Capitulo Pilotes

Universidad de Los AndesFacultad de IngenieríaDepartamento de Vías

Fundaciones

Capitulo PilotesTipos

Prof. Silvio Rojas

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Fundaciones

I.- INTRODUCCIÓN

Lo presentado en estas notas, es tomado de las referenciasespecializadas, tratando de darle el manejo y la utilidad a las diferentesinvestigaciones hechas referente a los sistemas de fundación profunda.Se ha respetado, como los autores han tratado el tema, y solamentese ha complementado la información con las diferentes exposiciones,se ha complementado la información con las diferentes exposiciones,tratando de tener un material con amplia información.

Aquí se está presentando una primera parte de este amplio tema, y lorestante se irá agregando a está página.

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Fundaciones

Un pilote se define como un elemento estructural de gran esbeltez, quesoporta cargas axiales y laterales, y el cual puede sufrir cierta flexión, aúnestando rodeado del suelo sobre el cual se hinca o se construye.

I. GENERALIDADES

Peck, Hasen y Thornburn (2003), enel capítulo 12, expresa “Los pilotesel capítulo 12, expresa “Los pilotesson miembros estructurales con unárea de sección transversal pequeña,comparada con su longitud, yusualmente se instalan utilizando unapiloteadora que tiene un martinete oun vibrador. A menudo se hincan engrupos o en filas, conteniendo cadauno suficientes pilotes para soportar lacarga de una sola columna o muro.

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La fig. 1, muestra algunos casos donde se requiere el uso delos pilotes. Estos casos son:

Fig. 1.- Condiciones para la utilización de pilotes. (a) Estrato blando. (b) Estrato de gran espesor de arena poco densa. (c) Estrato blando ó (c) Estrato blando ó arena poco densa donde el pilote debe resistir flexión. (d) Suelo expansivo. (e) Estructura sometida a fuerza de subpresión. (f) Pilotes soportando estribos ó torres.

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1.Capa de arcilla altamente compresible. Aquí los pilotestransmiten la carga a la capa de roca subyacente al estratode arcilla (ver fig. 1a).

La capacidad del pilote a soportar cargas, en estecaso estará aportada casi en su totalidad por la punta delpilote o del grupo de pilotes.pilote o del grupo de pilotes.

La fig.1b, muestra el pilote embebido en un estratode arena (que se considera suelta o de medianamentedenso), y donde el pilote no alcanza un material de mayorresistencia o consistencia que la arena.

La capacidad de carga del pilote, estará aportadapor la resistencia friccionante que se produce entre la arenaque rodea el pilote y el fuste del mismo.

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La fig. 1c, muestra que el pilote estásometido a una fuerza horizontal (ejemplo: en el casode estribos de puntes construidos sobre un grupo depilotes ó fundaciones de estructuras altas, sujetas afuerzas de viento y sísmicas, de magnitudconsiderable), además de la carga vertical.

En este caso el pilote como elemento estructural,debe resistir la flexión generada por está fuerza horizontal.Aquí el suelo de fundación del pilote sigue siendo unaarena (suelta, medianamente densa) ó arcilla ó sueloestratificado fino ó suelo granular.estratificado fino ó suelo granular.

La fig. 1d, muestra el caso en que el pilote atraviesa un suelo expansivo, y se apoya en suelo granular.Si el suelo expansivo está en contacto con el pilote, almomento que aumente de volumen tratará de ejercer unafuerza contraria a la carga que soporta los pilotes, lo cual sepuede interpretar como favorable.

Sin embargo si la expansión no es uniforme en todoslos grupos de pilotes que están trabajando como sistema defundación, entonces puede ocurrir distorsiones en losas y vigasapoyadas en los cabezales de los pilotes. Prof. Silvio Rojas

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La fig. 1e, ilustra la acción del agua como fuerza desubpresión, lo cual actúa contraría a la acción de las fuerzasaxiales de la carga que debe soportar el pilote. En este casoel pilote puede estar sometido a fuerzas de extracción queel suelo debe resistir por fricción.

Este caso puede presentarse en lasfundaciones de estructuras, tales como torres de

Este caso puede presentarse en lasfundaciones de estructuras, tales como torres detransmisión, plataformas de estructuras cerca de la costay losas de basamento por debajo del nivel del agua,están sujetas a fuerzas de subpresión. Los pilotesalgunas veces, son usados para esas fundaciones, demanera de resistir las fuerzas de empuje del agua.

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La fig. 1f, presenta el uso de pilotes parala construcción de los estribos de un puente, dondelos primeros metros de suelo donde estánfundados los pilotes no se tomarán en cuentacomo suelo útil para la capacidad de carga delpilote.

II.- TIPOS DE PILOTES Y SELECCIÓN.

El tipo de pilote usado comosistema de fundación,depende

Tipo de carga que debe soportar

De las condiciones del subsuelo

Del nivel de agua presente en elsuelo.

