Cimentacion de pilotes_jose

ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 1

UPN TRABAJO DE ESTRUCTURAS

INTEGRANTE: CERDAN MUÑOZ JOSE

PROFESOR:

ING: ERLYN SALAZAR HUAMAN

Curso: ESTRUCTURAS Y CARGAS

TEMA:

CIMENTACION CON PILOTES

AÑO:

2015


RESUMEN

En el siguiente trabajo, en el desarrollo de Estudios Geotécnicos con

Fines de Cimentación Profunda, es necesario considerar métodos que

ayuden a que el tiempo empleado en el análisis y diseño de

cimentaciones sea el menor posible, tal que los costos de inversión sean

mucho menores a los beneficios, que son obtener resultados de mayor

confiabilidad. En el desarrollo de Estudios Geotécnicos con Fines de

Cimentación Profunda, es necesario considerar métodos que ayuden a

que el tiempo empleado en el análisis y diseño de cimentaciones sea el

menor posible, tal que los costos de inversión sean mucho menores a

los beneficios, que son obtener resultados de mayor confiabilidad, para

calcular la capacidad de carga axial de pilotes hincados, perforados y

excavados. Para el empleo de estos programas es importante elaborar

el perfil estratigráfico del suelo a partir de apropiados estudios

geotécnicos. Así mismo, establecer la cota del terreno, el nivel

superficial del pilote y el nivel freático. Una vez determinados los

parámetros de diseño, se define la base de datos, ingresando también el

tipo de cimentación, la longitud y la geometría del pilote. Bajo la carga de

trabajo se verificará que el asentamiento del suelo esté dentro los

valores tolerables (2.54 cm.) para un factor de seguridad apropiado,

caso contrario se modificará la geometría del pilote y se volverá a correr

el programa. En el desarrollo del artículo se presentan los métodos, las

condiciones para usar los programas y su aplicación en el diseño de la

cimentación de puentes. Los resultados obtenidos por los diferentes

programas serán comparados para dar las conclusiones y

recomendaciones finales. Para el empleo de estos programas es

importante elaborar el perfil estratigráfico del suelo a partir de

apropiados estudios geotécnicos. Así mismo, establecer la cota del

terreno, el nivel superficial del pilote y el nivel freático. Una vez

determinados los parámetros de diseño, se define la base de datos,

ingresando también el tipo de cimentación, la longitud y la geometría del

pilote. Bajo la carga de trabajo se verificará que el asentamiento del

suelo esté dentro los valores tolerables (2.54 cm.) para un factor de

seguridad apropiado, caso contrario se modificará la geometría del pilote

y se volverá a correr el programa. En el desarrollo del artículo se

presentan los métodos, las condiciones para usar los programas y su

aplicación en el diseño de la cimentación de puentes. Los resultados

obtenidos por los diferentes programas serán comparados para dar las

conclusiones y recomendaciones finales.


ABSTRACT:

In this paper, the development of Geotechnical Purposes of Deep

Foundations, consider methods that help the time spent on analysis and

design of foundations as small as possible, so that the investment costs

are much lower the benefits, which are getting most reliable results. In

developing Geotechnical Purposes of Deep Foundations, you consider

methods that help the time spent on analysis and design of foundations

as small as possible, so that the investment costs piles. For the use of

these programs it is important to develop the stratigraphic soil profile

from appropriate geotechnical studies. Also, set the height of the terrain,

the surface level of the pile and the water table. After determining the

design parameters, the database is defined, also entering the foundation

type, length and geometry of the pile. Under the workload it verifies that

the soil settlement is within the tolerable values (2.54 cm.) For an

appropriate safety factor, otherwise the geometry of the pile shall be

amended and re-run the program. In developing the methods presented

article, the conditions for using the programs and their implementation in

the design of the bridge foundations. The results obtained by the different

programs will be compared to give the final conclusions and

recommendations. For the use of these programs it is important to

develop the stratigraphic soil profile from appropriate geotechnical

studies. Also, set the height of the terrain, the surface level of the pile

and the water table. After determining the design parameters, the

database is defined, also entering the foundation type, length and

geometry of the pile. Under the workload it verifies that the soil

settlement is within the tolerable values (2.54 cm.) For an appropriate

safety factor, otherwise the geometry of the pile shall be amended and

re-run the program. In developing the methods presented article, the

conditions for using the programs and their implementation in the design

of the bridge foundations. The results obtained by the different programs

will be compared to give the final conclusions and recommendations.are

much lower than the benefits, which are obtain most reliable results to

calculate the axial load capacity of driven, drilled and excavated

Key words: Piles, foundation


INTRODUCCION

El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para

superar las dificultades de la cimentación de estructuras en suelos

blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentación más común en los

edificios eran zapatas continuas, y sólo si el terreno era incapaz de

soportar las presiones que ejercían las zapatas, se usaban pilotes. El

diseño de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o

simplemente dejado a la divina providencia. En sus inicios, los pilotes

eran todos de madera por su abundancia y su fácil maniobrabilidad, así

que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en forma

abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta

manera, la capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de

la madera y su capacidad de soportar el peso del martillo sin astillarse.

