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Trabajo 3 - Pilotaje, cimentaciones profundas

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Pilotes De Concreto Fabricados "In Situ" (Parte 1)
 

Los pilotes de hormigón fabricados "in situ" son los que más se usan para cargas entre 30 y 60 toneladas. Estos tipos de pilotes se pueden dividir en dos grupos: pilotes con camisa o tubo de entibacion en los que un tubo de metal de paredes delgadas se hinca en el terreno y sirve de molde y pilotes sin tuvo de estibación, en los que el hormigón se coloca en un agujero hecho previamente en el suelo, quedando el hormigón finalmente en contacto directo eon el suelo.

Hay muchas clases de cada uno de estos pilotes y será instructivo para el ingeniero estudiar los catálogos de los constructores de obras de pilotaje, para ver los diferentes métodos de construcción.

El pilote Raymon normal es uno de los primeros tipos de pilote con tubo de entibacion. Es un tubo de metal de pared delgada de 20 cm (8 plg) de diámetro en la punta, que aumenta a razón de 3.3 cm por metro de longitud (0.4 pulg por pie) se hinca en el terreno por medio de un mandril al que se ajusta al tubo perfectamente; después se extrae el mandril y el agujero cónico recubierto por el tubo se rellena de concreto. Este pilote se emplea para longitudes hasta sé 12 metros y cargas de 30 a 40 toneladas.

El pilote Raymond escalonado consiste en una serie de tramos de tubos cilíndricos hechos de laminas corrugadas de metal; cada tramo tiene 2.40 m (8 pies) de largo y un diámetro de 2.54 cm (1 pulg) mayor que el del tramo inferior y se enroscan para formar un tubo continuo. El diámetro mínimo en la punta es de 22 cms (8 5/8 plg), pero se pueden usar puntas de diámetro hasta 34 cms (13 3/8 plg) empezando el pilote con tramos cilíndricos mayores. El pilote se hinca con un mandril que no queda ajustado al tubo y que empuja contra la punta del pilote y el anillo que se forma en la unión de cada tramo. Se usa en longitudes hasta de 29m (96 pies) y cargas de 40 a 75 toneladas, dependiendo del diámetro de la punta.

En el pilote cobi y en el pilote Hercules se emplea un tubo cilíndrico de metal corrugado similar a un tubo para drenaje, de 20 a 53 cm (8 pulg a 21 pulg de diámetro interior). El tubo se hinca por medio de un núcleo cilíndrico de acero que puede expansionarse para sujetar firmemente el interior del tubo y sus corrugaciones. El núcleo del pilote tipo Cobi se expansiona por presión de aire en un tubo de goma, mientras que en el tipo Hercules la expansión se produce por acuñamiento mecánico. Son posibles longitudes hasta 30m (100 pies).

El pilote Unión Monotube consiste en un tubo de acero de fina pared estriada que se hinca en el terreno sin la ayuda de núcleo o mandril. El estriado de la fina pared del tubo le da suficiente resistencia para que pueda soportar los esfuerzos de la hinca sin pandeo. Se emplea en longitud hasta de 37 m (125 pies) y cargas de 30 a 60 toneladas. Son especialmente apropiados para trabajos pequeños, porque no requieren equipos especiales de hinca, como es el mandril.

Figura.- Junta de pilote tipo Hércules



Se usan muchas clases de pilotes prefabricados "in situ" con tubos de entibacion de paredes delgadas. En el pilote de punta de botón (button bottom) se coloca una punta prefabricada de hormigón de 45 cm (18 plg) de diámetro en el extremo inferior de un tubo de entibacion corrugado de 30 cm (12 plg) de diámetro. Después de sacar el mandril se rellena el tubo con hormigón para hacer un pilote sin solución de continuidad. Esta forma de pilote tiene gran resistencia por la punta, pero poca resistencia por fricción, ya que esta se reduce debido a que el agujero de 45 cm que abre la punta es mayor que el diámetro del fuste.

Los pilotes con tubos de entibacion de paredes delgadas tienen muchas características comunes. Generalmente no se refuerzan, porque están en compresión cuando soportan cargas verticales; sin embargo, si el pilote va a estar sometido a tracción o flexión, se puede reforzar con barras colocando estas antes de verter el hormigón. No es usual que se considere la fina pared del tubo como parte del refuerzo, porque es posible que se destruya por corrosión. Estos pilotes son fáciles de cortar, si resultan largos o aumentar su longitud durante la hinca soldándoles otro tubo. Se pueden inspeccionar después de colocados y comprobar su rectitud.

El tubo de entibacion impide que el agua y el suelo se mezclen con el concreto fresco, con lo cual se estará seguro que el fuste tendrá una calidad uniforme. Algunas veces los tubos de paredes delgadas se dañan durante la hinca por obstrucciones que los cortan o que estiran las corrugaciones, lo cual reduce su resistencia o puede plegarse debido a la presión lateral muy elevada que se desarrolla en las arcilla resistentes y las arenas densas.

