MEJORAMIENTO DE SUELOS DENSIFICACIÓN CON PILOTES ELIZABETH JIMENEZ SUANCHA JULIANA PINEDA LARA CRISTIAN FERNANDO ESPITIA CÁRDENAS
La gran actividad en el sector de la construcción en zonas de importancia económica y de fuerte crecimiento, ha motivado un continuo incremento de los costos y una progresiva escasez de los terrenos edificables. Esto ha generado que cada día y con mayor frecuencia sea necesario construir edificaciones de mayor volumen y altitud sobre terrenos de reducida capacidad portante y de características caract erísticas paupérrimas.
Para el problema planteado es posible básicamente, obtener dos soluciones diferentes: 1.Una cimentación profunda mediante pilotes, pilas o caisson. 2.Mejora de las características resistentes del suelo. En muchos casos, el tratamiento adecuado de los suelos (opción 2) resulta mucho más económico que cualquier otro tipo de cimentación.
La densificación de suelos con pilotes es una técnica muy utilizada en suelos granulares de baja densidad relativa que están sujetos a riesgo de asentamientos bruscos o licuación, surgieron entre otras de la consideración de que los equipos vibratorios pesados solo tienen influencia hasta profundidades menores que 1,50 m, para espesores mayores, debe emplearse este método o en su defecto sistemas de vibroflotación.
Los pilotes pueden ser de cualquier material, aunque generalmente son: Pilotes de Madera Esta técnica consiste en hincar pilotes de madera con punta; los pilotes de madera han llegado a nuestros días utilizados más como una mejora de terreno. Se utilizan las estacas de madera o pilotes cortos de madera para “confinar” el suelo y propiciar la formación de “bloques” del mismo. Fuente. Dreamstream.com
Pilotes Metálicos con Punta Perdida Esta técnica consiste en hincar una tubería metálica que posee una punta independiente de la tubería, posteriormente se rellena con arena, lechada o mortero. Al retirar la tubería la punta permanece en el fondo del terreno, de esta manera el pilote queda conformado al interior del terreno.
Fuente. www.sonatta.cl
Pilotes prefabricados de concreto: Los pilotes prefabricados de concreto tienen el fuste de sección uniforme circular, cuadrada y octagonal, con refuerzo suficiente para que puedan resistir los esfuerzos que se producen durante su manipulación. Pilotes de arena Usualmente su proceso constructivo se realiza mediante la perforación de la cavidad respectiva en el estrato a estabilizar y su posterior relleno usando arena, ésta es compactada en la mayoría de las veces por aire a presión.
La densificación de pilotes es utilizada para el mejoramiento de suelos de cimentación, con el fin de incrementar su resistencia y permitir la utilización de cimentaciones superficiales convencionales, sin necesidad de recurrir a cimentaciones profundas. Los parámetros que controlan el grado de densificación de los suelos son: el espaciamiento entre pilotes y el diámetro de los mismos al igual que su longitud. Existen métodos analíticos aproximados que permiten estimar dichos parámetros partiendo de la densidad relativa inicial del suelo y del grado de densificación que se quiere alcanzar. Sin embargo, debe verificarse con ensayos in-situ, el grado de densificación que se está alcanzando y efectuar los ajustes que fueran necesarios al espaciamiento entre pilotes y al volumen que se inyecta.
Los pilotes hincados desplazan el suelo y producen vibraciones al ser introducidos. En suelos granulares, el desplazamiento y las vibraciones producen densificación o compactación, lo cual significa que el suelo mejora sus propiedades de resistencia. En suelos cohesivos, el desplazamiento produce "remoldeo" (ruptura de la estructura del suelo) y una sobrepresión hidrostática, lo cual da lugar a una reducción de resistencia, aunque parte de la resistencia se recupera después de la disipación de sobrepresiones y la consolidación del suelo, no son tan eficientes en este tipo de suelos.
Para pilotes varían sus dimensiones de acuerdo a las características mismas del material que lo constituye, para pilotes de arena se suele adoptar los siguientes rangos: •
Diámetro: Los pilotes usados convencionalmente poseen de 50 cms a 75
cms. •
Distancia entre centros: Espaciados de 1,5 m a 3,0 m (entre centros).