Es así que en un principio se crearon reglas primitivas mediante las

cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al

golpe de un martillo de peso y altura de caída conocidos. Como el tipo

de estructura de esa época no sufría grandes asentamientos, no surgió

otro material que lo reemplace.

Conforme el costo de las cimentaciones piloteadas toma importancia,

surge la necesidad de determinar un número de pilotes que no fuese

mayor que el necesario para proporcionar seguridad a la estructura; se

llega entonces a especulaciones teóricas que dan por resultado fórmulas

de hinca, aunque posteriormente se determina que éstas adolecían de

grandes defectos, haciéndose usual determinar la carga admisible del

pilote ejecutando ensayos de carga sobre un pilote de prueba y

determinando el número de pilotes mediante el cociente de la división de

la carga total entre la carga admisible por pilote. Algunas estructuras

resultaron satisfactorias, sin embargo, otras fallaron, de lo cual se

deduce que el asentamiento de una cimentación no está

necesariamente relacionado con el asentamiento de un pilote de prueba,

aún cuando la carga por pilote fuese igual a la carga del pilote de

prueba. De cualquier forma, es necesario conocer la capacidad de carga

de un pilote porque forma parte de la información para desarrollar un

proyecto de cimentaciones piloteadas. Para tener una cabal

comprensión del comportamiento de pilotes, se debe conocer todos los

tipos de pilotes y los métodos de instalación existentes. El diseño y la

construcción de cimentaciones piloteadas es un campo de la mecánica

de suelos en la que se requiere el criterio de un ingeniero que no se

confíe en el discutible valor de una fórmula y que sepa hacer uso de su

experiencia, sentido común e intuición del comportamiento de los

materiales.


OBJETIVOS

General Elaborar un documento que proporcione la información reciente en

pilotes de concreto colados in situ, prefabricados, y los procesos

constructivos en edificaciones

Especificos Elaborar una guía práctica que describan los métodos, técnicas,

maquinaria, equipo y mano de obra calificada empleadas en

cimentaciones profundas.

™ Comparación y análisis de los pilotes usados en las distintas

zonas de estudio


CIMENTACIONES CON PILOTES Foundations with piles

a) HISTORIA Los primeros pilotes datan de hace 12,000 años, fueron

utilizados por los habitantes neolíticos en suiza para construir sus casas

en lagos poco profundos.


ACTUALIDAD

b) Se construyó el campañac con cimientos de pilotes en donde se

excavo grandes profundidades hasta llegar a suelo firme.


c) DEFINICIÓN Son elementos que trasmiten la carga de la estructura, a

un estrato de suelo o roca que se extiende a varios metros por debajo de

la estructura, permitiendo construir en lugares donde las condiciones de

los estratos superficiales no son favorables

HALTURA DE PILOTES:


CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES


d) CIMENTACIONES CON PILOTES

El pilote o sistema por pilotaje, es un tipo de cimentación profunda de

tipo puntual (indirecta), que se hinca en el terreno buscando siempre el

estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas.

e) USOS

• Trasmitir las cargas ha estratos más firmes.

• Trasmitir la carga a un suelo blando por fricción lateral.

• Para soportar fuerzas de volamiento o levantamiento.

• En estructuras marítimas costa afuera y en muelles

• Alcanzar con las cimentaciones profundidades sin peligro de erosión y

socavación.


• Para consolidar o compactar suelos granulares.

• Como estructuras de retención o drenaje verticales.

CASOS DONDE PUEDEN NECESITARSE PILOTES


REQUISITOS

• Resistir la carga de diseño.

• No exceder la capacidad portante del suelo causando su falla.

• No experimentar asentamientos excesivos que ocasione daños a la estructura

soportada.

COLOCACIÓN DE PILOTES

• Introduciéndolos bajo carga estática con un gato.

• Hincándolos por medio de golpes con un martillo.

• Perforando un hoyo y vaciando concreto o

• Insertando el pilote y luego hincándolo.


