PILOTES Se denomina pilote a un elemento construct constructivo ivo utilizado utilizado para cimentación de obras, que permi permite te trasla trasladar dar las las carga cargas s hasta hasta un estra estrato to resist resisten ente te del del suelo suelo,, cuan cuando do este este se encu encuen entr tra a a una una prof profun undi dida dad d tal tal que que hace hace invi inviab able le,, técn técnic ica a o econ económ ómic icam amen ente te,, una cimentación más convencional mediante zapatas zapatas o o losas losas.. Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento que le trasmite las cargas ( pilar , encepado encepado,, losa... y que trasmite la carga al terreno por rozamiento rozamiento del del fuste fuste con con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes o por ambos métodos a la vez. !asos en que se usan "ilotes
!uan !uando do las las carg cargas as tran transm smit itid idas as por por el edif edific icio io no se pued pueden en dist distri ribu buir ir adec adecuad uadam amen ente te en una una cimen cimentac tación ión superf superfici icial al e#ced e#cedien iendo do la capaci capacida dad d portante del suelo.
"uede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad$ es el caso de edificios que apoyan en terrenos de ba%a calidad.
!uando !uando el terreno terreno está sometido sometido a grandes grandes variaciones variaciones de temperat temperatura ura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas e#pansivas.
!uando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca del nivel de suelo.
!uando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.
&qu' tenemos tenemos varios varios casos
)n edificios de altura e#puestos a fuertes vientos.
)n construcciones construcciones que requieren de elementos que traba%en a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.
!uando se necesita resistir cargas inclinadas$ como en los muros de contención de los muelles.
!uando se deben recalzar cimientos e#istentes.
)n la cimentación por pilota%e deben observarse los siguientes factores de incidencia *. )l rozamiento y adherencia entre suelo y cuerpo del pilote. +. a resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de tracción puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que traba%e el suelo superior. -. a combinación de ambos. "ara hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. recuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia seg/n el caso. !on un terreno mediocre 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.
¿Cómo Trabaja el Pilotaje? "or la forma en que traba%a el pilota%e, se lo clasifica en !imentación 0'gida de *er 1rden Cimentación Rígida de Primer Orden. )l pilote traba%a por punta, clavado a gran profundidad. as puntas de los pilotes se clavan en terreno firme$ de manera que se conf'a en el apoyo en ese estrato, a/n si hubiere una peque2a descarga por rozamiento del fuste al atravesar estratos menos resistentes. o cual denota que las fuerzas de sustentación act/an sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote. )s el me%or apoyo y el más seguro, porque el pilote se apoya en un terreno de gran resistencia.
!imentación 0'gida de Segundo 1rden.
Cimentación Rígida de 2º Orden !uando el pilote se encuentra con un estrato resistente pero de poco espesor y otros inferiores menos firmes. )n este caso se debe profundizar hasta encontrar terreno firme de mayor espesor. )l pilote transmite su carga al terreno por punta, pero también descarga gran parte de los esfuerzos de las capas de terreno que ha atravesado por rozamiento lateral. Si la punta del pilote perfora la primera capa firme, puede sufrir asientos diferenciales considerables. !omo en los de primer orden, las fuerzas de sustentación act/an sobre la planta del pilote y por rozamiento con las caras laterales del mismo.
Cimentación lotante !uando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad$ en este caso los pilotes están sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ning/n estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace /nicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote. Se calcula la longitud del pilote en función de su resistencia. )n forma emp'rica sabemos que los pilotes cuya longitud es menor que la anchura de obra, no pueden soportar su carga.
