazo o hlice conteniendo las paredes de la perforacin mediante tubera metlica recuperable.2. Colocacin de la armadura.3. Hormigonado con tubo tremie.4. Extraccin simultanea de la tubera de revestimiento.5. Pilote terminado.

D. Pilotes realizados con cuchara y entubacin recuperableAplicacionesEn todo tipo de suelos, incluyendo grandes bolos o bloques y rellenos totalmente heterogneos (puertos, escombreras, etc.)CaractersticasPosibilidades de grandes longitudesDimetros usuales: 1250-2000 mm

1. Excavacin con cuchara y trpano, conteniendo las paredes de la perforacin con tubera metlica recuperable.2. Colocacin de la armadura.3. Hormigonado del pilote mediante tubo tremie.4. Entubacin simultnea de la tubera de revestimiento.