PILOTES HINCADOS BAJO CARGA ESTATICA DE UN GATO

• Este método de hincado se usa donde no se permiten vibraciones o en las

pruebas de carga para verificar la capacidad del pilote.

• Requiere de un apoyo o marco de reacción.

PILOTES HINCADOS POR MEDIO DE GOLPES

• Este método introduce el pilote con golpes de una maza (martillo), aplicados

en la parte superior o cabeza del pilote.

• Martillo de caída libre, simple efecto, doble efecto, diferencial, diesel,

vibratorio.

• Características importantes del equipo: Energía adecuada y capacidad de

guía.

PILOTES PERFORADOS

• En este método se perfora un hoyo, se introduce el emparrillado de acero y se

vacía el concreto.


• También existen los que se perforan el hoyo y se inserta el pilote pre

fabricado, para posteriormente hincarlo.

Hincado de pilotes

Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que

soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha

profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el

caso. Con un terreno débil en superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral

será menos importante cuanto más débiles sean las capas del terreno

atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.


Tipología de pilotes según la forma de trabajar

Pilotes que trabajan solo por fuste Son aquellos en los que la carga

recibida por el pilote es transmitida al terreno por el rozamiento entre el

terreno y el fuste del pilote

Un ejemplo de esta situación es la de un terreno homogéneo en

profundidad y con poca capacidad portante.

Pilotes que trabajan solo por punta

También llamados pilotes columna, son aquellos en los que la carga se

transmite por la punta del pilote, esto sucede cuando está empotrado en

un terreno mucho más competente que el resto de terreno que esta por

encima de él. Un ejemplo de esto, es cuando existe una roca a una

determinada profundidad y el material que cubre dicha roca es un suelo

residual de baja capacidad portante.


Tipología según el material empleado

Pilote de hormigón armado ejecutado in situ

Es el más utilizado de todos, pues resuelve un amplio espectro de

problemas de cimentaciones profundas, consiste en realizar una

perforación y rellenarla con una armadura y hormigón.

Tipos de pilotes de concreto colados en el lugar

Se dividen en dos amplias categorías: con ademe y sin ademe, ambos tienen

un pedestal de fondo.

Pilotes con ademe

Se hacen hincando una funda de acero en el terreno con ayuda de un

mandril colocado dentro de la funda. Cuando el pilote alcanza la

profundidad apropiada, el mandril se retira y la funda se rellena con

concreto. Los pilotes pueden ser con pedestal o sin pedestal


Pilotes sin ademe

Se hacen hincando primero la funda a

la profundidad

Deseada y luego llenándolo

con concreto Fresco, entonces

la funda se retira gradualmente .

Pilotes de hormigón Prefabricados

Se preparan usando refuerzo ordinario y son cuadrados u octagonales

en su sección transversal. El refuerzo se proporciona para que el pilote

resista el momento flexionante durante su levantamiento y transporte, la

carga vertical y el momento flexionante causado por la carga lateral.

Pilotes de acero

Son perfiles metálicos que se clavan en el terreno. Se utilizan muy

poco. Son construidos a base de tubos o de secciones laminadas de

acero. Los pilotes de tubo se hincan en el terreno con sus extremos

abiertos o cerrados. En muchos casos, los pilotes a base de tubos son

rellenados con concreto una vez que han sido hincados. Cuando es


necesario los pilotes son empalmados por soldadura o por remaches o

pernos.

Pilotes de madera

Se solía emplear en terrenos muy blando como zonas pantanosas, este

tipo se empleaba en la antigüedad por los romanos, los edificios

venecianos están apoyados sobre pilotes de madera. La longitud

máxima está entre 10 y 20 m , la madera debe estar recta, sana y sin

defectos.

Pilotes compuestos

Las porciones superior e inferior de los pilotes compuestos están hechas de

materiales diferentes, como de acero y concreto, o madera y concreto.

Los pilotes de acero y concreto consisten en una porción inferior de

acero y en una porción superior de concreto colado en el lugar. Este tipo

se usa cuando la longitud del pilote requerido para un apoyo adecuado

excede la capacidad de los pilotes de concreto simple colados en el

lugar

Los pilotes de madera y concreto Consisten en una porción inferior de

pilote de madera debajo del nivel freático permanente y una porción

superior de concreto . En cualquier caso, la formación de juntas


apropiadas entre dos materiales disímiles no es fácil y por esta razón,

los pilotes compuestos no son muy usados

Tipología de pilotes según el procedimiento de ejecución

Pilotes de desplazamiento tipo CPI-2 hincado de tubería a golpe de

maza

Pilotes de desplazamiento tipo CPI-3 hinca de tubería con tapón de

grava u hormigón

Pilotes de extracción CPI-4 encamisados con entubación recuperable


Pilotes de extracción CPI-5 con camisa perdida

Pilotes de extracción CPI-6 perforación con lodos

Pilotes de extracción CPI-7 barrenado con hélice


Pilotes de extracción CPI-8 perforación con barrena continua

Tipos de pilotes según su longitud y los mecanismos de transferencia de

carga

Dependiendo de la longitud del pilote y de los mecanismos de transferencia de

carga al suelo los pilotes se dividen en dos tipos: pilotes de punta y pilotes de

fricción.