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Profundidad: Depende del estrato a estabilizar.
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Distribución en planta: Similar a otros métodos.
Fuente: Principios de Ingeniería de cimentaciones. Braja M. Das.
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Disminuye la relación de vacíos, aumenta la densidad relativa y la fricción del material. Los asentamientos de una estructura construida sobre la arena luego de la construcción de los pilotes, son aproximadamente iguales que los aplicados a zapatas y losas, sobre arena compacta. En algunos casos posibilitan la utilización de cimentaciones superficiales convencionales, sin necesidad de recurrir a cimentaciones profundas. El sistema de hincar pilotes de densificación resulta más sencillo y económico que el de vibroflotación. Los impactos producidos durante el hincamiento provocan una densificación en el suelo, lo que se traduce en un asentamiento superficial. Por otra parte, la masa del pilote produce una densificación adicional por desplazamiento y compresión del suelo adyacente. Aceleran considerablemente el proceso de disipación de la presión de poro del agua y por consiguiente el tiempo para la consolidación.
Como ejemplo se puede mencionar la hinca de pilotes de madera en la construcción de terraplenes para carreteras han sido técnicas satisfactorias, sin embargo, resulta sorprendente que la técnica se ha empleado por miles de años en estructuras que aún existen, por ejemplo:
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El casco antiguo de la ciudad de Amsterdam se apoya sobre alrededor de once millones de pilotes de madera, como única manera de construir sobre el terreno de turba que se extiende a ambos lados del río Amstel. Estos pilotes de madera, de encina traída de los Países Bálticos, descansan a su vez sobre una capa de arena situada a unos 20 metros bajo a superficie.
Fuente. www.todocoleccion.net
En Amsterdam destaca el enorme edificio del Palacio Real (1 648665) o el Ayuntamiento con cimentación a base de 13.600 pilotes de madera La catedral de San lsaac de San Petersburgo (1818- 1868), el tercer edificio cupular más grande del mundo por su altura ( 10 15 m) está apoyada sobre 24.000 pilotes de pino. En esta catedral pueden entrar 14.000 personas •
Fuente. www.guiaviajesa.com
Kronsa Internacional S.A., ha realizado la mejora del terreno en el polígono de Iñas-Oleiros en A Coruña bajo la técnica hinca de pilotes prefabricados, para la posterior construcción de un Mini-Hipermercado para el grupo Carrefour. La dimensión de los pilotes prefabricados es de 270 mm. y la medición final hincado fue de 1643 metros
Fuente. KRONSA INTERNACIONAL,S.A.
La superficie total de tratamiento ha sido de 9400 m2 ejecutado en dos trabajos diferenciados: El primero en la zona de edificio del Mini-Hipermercado que ocupaba una superficie de 5400 m2 donde se ejecutaron un total de 773 pilotes La segunda parte estaba ubicada donde se iba a construir el parqueadero del Mini-Hipermercado con una superficie de 4000 m2, donde se realizaron un total de 546 pilotes.
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Si la estructura se va a apoyar en zapatas sobre pilotes, éstos deben hincarse en grupos. Si se va a apoyar la estructura en una losa de cimentación sobre pilotes, éstos deberán estar uniformemente espaciados en toda el área. En obras grandes, debe hacerse un grupo de prueba. Por lo general, el elemento estructural de los cimientos no se debe apoyar directamente sobre el pilote de compactación, sino en la masa densificada, esto podría llevar a que el método se combinara con otros.
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El método de densificación con pilotes es ideal para suelos granulares que presentan problemas potenciales por licuación, sumado a densidades relativas bajas y nivel freático presente. La técnica resulta mas económica respecto a otros métodos, especialmente si se requieren densificar espesores considerables de material. Pese a presentar resultados muy buenos en suelos granulares, en suelos cohesivos se presentará remoldeo debido al hincado, por tanto no resulta tan eficiente.
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Información adicional pilotes de madera:
http://www.infomadera.net/uploads/articulos/archivo_4747_15790.pdf?PHPSES SID=143d3a58108694c6e6e8f018938c5e60