Ti!o" de !ilote" Primero" Pilote" )s el tipo de pilote más antiguo, normalmente de madera, y se inventó para hacer cimentaciones en zonas con suelo h/medo, con el nivel freático alto o inundadas. )ran de madera, troncos sencillamente descortezados y su capacidad portante se destacaba bien llegando a una capa del terreno suficientemente resistente, o bien, por rozamiento del pilote con el terreno. Pilote"
in situ
a denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocará un armado en su interior y posteriormente se rellenará con hormigón. )n ocasiones, el material en el que se está cimentando, es un suelo friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca o /til al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa dicha cohesión y el material traba%e como un suelo friccionante, es por ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación$ a este fenómeno se le denomina 3ca'dos3, es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente. "or la forma de e%ecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes los de e#tracción y los de desplazamiento. 4n pilote de e#tracción se realiza e#trayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se e%ecuta compactándolo. )n ambos casos se utilizan diferentes técnicas para mantener la estabilidad de las paredes de la e#cavación.
Pilote" #incado" !onsiste en introducir elementos prefabricados de hormigón similares a postes de luz o secciones metálicas por medio de piloteadoras en el suelo. 5ichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente 3hincados3 en el piso a base de golpes de 3martinete3, 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 3rechazo3 del suelo en caso de ser un pilote que traba%e por 3punta3, o de llegar a la profundidad de dise2o, en caso de ser un pilote que traba%e por 3fuste3 (pilote flotante.
6incado
de
pilotes para la
construcción de
un muelle en
Tampa, lorida.
Pilote"
!re$abricado"
os pilotes prefabricados pertenecen a la categor'a de cimentaciones profundas, también se los conoce por el nombre de pilotes premoldeados$ pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado. os pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para traba%ar a compresión$ los de hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para
tablestacas y cuando
deben quedar sumergidos ba%o el agua. )stos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efect/a un martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.
Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de -7 cm # -7 cm o 89 cm # 89 cm También se construyen con secciones he#agonales en casos especiales.
)stán compuestos por dos armaduras una longitudinal con cuatro varillas de +9 mm de diámetro, y otra transversal compuesta por estribos de varilla de : mm de sección como m'nimo. a cabeza del pilote se refuerza mediante cercos con una separación de 9 cm en una longitud de un metro. a punta va reforzada con una pieza metálica especial para facilitar la hinca.
Pilote" e%c&ntrico" os pilotes e#céntricos son los que se ubican fuera de los e%es de las columnas y de las contratables en edificios urbanos con estructura reticular, ofreciendo venta%as sustanciales respecto de los tradicionales instalados a cielo abierto antes del desplante de la edificación, colados en sitio o prefabricados hincados a golpes de martillo y coincidentes con los e%es, lo que dicho en otras palabras significa que los pilotes e#céntricos pueden instalarse después de haberse iniciado la construcción del edificio. !uando éste ya tiene alg/n peso se usa como lastre gratuito para dar la reacción de hincado al equipo hidráulico que es compacto, silencioso, sin vibraciones, limpio y de mayor capacidad que la dada con golpes de martillo. as venta%as sustanciales de carácter financiero a favor del propietario y de tipo ingenieril a favor de los técnicos participantes, debidas al simple cambio de ubicación de los pilotes, son las siguientes o
&horro del tiempo total de construcción del edificio al eliminar del programa de obra el que corresponder'a a la instalación tradicional de los pilotes hecha antes del inicio de la construcción.
o
a totalidad de los pilotes apoyados en estrato duro se rebotan a la carga de prueba cuando la punta llega al estrato y la fricción lateral es despreciable, garantizando la inmovilidad de los pilotes ba%o toda solicitación de carga y sin costo adicional para el propietario. a inmovilidad se aprovecha en casos espec'ficos para controlar los
esfuerzos y las deformaciones del con%unto ;suelo
o
!uando
en
las
edificaciones
se
presentan
problemas
generados
por
un
comportamiento distinto del subsuelo al esperado por nosotros, como sucede en las zonas lacustres su%etas a proceso de consolidación por pérdida de humedad, por sobrecarga o por el efecto nocivo de sismos de alta energ'a, la e#centricidad de los pilotes permite en todo momento si fuere necesario o conveniente, cambiar su tipo de funcionamiento dise2ado de origen.
o
Se garantiza la verticalidad de los pilotes gracias al tipo de perforación en el subsuelo, que gu'a la punta del pilote seg/n la l'nea de la gravedad hasta llegar a la capa de apoyo.
o
os pilotes pueden ser de cualquier tipo de funcionamiento, a saber apoyados por punta, flotantes, o de fricción negativa, seg/n se haya decidido por el )studio de >ecánica de Suelos.