Pilotes de punta

Si los registros de perforación del suelo establecen la presencia de

capas de roca o de material rocoso en un sitio dentro de una

profundidad razonable, los pilotes se pueden extender hasta el estrato

rocoso.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- Las cimentaciones superficiales frecuentemente usadas en las construcciones sufren

un Conjunto de daños generados por diferentes factores que mencionamos.

Estos factores modifican la geomorfología de los suelos ocasionando fisuras, grietas,

Rajaduras, oxidaciones, desprendimientos, degradaciones, etc. debilitando poco a poco

Los elementos del edificio en contacto con el terreno como son las cimentaciones. Las

zonas más vulnerables de estos problemas en el país se encuentran mayormente, en Pie

de valles, quebradas de costa y selva.

2. • Para afrontar los efectos de los suelos con los problemas mencionados han llevado a

Usar diversos tipos de cimentaciones. Con las cimentaciones convencionales, no siempre

han podido afrontar las distintas

Situaciones adversas que los suelos contaminados, empobrecidos, expansivos y otros

Afectan la funcionalidad y durabilidad de los cimientos.

Entre las posibles soluciones se encuentran tratamientos complicados, desconocidos

Que al ser usados resultan económicamente onerosos además de tener una efectividad

Limitada para un solo problema como agua, o sales, o humedad, etc.

Estas son las razones por las que se justifica proponer la cimentación levantada sobre

Pilotes cortos.

3. • La cimentación por pilotes como sistema, engrana en una unidad monolítica con la

losa Y vigas riostras que se ofrece como una alternativa integral para edificaciones

livianas Por cuanto afronta simultáneamente varios problemas.

La losa levantada sobre los pilotes sólo permite que menos del 10% de la superficie del

Edificio esté en contacto con el terreno, disminuyendo la transferencia de sales,

Humedad y otros deteriorantes.

Así mismo permite un ambiente interno fresco debido al colchón de aire que se forma

Entre el suelo y la losa, a diferencia del cimiento corrido que proporciona una elevada

Transmisión de calor, humedad por el contacto directo con el suelo.


Recomendaciones

Es preciso mencionar que este sistema por ser relativamente nuevo en nuestro medio

Requiere de un mayor estudio del comportamiento y de manera complementaria

proponer

Soluciones de tratamientos para limitar aún más las transferencias de sales, humedad y

Otros para que el sistema enfrente las adversidades venideras con el tiempo, en resumen

Podemos mencionar:

• Ante transmisión de sales y agentes contaminantes que por presencia de humedad

Reacciona originando degradaciones en los pilotes, puede hacerse un tratamiento de

Terreno local para cada pilote, en los primeros metros para no debilitar la capacidad de

Carga del pilote en el terreno.

• Ante la expansión y contracción de las arcillas expansivas, se debe definir el sistema de

Manera rígida que garantice solidez a la edificación, pues este sistema no restringirá su

Movimiento natural.

• Ante alto potencial de arenas sueltas, el pilote se debe fundar alcanzando el estrato

Estable, a cambio de incrementar los costos se puede lograr un mejor funcionamiento

Del sistema.

• Ante suelos bajos inundables, levantar adecuadamente la losa hasta llegar al nivel

Deseado sin la necesidad de la partida de movimiento de tierras que incrementa

Notablemente los costos en el presupuesto.


BIBLIOGRAFÍA

1. Tomlinson, M. J., “Cimentaciones: Diseño y Construcción”. Trillas, S.A de C.

V. México, Enero de 1996.

2. Meyerhof, G.G., “Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations”

Journal of the Geothecnical Engineering Division ASCE Vol. 102 PP. 195-228.

Marzo, 1976. 5. O´Neill. M. W. and

3.S. A. Sheitkn, “Geotechnical Behavior of Underreams in Pleistocene Clay,”

Drilled Piers and Caissons II, pp. 57-75. Ed. By C. N. Baker, Jr., ASCE. May,

1985.

4. WWW.google.com

5.www.imagenes de pilotes.com

http://www.google.com/

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