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Los pilotes puedenser divididos en lassiguientescategorías:

Pilotes de acero

Pilotes deconcreto

Pilotes demadera

Pilotescompuestos.

Fig. 2.- Valores promedios de la capacidad portante de los diferentes tiposde pilotes.

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II.1.- PILOTES DEACERO

II.1.1.- LOS PILOTES DE SECCIÓN EN H

II.1.2.- PILOTES DE TUBOS

Son usualmente preferidos debido a que elespesor del alma y el de las alas sonLOS PILOTES

DE SECCIÓNEN H

Son usualmente preferidos debido a que elespesor del alma y el de las alas sonrelativamente pequeños, lo cual favorece lapenetración en la masa de suelo, produciendo elmínimo desplazamiento, levantamiento y presiónlateral.

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Aspectos positivos

Alta resistencia en lapunta

Recomendables cuandose requerido atravesarcapas de suelo duro opara que penetren enroca medianamentemeteorizada.

El área de la seccióntransversal de estospilotes es pequeña,

Facilita la hinca a travésde vetas durascementadas, troncos demadera, capas finas deAspectos positivos

de los pilotes H: pilotes es pequeña,con una altaresistencia a ladeformación

madera, capas finas deroca parcialmentemeteorizada.

Pueden penetrar tambiéngravas densas, rocablanda.

Las cargas de trabajo varían de 40 a 150toneladas. Pueden soportar cargas hasta él limiteelástico del acero.

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Se han colocado perfiles H de 35.5 cms (14

Aspectos positivosde los pilotes H:

Se han usado perfiles de ala ancha de hasta91.5 cms (36 plg) de altura.

La longitud la limita solamente el hincadorequerido, por tanto son fácilmente manejable conrespecto al corte y extensión de la longitud.

Se han colocado perfiles H de 35.5 cms (14plg) y con longitudes que superan los 90 m(300 pies) de longitud.

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Aspectosdesfavorablesde los pilotes H:

Son relativamenteflexibles

Se desvían o tuercenfácilmente si encuentranpiedras grandes o bolos.

Algunos pilotes H se handesviado tanto que suspuntas han resbaladosobre el estratoresistente en vez depenetrar en él.

El suelo se empaqueta entre las alas de perfil

El área de rozamiento corresponde al perímetro delrectángulo que circunscribe al pilote, y no lacorrespondiente al perímetro total de la sección del pilote.

Los pilotes H resisten por fricción, en planos paralelos alalma de la sección que pasa por las aristas exteriores delas alas y por fricción contra el metal en las carasexteriores de las alas.

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Aspectosdesfavorablesde los pilotes H:

La corrosiónreduce el áreaefectiva de lasección transversal.

En la mayoría de los suelos essuficiente dejar un margen paracorrosión de 1.25 a 2.50 mm,porque la dura película decorrosión protege al pilote defuturos ataques.

Para su protección se le aplicaunrevestimiento libre de solventes,formulado en base a resinasepóxicas y poliamínicosepóxicas y poliamínicosespeciales, impermeable al aguade mar y al agua dulce, que poseagran resistencia mecánica asolicitaciones de abrasión eimpacto.

Estos revestimientos no se dañan fácilmente por el hincado del pilote.

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En suelosfuertementeácidos como losrellenos y la

Aspectosdesfavorables

En estos casos la proteccióncatódica o la inyección de

rellenos y lamateria orgánica yen el agua de mar,la corrosión esmucho más seria

desfavorablesde los pilotes H:

concreto son necesarios paraimpedir el deterioro del pilote.

Suelos que tienen un PH mayor a 7 no son tancorrosivos.

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Empalme de los pilotes H

Los pilotes de acero, pueden empalmarse mediante soldadura o mediante pernos.

La Fig. 3a, al empalmehecho con soldadura,donde dos perfiles H,sean unidos mediantedos pedazos de láminas

Fig. 3.- Empalmes y puntas de refuerzo en pilotes de acero. (a) empalme hecho con soldadura. (b) empalme mediante pernos.

dos pedazos de láminasde acero soldadas aambos perfiles, consoldadura continua

La fig. 3b, muestra la uniónde dos perfiles H, mediantepernos y planchas de acero

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Fig. 4.- Nomenclatura usada en la tabla 1

Ixx: Momento de inercia alrededor del eje x

Iyy: Momento de inercia alrededor del eje y

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Tabla 1a.- Sección comunes de pilotes de sección H (unidades SI)Designación,

tamaño (mm) x Peso (KN/m)

Profund.d1

(mm)

Area de sección

(m2 x 10-3 )

Espesores de las alas y del alma ω (mm)

Ancho de las alasd2 (mm)

Momento de inercia(m4 x 10-6)