Pilote" de de"!la'amiento(
)n este sistema de pilota%e, el suelo es desplazado del espacio que va a ocupar el pilote al compactar el mismo, debido a la acción de los esfuerzos de penetración. "ueden generarse una densificación, posiblemente benéfica, en los suelos granulares sueltos.
)n algunas ocasiones el hincado de estos pilotes puede provocar levantamientos del terreno, empu%es sobre elementos vecinos y otras acciones casi siempre nocivas en las estructuras y servicios cercanos al sitio de instalación. 5entro de estos tipos de pilotes los más importantes son < "ilotes prefabricados, hincados por el impacto de martillos < "ilotes hincados por impacto y fundidos en el sitio < "ilotes atornillados < "ilotes penetrados mediante presión continua, como la producida por gatos. Pilote" con E%tracción de Tierra" )ste sistema de "ilota%e por )#tracción de Tierras requiere que las tierras de la e#cavación sean e#tra'das antes de la e%ecución del hormigonado de pilotes.
a e#cavación se puede realizar de diferentes modos, de acuerdo a las caracter'sticas del terreno.
"ara
lo
cual
se
utilizan
maquinarias
diferentes
como
cucharas,
trépanos, barrenas y otros. )n terrenos poco cohesivos o cuando el terreno resistente queda deba%o del ?ivel reático, se pueden producir desmoronamientos o filtraciones de la napa. "ara evitar estos problemas se recurre a una
camisa metálica ,
es un tubo que tiene la
misma función de un encofrado$ esta camisa se va clavando al tiempo que se efect/a la e#cavación. )stas camisas pueden ser recuperables o perdidas si se de%an en el terreno$ en este caso, el tubo metálico ha sido tratado en su cara e#terna con pinturas adecuadas para evitar la corrosión. )#isten otras soluciones que utilizan lodos ti#otrópicos para garantizar la estabilidad de las paredes de la e#cavación$ o por e#tracción de tierras con barrena helicoidal, en terrenos coherentes donde no ocurran desmoronamientos. 5entro de la clasificación de pilotes con e#tracción de tierras, podemos mencionar Pilote" de E%tracción con Ent)bación Rec)!erable( "or lo general son pilotes de grandes dimensiones, con diámetros entre 89 y *+9 cm.
*icro !ilote" as diferencias principales entre un pilote convencional de hormigón 3in situ3 y un micro pilote se encuentran en el proceso de e%ecución y en el tama2o del elemento. os micro pilotes suelen ser usualmente metálicos de un diámetro no superior a -97mm.
Su venta%a frente a los pilotes convencionales es que los equipos necesarios para su e%ecución son mucho más ligeros y permiten acceder a lugares donde las máquinas necesarias para realizar pilotes no podr'an llegar. además de esto , los micro pilotes son vaciados con un proceso de inyección de concreto por medio de un tubo que va desde la parte superior hasta el fondo del micro pilote , y un pilote puede ser vaciado con procesos más sencillos como introducir el concreto desde la parte superior y que por el efecto de la gravedad descienda hasta el fondo , esto se logra debido a que el diámetro del pilote es mayor y hay menos posibilidades de que el concreto se obstruya Princi!io de $)ncionamiento de lo" !ilote" os pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta. &mbas dependen de las caracter'sticas del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el ob%eto del proyecto. "ara un pilote circular, hormigonado situ y
in
apoyado cuya punta inferior está sobre un estrato de resistencia apreciable la carga
de hundimiento vienen dada por
En"a+o" de integridad !ara !ilote" &demás de los métodos directos ( inspección visual y sondeo geotécnico, e#isten diversas técnicas indirectas para detectar posibles anomal'as en las cimentaciones profundas (pilotes y módulos pantalla principalmente.
