Trabajo 3 - Pilotaje, cimentaciones profundas

Trabajo 3 - Pilotaje, cimentaciones profundas

ÍNDICE TRABAJO 3: PILOTAJE. CIMENTACIONES PROFUNDAS

* INTRODUCCIÓN

1 - DESARROLLO Y USO DE LOS PILOTES

2 - HINCA DE PILOTES * EQUIPOS PARA LA HINCA DE PILOTES O MARTINETES
* MARTILLOS O MAZAS PARA LA INCA DE PILOTES
* COMPORTAMIENTO DEL PILOTE DURANTE LA HINCA * OTROS MÉTODOS DE HINCA DE PILOTES

3 -  CAPACIDAD RESISTENTE DEL PILOTE * FUSTE DEL PILOTE
* EFECTOS DEL PILOTE EN EL SUELO
* TRANSFERENCIA DE LA CARGA DEL PILOTE * CAMPO DE ESFUERZOS ALREDEDOR DEL PILOTE
* ESFUERZOS EN LA ZONA ADYACENTE AL PILOTE
* ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE UN PILOTE
* PRUEBA DE CARGA * ASENTAMIENTO DE UN SOLO PILOTE * PILOTES EN TRACCIÓN

4 - ANÁLISIS DINÁMICO DE LA CAPACIDAD RESISTENTE DE UN PILOTE * ANÁLISIS POR ONDA
* MÉTODOS APROXIMADOS
* FORMULA ENGINEERING NEWS

5 - GRUPOS DE PILOTES * ASENTAMIENTO DEL GRUPO DE PILOTES

6 - CARGAS LATERALES - PILOTES VERTICALES
* PILOTES INCLINADOS EN GRUPOS *

7 - TIPOS DE PILOTES Y SU CONSTRUCCIÓN - FORMAS
* PILOTES DE MADERA * PILOTES PREFABRICADOS
* PILOTES DE CONCRETO FABRICADOS "IN SITU"
* PILOTES DE PERFILES DE ACERO * PILOTES DE TUBOS DE ACERO
* PILOTES COMPUESTOS * PILOTES DE ARENA

8 - PROYECTO DE CIMENTACIONES DE PILOTAJE * SELECCIÓN DE LA LONGITUD DEL PILOTE
* SELECCIÓN DE LOS POSIBLES TIPOS DE PILOTE
* CARGAS DE PROYECTO EN PILOTES * SEPARACIÓN * TOLERANCIAS

INTRODUCCIÓN

Debajo del lugar escogido para construir un hospital de 20 pisos se encontraba un deposito aluvial reciente de mas de 30 m de espesor. La formación era, predominantemente, arcilla compresible blanda; sin embargo, había dentro de la arcilla algunos estratos de arena entre firme y compacta; uno de ellos a unos 12 m por debajo de la superficie del terreno, tenia 3 m de espesor. Debido a que la arcilla blanda no tenia suficiente capacidad de carga para una cimentación por superficie se decidió soportar la estructura en pilotes.

Se hincaron pilotes en varios puntos del lugar y ninguno pudo penetrar a mas de 14 m de la superficie del terreno. Algunos de los pilotes fueron sometidos a ensayos de carga y en ningún caso el asentamiento fue mayor de un centímetro cuando se llegaba a la carga por pilotes del proyecto, que era de 27.3 toneladas métricas. Basándose en el resultado de estos ensayos se proyectó la cimentación de la estructura, empleándose mas de 10000 pilotes, cuyas puntas se introducían en el estrato de arena compacta. Al año de haberse terminado la construcción ya el edificio se había asentado, tomando la depresión la forma de una superficie cóncava hacia arriba con un máximo en el centro de cerca de 30 cm con respecto al nivel original. Al cabo de 20 años la depresión ya tenía un diámetro de mas de 120 m y cerca de 90 cm de profundidad en el centro. Fue necesario hacer grandes reparaciones para mantener el edificio en servicio. Actualmente el movimiento aumenta lentamente al ritmo de la compresión secundaria y aunque ahora solo pequeñas reparaciones son necesarias, el movimiento continuará indefinidamente.