Ixx Iyy

HP 200 x 0.52 204 6.84 11.30 207 49.50 16.80

HP 250 x 0.834 254 10.80 14.40 260 123 42

HP 250 x 0.608 246 8.00 10.60 256 87.50 24

HP 310 x 1.226 312 15.90 17.50 312 271 89

HP 310 x 1.079 308 14.10 15.49 310 237 77.50

HP 310 x 0.912 303 11.90 13.10 308 197 63.70

HP 310 x 0.775 299 10.00 11.05 306 164 62.90

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HP 310 x 0.775 299 10.00 11.05 306 164 62.90

HP 330 x 1.462 334 19.00 19.45 335 370 123

HP 330 x 1.264 329 16.50 16.90 333 314 104

HP 330 x 1.069 324 13.90 14.50 330 263 86

HP 330 x 0.873 319 11.30 11.70 328 210 69

HP 360 x 1.707 361 22.20 20.45 378 508 184

HP 360 x 1.491 356 19.40 17.91 376 437 158

HP 360 x 1.295 351 16.80 15.62 373 374 136

HP 360 x 1.060 346 13.80 12.82 371 303 109

Tabla 1b.- Sección comunes de pilotes de sección H (sistema ingles)

Designación, tamaño (in) x Peso (lb/ft)

Profundidadd1(in)

Area de sección

(in2)

Espesores de las alas y del alma ω (in)

Ancho de las alasd2 (in)

Momento de inercia(in4)

Ixx Iyy

HP 8 x 36 8.02 10.60 0.445 8.155 119 40.3

HP 10 x 57 9.99 16.80 0.565 10.225 294 101

HP 10 x 42 9.70 12.40 0.420 10.075 210 71.70

HP 12 x 84 12.28 24.60 0.685 12.295 650 213

HP 12 x 74 12.13 21.80 0.610 12.215 570 186

HP 12 x 63 11.94 18.40 0.515 12.125 472 153

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HP 12 x 63 11.94 18.40 0.515 12.125 472 153

HP 12 x 53 11.78 15.50 0.435 12.045 394 127

HP 13 x 100 13.15 29.40 0.766 13.21 886 294

HP 13 x 87 12.95 25.50 0.665 13.11 755 250

HP 13 x 73 12.74 21.60 0.565 13.01 630 207

HP 13 x 60 12.54 17.50 0.460 12.90 503 165

HP 14 x 117 14.21 34.4 0.805 14.89 1220 443

HP 14 x 102 14.01 30.00 0.705 14.78 1050 380

HP 14 x 89 13.84 26.10 0.615 14.70 904 326

HP 14 x 73 13.61 21.40 0.505 14.59 729 262

PILOTESDE TUBOS

Pueden ser hincados en el suelo con suextremo cerrado o abierto.

En la mayoría de los casos, estos pilotes sehincan con el extremo inferior cerrado por unaplaca plana o una punta cónica. La placa planaes más económica y tiende a formar una puntacónica de suelo a medida que se hinca el pilote.

También unas planchas formando una X, soldadasal extremo del tubo, ayudan al pilote a penetrar

Fig 3.- (d) punta dehincado plancha. (e)punta de hincadocónica.

También unas planchas formando una X, soldadasal extremo del tubo, ayudan al pilote a penetrargravas, capas cementadas y capas de roca.

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PILOTESDE TUBOS

Los tubos circularescon extremo inferiorabierto, seemplearán cuandoes esencial undesplazamientomínimo del suelo.

En este caso el suelo que vapenetrando en el tubo, debeextraerse a ciertos intervalospara impedir que seempaqueten como unaespecie de tacos y hagan queel pilote se hinque como siestuviera cerrado en la punta.

Una vez que lospilotes se han La resistencia del pilotepilotes se hanhincado, bien seacon los extremoscerrados o abiertos,se rellenan conhormigón

La resistencia del pilotecomo elementoestructural estarádeterminada por lacontribución del aceroque conforma el tubo y elconcreto.

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PILOTESDE TUBOS

Se han hincado tubos desde 27.3 cm (10.75”) dediámetro externo y paredes de 4.8 mm (0.188”)de espesor, hasta 91.4 cm (36”) de diámetro yparedes de 12.7 mm (0.5”) de espesor, concapacidad de 50 ton hasta 200 ton. Laslongitudes están limitadas por el equipo de hinca;se han colocado pilotes de tubo hasta 60m (200fts) de largo.

Aspectos positivosde los pilotescirculares de tubo:

Son ligeros, fáciles de manipular e hincar y sepueden cortar y empalmar fácilmente.

Son más rígidos que los pilotes H y no sedesvían tan fácilmente cuando encuentran unobstáculo.

Pueden inspeccionar interiormente después dehincados y antes de colocar el hormigón.

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Aspectosdesfavorables de lospilotes detubo

La corrosión reduce el área efectiva de lasección transversal.

Extracción del material de fondo cuandoson se hincan abiertos.