)nsayo de transparencia sónica en cimentaciones profundas (sondeo sónico, ensayo sónico, cross
)nsayo de impedancia mecánica en cimentaciones profundas (martillo con sensor de fuerza. &demás de la longitud, mediante la medida del impacto y de la respuesta vibratoria, valora la interacción con el terreno y los cambios de sección y@o de calidad del material. Se coloca en cabeza un geófono y se golpea con un martillo instrumentado. 0equiere golpear sobre hormigón sano y alisado.
Re!aración de !ilote" 6ay fallas por corrosión o estructurales, muchas de las reparaciones son mediante un enchaquetado esto se hace mediante una cimbra en la forma del pilote pero con un diámetro mayor. )n el espacio que queda se puede instalar varillas para reforzar la estructura y posteriormente vaciar mortero. )n el caso de ser reparaciones submarinas hay grouts submarinos especiales que no se disgregan por ser más pesados que el agua.
*ateriale" ,tili'ado" Andicamos los materiales utilizados en pilota%e *adera a madera se emplea desde la prehistoria$ en ese entonces los habitantes lacustres constru'an sus chozas apoyándolas sobre troncos hincados en el lecho del lago. )stos troncos lograron conservarse mientras las aguas que los rodeaban eran ácidas, es decir de pantanos turbosos.
os rollizos de madera se conservan más tiempo si se los mantiene permanentemente mo%ados o secos, pero si se alternan estas condiciones de humedad, se destruyen rápidamente. &ntes de colocar los pilotes se aconse%a impregnarlos a presión con una sustancia protectora para evitar el ataque de hongos o insectos que destruyen sus fibras. as maderas más usadas, por ser más económicas, son pino y abeto. Si se requiere de mayor resistencia por el ataque de aguas de mar o por impactos, se debe recurrir a maderas más costosas pero de mayor dureza, como por e%emplo la haya o la teca. os rollizos naturales son más económicos, pero si poseen sección cuadrada, son me%ores para sus posibles empalmes. )l hincado debe realizarse con golpeteo suave sobre la parte más gruesa del tronco. )n pilotes más grandes la carga de traba%o no ha de superar las +9 T. )sta clase de pilota%e se emplea donde el tronco de árbol es un material habitual fácil de encontrar en ese lugar, o cuando se trata de cimentaciones en zonas lacustres. -cero Se utilizan con secciones en 6 o en !a%ón. )n tipo ca%ón pueden rellenarse de concreto después de haberse colocado. & veces se constituye el pilota%e con perfiles planos empalmables, es el
tablestacado,
que
se consiguen con secciones de acero laminado en caliente. Se los utiliza como contención de tierras y como barrera del agua en caso de e#cavaciones para cimentaciones, sótanos. )n muelles y zonas ribere2as también suele usarse. "ara evitar la corrosión, el acero puede contener una cantidad importante de cobre, se lo llama acero de oxidación controlada o estar impregnado con pintura bituminosa. os hincados en pilotes de acero son más fuertes y vigorosos.
Si es necesario, pueden recuperarse y se les puede hacer variar su longitud por corte o por soldadura.
-rma'ón de acero
Concreto os pilotes fabricados de este material se dividen en
"ilotes "refabricados
"ilotes vaciados in Situ
Ca"o" en )e "e )"an Pilote" o
!uando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial e#cediendo la capacidad portante del suelo.
o
"uede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad$ es el caso de edificios que apoyan en terrenos de ba%a calidad.
o
!uando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas e#pansivas.
o
!uando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca del nivel de suelo.
o
!uando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.
&qu' tenemos varios casos
o
)n edificios de altura e#puestos a fuertes vientos.
o
)n construcciones que requieren de elementos que traba%en a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.
o
!uando se necesita resistir cargas inclinadas$ como en los muros de contención de los muelles.
o
!uando se deben recalzar cimientos e#istentes.