Las cimentaciones profundas se emplean cuando los estratos de suelo o de roca situados inmediatamente debajo de la estructura no son capaces de soportar la carga, con la adecuada seguridad o con un asentamiento tolerable. El hecho de llevar la cimentación hasta el primer estrato resistente que se encuentre no es suficiente, aunque esta sea la decisión que a menudo se toma, como fue el caso de la cimentación del hospital, pues la cimentación profunda debe analizarse de la misma manera que la que es poco profunda. Como la cimentación superficial, también la cimentación profunda, incluyendo los estratos de suelo o roca situados debajo, deben ofrecer seguridad y no asentarse excesivamente por efecto de las cargas de la estructura que soportan.

Hay dos formas de cimentaciones profundas generalmente aceptadas: pilotes y pilares. Los pilotes son fustes relativamente largos y esbeltos que se introducen en el terreno. Aunque algunas veces se hinca en el terreno pilotes hasta de 1.50m de diámetro, por lo general sus diámetros son inferiores a 60 cms. Los pilares son de mayor diámetro y se construyen excavando y, por lo general, permiten una inspección ocular del suelo o roca donde se apoyaran. Los pilares son en realidad cimentaciones por superficie o sobre placa a gran profundidad. No se puede hacer una distinción precisa entre pilotes y pilares, porque hay cimentaciones que combinan las características de ambas.

1. DESARROLLO Y USO DE LOS PILOTES

Los pilotes son anteriores a la historia que conocemos. Hace 12000 anos los habitantes neolíticos de Suiza hincaron postes de madera en los blandos fondos de lagos poco profundos para construir sus casas sobre ellos y a alturas suficiente para protegerlos de los animales que merodeaban y de los guerreros vecinos. Estructuras similares están actualmente en uso en las junglas del sudeste de Asia y de la América del Sur. Venecia fue construidas sobre pilotes de madera en el delta pantanoso del río Po, para proteger a los primeros italianos de los invasores del este de Europa y, al mismo tiempo, para estar cerca del mar y de sus fuentes de subsistencia. Los descubridores españoles dieron a Venezuela ese nombre, que significa pequeña Venecia, porque los indios vivían en chozas construidas sobre pilotes en las lagunas que rodean las costas del lago Maracaibo. En la actualidad las cimentaciones de pilotes tienen el mismo propósito: hacer posible las construcciones de casas y mantener industrias y comercios en lugares donde las condiciones del suelo no son favorables.

Uso de los pilotes.

Los pilotes se usan de muchas maneras. Los pilotes de carga que soportan las cimentaciones son los más comunes. Estos pilotes transmiten la carga de la estructura a través de estratos blandos a suelos más fuertes e incompresibles o a la roca que se encuentre debajo o distribuyen la carga a través de los estratos blandos que no son capaces de resistir la concentración de la carga de un cimiento poco profundo. Los pilotes de carga se usan cuando hay peligro de que los estratos superiores del suelo puedan ser socavados por la acción de las corrientes o las olas o en los muelles y puentes que se construyen en el agua.

Los pilotes de tracción se usan para resistir fuerzas hacia arriba, como en las estructuras sometidas a sub-presión, tales son los edificios cuyos basamentos están situados por debajo del nivel freático, las obras de protección de presas o los tanques sorterrados. También se emplean para resistir el vuelco en muros y presas y como anclaje de los cables que sirven de contravientos en las torres o retenidas en los muros anclados y en las torres.

Los pilotes cargados lateralmente soportan las cargas aplicadas perpendicularmente al eje del pilote y se usan en cimentaciones sometidas a fuerzas horizontales, como son los muros de sostenimiento de tierras, los puentes, las presas y los muelles y como defensas y duques de alba en las obras de los puertos. Si las cargas laterales son grandes, los pilotes inclinados pueden resistirlas mas eficazmente. Estos son pilotes que se hincan con un cierto ángulo. Frecuentemente se usa una combinación de pilotes verticales e inclinados, como en la figura.

 Los pilotes se usan algunas veces para compactar el suelo o como drenes verticales en estratos de baja permeabilidad. Los pilotes colocados muy próximos unos de otros y las tablescas anchas y delgadas unidas entre si, se usan como muros de sostenimiento de tierras, presas temporales o mamparos contra filtraciones.