Si el hincado no escentrado, parte delperímetro donde

Un martillo descentradoformará una especie decordón en el extremo del tubodonde golpea el martillo, y eltubo se inclinará.pilotes de

tubocirculares:

perímetro donderecibe la mayorenergía, seplastifica másrápidamente,formándose unaespecie de cordónen el borde.

tubo se inclinará.

El pilote se puede rajar o sedeforma longitudinalmente.

Los pilotes de tubo, deben serhincados de manera que lamasa debe golpearperpendicularmente sobre elcentroide de la sección.

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En una obra donde se hincaronen arcilla 161 Km de pilotes detubo de 27.3 cm (10.75 plg) dediámetro y calibre de 6.3 mm(0.25 plg) y con longitudes hastade 49 m (160 pies).

Se encontró que los tubos deacero fabricados en frío con el0.22 por ciento de carbono y el0.6 por ciento de manganesoeran los que mejor se hincaban.Estos pilotes pueden soportarhasta 60 ton ó más

Empalme de los pilotes de tubo

La fig. 3c, presenta el casotípico de empalme parapilotes circulares, donde elempalme se realizamediante un anillo metálicoque se suelda en ambosextremos de los tubos.

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Tabla Nº 2a.- Sección de pilotes de tubo (sistema SI)

Diámetroexterior(mm)

Espesor dela pared

(mm)

Area deacero(cm2)

Diámetroexterior(mm)

Espesor dela pared

(mm)

Area deacero(cm2)

219 3.17 21.5 406 4.78 60.3

219 4.78 32.10 406 5.56 70.1

219 5.56 37.30 406 6.35 79.80

219 7.92 52.7 457 5.56 80

254 4.78 37.5 457 6.35 90

254 5.56 43.6 457 7.92 112

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254 5.56 43.6 457 7.92 112

254 6.35 49.4 508 5.56 88

305 4.78 44.9 508 6.35 100

305 5.56 52.3 508 7.92 125

305 6.35 59.7 610 6.39 121

610 7.92 150

610 9.53 179

610 12.79 238

Tabla Nº 2b- Sección de pilotes de tubo (sistema ingles)Diámetroexterior

(in)

Espesor dela pared

(in)

Area deacero(in2)

Diámetroexterior

(in)

Espesor dela pared

(in)

Area deacero(in2)

8 5/8 0.125 3.34 16 0.188 9.34

8 5/8 0.188 4.98 16 0.219 10.86

8 5/8 0.219 5.78 16 0.250 12.37

8 5/8 0.312 8.17 18 0.219 12.23

10 0.188 5.81 18 0.250 13.94

10 0.219 6.75 18 0.312 17.34

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10 0.219 6.75 18 0.312 17.34

10 0.250 7.66 20 0.219 13.62

12 0.188 6.96 20 0.250 15.51

12 0.219 8.11 20 0.312 19.30

12 0.250 9.25 24 0.250 18.70

24 0.312 23.20

24 0.375 27.80

24 0.500 36.90

II.2.- PILOTES DE CONCRETO

II.2.1.- PILOTES PREFABRICADOS

II.2.2.II.2.2.II.2.2.II.2.2.---- PILOTES DE PILOTES DE PILOTES DE PILOTES DE CONCRETO CONCRETO CONCRETO CONCRETO FABRICADOS "IN FABRICADOS "IN FABRICADOS "IN FABRICADOS "IN SITU" SITU" SITU" SITU"

IIIIIIII....2222....2222....1111....---- PILOTESPILOTESPILOTESPILOTESDEDEDEDE CONCRETOCONCRETOCONCRETOCONCRETOVACIADOSVACIADOSVACIADOSVACIADOS CONCONCONCONCAMISASCAMISASCAMISASCAMISAS NONONONORECUPERABLESRECUPERABLESRECUPERABLESRECUPERABLES....

II.2.2.2.- PILOTESDE CONCRETOVACIADOS ENVACIADOS ENOBRA CONCAMISASRECUPERABLES.

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PILOTES PREFABRICADOS

El fuste de los pilotes prefabricados de concreto, son de sección: Circular, cuadrada y octagonal

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PILOTES PREFABRICADOS

Sus anchos o diámetros más pequeñostienen de 20 a 30 cm de ancho y songeneralmente sólidos

Los de dimensiones mayores, son sólidos o huecos para reducir el peso.

Las longitudes corrientes de los pilotes sólidospequeños varían entre 15 y 18 m y para los piloteslargos, huecos, se puede llegar hasta 60 m.

La carga típica para los pilotes pequeños esta entre30 y 50 toneladas y para los pilotes grandes hastamas de 200 toneladas.

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PILOTES PREFABRICADOS

Se usan principalmente en construcciones marinas y puentes

Aquí la durabilidad bajo condiciones severas de intemperie es importante

Aquí los pilotes seextienden fuera de lasuperficie del terrenocomo una columna sinsoporte lateral.

En este ultimo caso elEn este ultimo caso elrefuerzo se proporcionade acuerdo con sucondición de columna.