El pilote de concreto sin tubo de entibacion permanente, se fabrica con uno temporal. Un tubo de acero de entibacion se hinca primero en el terreno; se impide que el suelo se introduzca en el tubo colocando en el extremo inferior de este un tapón de hormigón prefabricado o una plancha de metal sostenida por el núcleo. Después de la hinca se saca el núcleo y se rellana el tubo con concreto. Se coloca el núcleo dentro del hormigón y se va sacando el tubo mientras que el núcleo fuerza al hormigón contra el suelo e impide que sea arrastrado al levantar el tubo. El pilote de bulbo se fabrica de manera similar, excepto que el tubo se rellena parcialmente de concreto al principio; después se levanta la camisa una cierta cantidad y el núcleo se fuerza hacia abajo a golpes de martillo, lo cual fuerza al hormigón para formar un bulbo. Después que se ha formado el bulbo se rellena la camisa de concreto y se extrae seguidamente quedando formado así el pilote de bulbo o pilote de pedestal. Los pilotes sin tubo de entibacion generalmente no se refuerzan. Sin embargo, los pilotes de bulbo son excelentes para resistir tracciones, pero en estos casos es necesario reforzarlos.

Los pilotes sin tubo de entibacion fabricados con uno provisional, son apropiados para suelos de arenas sueltas y arcillas firmes, porque en estos casos la presión lateral que se desarrolla no comprime el concreto fresco que no esta protegido. Longitudes de 18m (60 pies) y cargas de 30 a 75 toneladas son los limites usuales de estos pilotes. Los pilotes sin tubo de entibacion requieren equipos pesados para la hinca y aparatos especiales para extraer el tubo por lo que son económicos solamente en trabajos que por magnitud justifiquen estos gastos iniciales de equipo.

El pilote Franki es un pilote de concreto sin tubo de entibacion que se fabrica apisonando una carga de hormigón seco en el extremo interior de un tubo de 21 cms (20 plg) de diámetro de manera que el hormigón se agarra a las paredes del tubo y forma un tapón. Una masa de 3200 Kg. cayendo de 3 a 6 m de altura en el interior del tubo fuerza al tapón en el terreno y arrastra el tubo hacia abajo por fricción. Cuando se alcanza el nivel del suelo resistente se fija el tubo al equipo de hinca y se expulsa el tapón de concreto del extremo del tubo para formar un bulbo de mas de 90 cms de diámetro. El tubo se va levantando a medida que se depositan cargas sucesivas de concreto, que apisonadas forman un fuste rugoso por arriba del bulbo o pedestal.

La longitud de estos pilotes puede ser hasta 30m (100 pies) y las capacidades de carga típicas son entre 100 y 1000 toneladas. Cuando se refuerzan son excelentes pilotes para tracción.

Existen varios tipos de pilotes que se fabrican barrenando el suelo sin colocar tubo de entibacion. El pilote Augercast, (barrenado y vaciado simultáneos), se fabrica perforando el suelo con una barrena continua, cuyo vástago central es hueco. La velocidad de perforación es tal que la barrena mas bien se atornilla en el terreno que expulsa el suelo; por lo tanto, el agujero se queda lleno del propio suelo hasta que se alcanza el estrato resistente.

Cuando se llega a ese punto se saca la barrena desatornillandola lentamente y al mismo tiempo se bombea un mortero fluido de arena y cemento a través del vástago de la barrena. La velocidad de extracción de la barrena se controla para tener siempre una presión positiva en el mortero y poder llenar el agujero, evitar que se derrumben las paredes del mismo y para que el mortero penetre unos centímetros dentro de la arena suelta o grava. El pilote que resulta tiene resistencia por la punta y rozamiento lateral, ya que la superficie del fuste es irregular. El procedimiento es económico y no se producen vibraciones, lo cual es una ventaja en las obras de ampliación de edificios y recalces. Las longitudes y diámetros que comúnmente se usan son 18 m y 35 a 45 cm.

Los pilotes por perforación se fabrican barrenando agujeros en el suelo y rellenándolos de concreto. Estos pilotes se pueden usar donde el suelo es suficientemente firme para sostener sin soporte. Los pilotes de este tipo que corrientemente se fabrican tienen un diámetro de 15 cm en adelante y más de 15 m de longitud. (Los diámetros mayores de 56 cm se consideran como pilares).

Es difícil medir la calidad de los pilotes barrenados, a no ser que se hagan ensayos de carga y estos deben hacerse antes de establecer la carga de trabajo final para el proyecto. Después de que se haya verificado la resistencia de los pilotes por los ensayos de carga, es esencial una inspección continua y si se hace algún cambio en el proceso constructivo, deben hacerce nuevos ensayos para comprobar el efecto del cambio.

 

 
*Traductor Ingles
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