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PILOTES PREFABRICADOS

Los pilotesprefabricadotambiénpueden serpresforzados.

Usando cables de presfuerzo deacero de alta resistencia. Laresistencia última de esos cableses de aproximadamente 260 Ksi= 260000 lb/in2 (» 1800 MN/m2= 18000 kg/cm2).

En los pilotes presforzados, durante el colado los cables se pretensan entre 130 – 190 ksi (» 900 – 1300 MN/m2 = 13000

Después del curado, los cablesse recortan produciéndose asíuna fuerza de compresión en lasección del pilote.

900 – 1300 MN/m2 = 13000 kg/cm2) y se vierte concreto alrededor de ellos.

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El uso delpretensadopermite

PILOTES PREFABRICADOS

Tener la resistencia necesaria conparedes de espesoresrelativamente delgados

Pilotes huecos de 140 cm dediámetro y paredes de 10 cmsde espesor, similares a los tubosde hormigón, generalmente sehan usado cuando se hahan usado cuando se harequerido gran rigidez y altacapacidad de carga.

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PILOTES PREFABRICADOS

Los pilotespostensados

Están formados por dovelasanulares de unos 5 m de largo,que se van acoplando hastaalcanzar la longitud necesaria.

El ensamblaje se completapasando los cables que sepostensan, a través deconductos longitudinalesespecialmente preparadosespecialmente preparadosantes del vaciado.

El número de cables a usardepende de las dimensionesdel pilote

Una vez colocados los cables,se anclan en un extremo y setesan por el otro mediantegatos.Prof. Silvio Rojas

Cuando se ha alcanzado latensión adecuada, generalmentehasta 0.7Fu, se anclan en elextremo libre y se retiran losgatos.

PILOTES PREFABRICADOS

Los pilotespostensados

A continuación se inyectamortero coloidal de cementoen los conductos del cable,hasta que endurece.hasta que endurece.

Por último se retiran losanclajes de ambosextremos. La longitud totalque pueden alcanzar es de60 m con diámetro de 1 a1.5 m.

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Aspectos positivos de los

Su duración es prácticamente ilimitada y no lesafecta la presencia del nivel freático.

Pueden construirse de las dimensiones deseadas yadaptar la armadura resistente para soportar laflexión y el corte, desarrollado durante sumanipulación y transporte, la carga vertical y elmomento flexionante causado por la carga lateral.

Pueden trabajar por punta o por fricción, y tambiénse utilizan como anclajes de obras terrestres opositivos de los

pilotes prefabricados:

se utilizan como anclajes de obras terrestres omarítimas, con la requerida inclinación.

Pueden hincarse sin peligro de rotura.

El espesor de las paredes del anillo no superageneralmente los 15 cm.

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El uso de los pilotesprefabricados estalimitado por dosfactores:

Son relativamente pesados si se les comparacon otros pilotes de tamaño similar.

Es dificultoso cortarlos si resultan demasiado largos y es aun más difícil empatarlos para aumentar su longitud

La tabla Nº 3, da información adicional sobre pilotes de concretopresforzado con secciones transversales cuadradas y octogonales.

S: Sección cuadrada

O: Sección octogonal

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La tabla Nº 3: Información de pilotes de concreto presforzado Forma delapila

D(mm)

Area de laseccióntransversalCm2

Perímetro (mm)

Número guayas Fuerza dePreesfuerzoefectivomínimo(KN)

Módulo desección(m3 x 10-3)

Capacidad de carga dediseño (KN)

Diámetro12.7 mm

Diámetro11.1 mm

Resistencia del concreto(MN/m2)

34.5 41.4

S 254 645 1016 4 4 312 2.737 556 778

O 254 536 838 4 4 258 1.786 462 555

S 305 929 1219 5 6 449 4.719 801 962

O 305 768 1016 4 5 369 3.097 662 795

S 356 1265 1422 6 8 610 7.489 1091 1310

O 356 1045 1168 5 7 503 4.916 901 1082

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O 356 1045 1168 5 7 503 4.916 901 1082

S 406 1652 1626 8 11 796 11.192 1425 1710

O 406 1368 1346 7 9 658 7.341 1180 1416

S 457 2090 1829 10 13 1010 15.928 1803 2163

O 457 1729 1524 8 11 836 10.455 1491 1790

S 508 2581 2032 12 16 1245 21.844 2226 2672

O 508 2136 1677 10 14 1032 14.355 1812 2239

S 559 3123 2235 15 20 1508 29.087 2691 3232

O 559 2587 1854 12 16 1250 19.107 2231 2678

S 610 3658 2438 18 23 1793 37.756 3155 3786

O 610 3078 2032 15 19 1486 34.791 2655 3186

PILOTES DE CONCRETO FABRICADOS "IN SITU"

PILOTES DE CONCRETO VACIADOS CON CAMISAS NO RECUPERABLES.

PILOTES DE CONCRETO VACIADOS EN OBRA CON CAMISAS RECUPERABLES.

Son los que más se usan para cargas entre 30 y 60toneladas.

Se construyen hincando un tubo de acero en elterreno con ayuda de un mandril colocado

PILOTES DE CONCRETO VACIADOS CON CAMISAS NO RECUPERABLE.

terreno con ayuda de un mandril colocadodentro del tubo. Cuando el tubo alcanza laprofundidad apropiada, se retira el mandril y eltubo se llena con concreto.

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PILOTES DE CONCRETO VACIADOS CON

Son especiales para compactar terrenosgranulares sueltos, resistiendo la carga porfricción lateral.

Generalmente el tubo que sirve de molde nocumple funciones estructurales o resistentes, sinoque evita que el suelo esté en contacto directo conel concreto del pilote.

Usualmente camisa metálica es delgada, y seoxida y desintegra, por lo cual su colaboración enla resistencia del pilote no se toma en cuenta.VACIADOS CON

CAMISAS NO RECUPERABLE.

la resistencia del pilote no se toma en cuenta.

Generalmente no se refuerzan, porque están encompresión cuando soportan cargas verticales;sin embargo, si el pilote va a estar sometido atracción o flexión, se puede reforzar con barrascolocando estas antes de verter el hormigón.

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Pilotes Pilotes Pilotes Pilotes escalonadosescalonadosescalonadosescalonados

Se construyen con sucesivas dovelas cilíndricas deláminas corrugadas de acero

Cada tramo tiene una longitud de 1.5 a 2.4 m, ydiámetros variables en 1” con respecto al tramo sucesivo,disminuyendo de dimensiones hacia abajo

Los elementos se colocan roscados ente si, obteniéndoseun conjunto de forma telescópica de diámetro decrecientecon la profundidad.

Se usa en longitudes hasta de 29m (96 pies) ycargas de 40 a 75 toneladas, dependiendo deldiámetro de la punta.

El diámetro mínimo en la punta es de 22 cms (8 5/8 plg),pero se pueden usar puntas de diámetro hasta 34 cms (133/8 plg) empezando el pilote con tramos cilíndricosmayores.

El pilote se hinca con un mandril que no queda ajustado altubo y que empuja contra la punta del pilote y el anillo quese forma en la unión de cada tramo.

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Pilotes Raymon estándar .

Pilotes Raymon estándar; son tubos cónicosde pared delgada

Dentro del tubo se coloca mandril que ajustaperfectamente a las paredes

El tubo está formado por una lámina de acerocorrugada en espiral, que incrementa lafricción entre el suelo y el pilote.

Luego de hincado, se retira el mandril y seLuego de hincado, se retira el mandril y sevacía el concreto.

Puede colocarse o no armadura de refuerzo.

El diámetro de la punta es de 20 cm,incrementando 3.3 cm por metro de longitud,hasta el extremo superior, pudiendo alcanzarlos 15 m de profundidad.

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Pilotes Raymon estándar .

Tiene algunas ventajas:

Fácil penetración por su forma cónica.

Incremento de la resistencia friccionante porla forma corrugada de la camisa.

El aislado del concreto con relación al suelo defundación, evita la acción desintegrante quepuede sufrir el concreto.

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Pilote que se conforma con un tubo metálico recuperable con chapa corrugada

Es un pilote que se conforma con un tubometálico de 30 a 40 cm de diámetro, unido auna punta de concreto muy resistente, dediámetro algo mayor al tubo,

Se hinca al suelo hasta la profundidadnecesaria.

La energía de hinca se concentraprincipalmente en la punta.

Cuando el pilote ha penetrado suficientementeen el suelo, se introduce en él un cilindro dechapa corrugada, que se une al extremoinferior.

Luego se vacía el concreto fresco a medidaque se extrae el tubo exterior.

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Son pilotes de tubo de acero recto, que serellenan de concreto una vez que se hanhincado y con previa extracción del materialdentro del tubo.

Pilote que se conforma con un tubo metálico no recuperable

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Pilotes de camisas de acero pérdidas ( sistema Franki)

Son pilotes de camisas de acero pérdidas,hincados por medio del sistema Frankiconvencional.

Al terminar la hinca, el tubo se rellena conconcreto ampliando la base del mismo (segúnpilotes Franki, los pilotes hincados que ellosconstruyen, no tienen base ensanchada).

El bulbo de concreto expandido se formaEl bulbo de concreto expandido se formadejando caer un martillo sobre el concretofresco.

Los pilotes entubados pueden alcanzarlongitudes considerables, por medio de lasoldadura progresiva de elementos de tubos.

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Tabla Nº 4.- Descripción de tipos de pilotes con camisas no recuperables.

FiguraFiguraFiguraFigura Nombre del PilotesNombre del PilotesNombre del PilotesNombre del Pilotes Tipo de AdemanoTipo de AdemanoTipo de AdemanoTipo de Ademano

Profundidad usual máxima Profundidad usual máxima Profundidad usual máxima Profundidad usual máxima del pilotedel pilotedel pilotedel pilote

(pies)(pies)(pies)(pies) (metros)(metros)(metros)(metros)

A Raymond Step-Taper Ademe corrugado delgado, cilíndrico 100 30

B Raymond estándarAdeme de acero, delgado,

ahusado e hincado con madril

130 40

C Westernm ademano Ademe de lámina delgada 100-130 30-40

D Monotube o Unión MetalTubo sin costura o Armco

Ademe de tubo de acero recto 160 50

E Franki con pedestal ademano Ademe de lámina delgada 100-130 30-40

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Aspectos positivos:

Se pueden inspeccionar después de colocadosy comprobar su rectitud, antes de verter elconcreto.

Estos pilotes son fáciles de cortar, si resultan largoso aumentar su longitud durante la hinca soldándolesotro tubo.

El tubo de entibación impide que el agua y el suelose mezclen con el concreto fresco, con lo cual seestará seguro que el fuste tendrá una calidaduniforme.uniforme.

Son de gran resistencia y durabilidad.

Aspectosdesfavorables:

Dificultad de empalmar después de fraguado

Algunas veces los tubos de paredes delgadas sedañan durante la hinca por obstrucciones que loscortan o que estiran las corrugaciones, lo cual reducesu resistencia o puede plegarse debido a la presiónlateral muy elevada que se desarrolla en las arcillaresistentes y las arenas densas.Prof. Silvio Rojas

PILOTES DECONCRETOVACIADOS EN

Son pilotes sin tubo de entibación.

Se construyen hincando previamente unacamisa recuperable.

Luego de alcanzar la profundidad prevista, sevacía concreto dentro del tubo y a su vez seva extrayendo el mismo.

Para la hinca y extracción de la camisa serequieren equipos pesados.

VACIADOS ENOBRA CONCAMISASRECUPERABLES

Resultan económicos, solamente en trabajos que por sumagnitud justifiquen estos gastos iniciales de equipo.

Es apropiado para suelos de arenas sueltas?? y arcillasfirmes, porque en estos casos la presión lateral que sedesarrolla no comprime el concreto fresco que no estaprotegido.

Longitudes comunes de estos tipos de pilotes, es de18m (60 pies) y cargas de 30 a 75 toneladas.

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PilotesPilotesPilotesPilotes simplessimplessimplessimples

Tubo de acero de 2 cm de espesor

Diámetro de 40 a 60 cm

La cabeza del tubo está protegida por unsombrerete de acero, para evitar que losgolpes del martillo lo deterioren.

La punta de avance del pilote esta formada poruna punta tipo de caimán o una punta removiblede fundición

En el caso de la punta de fundición, ésta queda

Fig. 7.- Pilotes Simples. (a)Punta tipo de caimán. (b) Puntaremovible de fundición. (c) Fasesde construcción.

En el caso de la punta de fundición, ésta quedapérdida en el fondo de la perforación.

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PilotesPilotesPilotesPilotes simplessimplessimplessimples

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Proceso

El tubo se hinca en el suelo por percusión hasta el rechazo, con un martillo de aproximadamente 2 ton.

A medida que se va vaciando el concreto, se vaextrayendo simultáneamente el tubo forma.

El concreto fresco vaciado, se va compactando con

PilotesPilotesPilotesPilotes simplessimplessimplessimples

Procesoconstructivode pilotessimples

El concreto fresco vaciado, se va compactando conla ayuda de un pisón.

Si se coloca armadura, se debe introducir la mismaantes del concreto.

El bulbo se genera, llenando el tubo de concreto,levantándolo 1 m de altura aproximadamente, yluego volviéndolo a hincar, lo cual presiona elconcreto que ya ha salido del tubo.

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Esto se repite, hasta que en el fondo de laperforación se haya apisonado el volumen deconcreto que produzca el bulbo previsto en eldiseño (El bulbo en la base, incrementa laresistencia por punta.)

Procesoconstructivode pilotessimples

El concreto usado para la construcción de estebulbo es semiseco, al cual se le puede agregaarena y grava, luego de su vaciado en el fondo.

Una vez construido el bulbo, se termina el fuste del pilote, de la forma normal ya indicada.

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Pilotes express

Son construidos con camisas de 50 cm a 60 cmde diámetros y de unos 15 m de altura

El tubo tiene untapón de concretode forma cónica yde 1 m de altura,fuertementede 1 m de altura,fuertementeadherido a la parteinterna del tubo.

El tapón, impide que el suelo y el agua penetren dentro del tubo, durante la hinca.

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Pilotes express

El tubo penetra en el suelo, con el uso de un martillode 0.5 a 1 ton, que golpea la cabeza de un vástago omandril que va dentro del tubo o camisa.

El mandril, lo conforma un perfil de acero de secciónH, el cual tiene soldado en el extremo inferior unapunta de acero tronco cónica de unos 25 cm dediámetro.

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Proceso de construcción de los pilotes Express.

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El perfil de acero golpea un segundo pistón concéntrico con la punta tronco cónica del mandril, ubicado y por encima del tapón de concreto,

ProcesoProcesoProcesoProcesoconstructivoconstructivoconstructivoconstructivo

está conectado ala cabeza delmandril mediantecables.

La punta de acero golpea el tapón de concreto,arrastrando la camisa hasta la profundidad necesaria.

ProcesoProcesoProcesoProcesoconstructivoconstructivoconstructivoconstructivo

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ProcesoProcesoProcesoProcesoconstructivoconstructivoconstructivoconstructivo

Cuando se alcanzala profundidad prevista, secomienza a verter concreto fresco, que desciendepor el espacio que existe entre las pared interna deltubo y el mandril.

El mandril comienza a levantarse, y por tanto el tubo, con la ayuda de la conexión hecha con las guayas al extremo inferior del tubo, permitiendo así la salida del ProcesoProcesoProcesoProceso

constructivoconstructivoconstructivoconstructivopermitiendo así la salida del concreto al fondo del pilote donde está el tapón.

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ProcesoProcesoProcesoProcesoconstructivoconstructivoconstructivoconstructivo

Con el levantamiento y caída, en forma alternada delmandril (desconectando las guayas de la cabeza delmandril).

Se presiona el concreto fresco dentro del tubo, que lo obliga a salir y

Si el pilote Express es armado, el espacio interno de la armadura debeser lo suficientemente grande para el desplazamiento del mandril (eneste caso segundo pistón concéntrico a la punta tronco cónica delmandril, no debe existir; la camisa se debe extraer por otros medios).

que lo obliga a salir y presionar contra el tapón y las paredes del suelo en contacto con el concreto.

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PilotesPilotesPilotesPilotesFrankiFrankiFrankiFranki

Es un pilote hincado y vaciado en sitio, con camisarecuperable y base ensanchada. Estos pilotes alcanzan los30 m de longitud y pueden soportar entre 100 y 800 toncada uno.

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PilotesPilotesPilotesPilotesFrankiFrankiFrankiFranki

Es un pilote hincado y vaciado en sitio, con camisarecuperable y base ensanchada. Estos pilotes alcanzan los30 m de longitud y pueden soportar entre 100 y 800 toncada uno.

Se hinca un tubo molde mediante un pisón de 1.8 ton a 5ton de peso, en caída libre de 8 m a 10 m.

El pisón golpea un tapón de material granular o concretoseco muy resistente que se encuentra en el extremo inferiordel tubo (ver fig. 9a, fig 9b, fig. 9c). El pisón desarrolla unadel tubo (ver fig. 9a, fig 9b, fig. 9c). El pisón desarrolla unaenergía de impacto entre 15 a 50 ton-m por golpe.

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Fig. 9.- Fases de ejecución de un pilote Franki

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PilotesPilotesPilotesPilotesFrankiFrankiFrankiFranki

Luego se chequea el rechazo cuando se alcanza laprofundidad prevista que debe tener el pilote, según lafórmula Holandesa empleada para pilotes Franki, que seexpresa como:

( ) CSQP

NHPR

⋅⋅+⋅⋅≤

2

donde:

R: Rechazo máximo admisible en mm.R: Rechazo máximo admisible en mm.

P: Peso del pisón en toneladas.

Q: Peso del tubo molde en toneladas.

N: Número de golpes del pisón

H: Altura de caída del pisón en mm

C: Carga de servicio del pilote

S: Factor de seguridad

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PilotesPilotesPilotesPilotesFrankiFrankiFrankiFranki

Si el rechazo es satisfactorio, se expulsa el tapón con golpesde pisón y sujetando al mismo tiempo el tubo molde pormedio de guayas (fig. 9d).

Luego se construye el bulbo con golpes del pisón y el vertidosucesivo de concreto semi-seco. Cuando el suelo defundación ya no admite más concreto, provocará un ligeroascenso del tubo, dándose por terminado la construcción dela “base ensanchada”. Las dimensiones del bulbo dependedel suelo donde se apoya el pilote. Usualmente para elbulbo, se inyecta un metro cúbico de concreto.

Luego se coloca la armadura de refuerzo (barraslongitudinales unidas entre si por medio de un zunchado enespiral soldado a las mismas).

Se continúa con la construcción del fuste del pilote (fig. 9e),golpeando progresivamente cantidades limitadas deconcreto, algo más húmedo que el anterior. Durante estaoperación se alza en una pequeña magnitud el tubo molde.Siempre debe mantenerse una cantidad suficiente deconcreto en el tubo molde para no permitir la penetracióndel agua o barro dentro del tubo.

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