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Trabajo 3 - Pilotaje, cimentaciones profundas

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Pilotes De Perfiles De Acero

Los perfiles estructurales de acero, especialmente los pilotes H y los perfiles WF, son muy usados como pilotes para soportar cargas, especialmente cuando se requiere una alta resistencia por la punta en suelo o en roca. Como el área de la sección transversa es pequeña comparada con la resistencia, se facilita la hinca a través de obstrucciones, tales como las vetas duras cementadas, los viejos troncos de madera y hasta las capas finas de roca parcialmente meteorizada. Los pilotes se pueden obtener en piezas y se pueden cortar o empalmar fácilmente. Los perfiles que ordinariamente se hincan son de 8BP36 al 14BP117 y las cargas de trabajo varían de 40 a 150 toneladas. Se han usado perfiles de ala ancha de hasta 91.5 cms (36 plg) de peralte y también ocasionalmente pilotes formados por canales y rieles de ferrocarril. La longitud la limita la hinca solamente; se han colocado perfiles H de 35.5 cms (14 plg) de mas de 90 m (300 pies) de longitud.

Los perfiles H hincados en roca pueden soportar cargas hasta él limite elástico del acero. En rocas muy duras algunas veces se refuerza la punta del pilote con planchas de acero soldadas al alma del perfil para evitar pandeo local. Loa pilotes H penetran el suelo produciendo un desplazamiento mínimo y produciendo un levantamiento del suelo y presión lateral también mínimos. Cuando los pilotes H se usan para resistir por fricción, como el área entre las alas es tan grande, la falla ocurre por esfuerzo cortante, en planos paralelos al alma de la sección que pasa por las aristas exteriores de las alas y por fricción contra el metal en las caras exteriores de las alas.

Los perfiles estructurales tienen tres desventajas. Primera, son relativamente flexibles y se desvían o tuercen fácilmente si encuentran obstáculos como piedras grandes o boleos. De hecho algunos pilotes H se han desviado tanto que sus puntas han resbalado sobre el estrato resistente en vez de penetrar en él. Segunda, el suelo se empaqueta entre las alas de perfil de tal manera que el área de rozamiento corresponde al perímetro del rectángulo que circunscribe al pilote en vez de al perímetro total de la sección del pilote. Tercera, la corrosión reduce el área efectiva de la sección transversal. En la mayoría de los suelos es suficiente dejar un margen para corrosión de 1.25 a 2.50 mm, porque la dura película de corrosión protege al pilote de futuros ataques. En suelos fuertemente ácidos como los rellenos y la materia orgánica y en el agua de mar, la corrosión es mucho más seria; en estos casos la protección catódica o la inyección de concreto son necesarios para impedir el deterioro del pilote.

Figura.- Secciones de Pilotes de acero

                 

Pilotes De Tubos De Acero

Los tubos de acero rellenos de concreto constituyen excelentes pilotes. En la mayoría de los casos se hincan con el extremo inferior cerrado pon una placa plana o una punta cónica. La placa plana es más económica y tiende a formar una punta cónica de suelo a medida que se hinca el pilote. Unas planchas formando una X soldadas al extremo del tubo ayudan al pilote a penetrar la grava y las capas cementadas y a cortar la capa de roca. Los tubos con el extremo inferior abierto se emplean cuando es esencial un desplazamiento mínimo. Los tacos de suelo que se van introduciendo en el tubo se extraen a intervalos par impedir que se empaqueten y hagan que el pilote se hinque como si estuviera cerrado en la punta.

Tanto los pilotes cerrados como los abiertos se rellenan de hormigón después de hincados (y de extraído el suelo de los abiertos); esto aumenta la resistencia del fuste, porque tanto la resistencia del acero como la del concreto contribuyen a la resistencia de la columna.
Se han hincado tubos desde 27.3 cms (10.75 plg) de diámetro externo y paredes de 4.8 mm (0.188 plg) de espesor hasta 91.4 cm (36 plg) de diámetro y paredes de 12.7 mm (0.5 plg) de espesor, con capacidades desde 50 hasta mas de 200 toneladas. Las longitudes las limita el equipo de hinca; se han colocado pilotes de tuvo hasta de 60m (200 pies) de largo.

Los pilotes de tubo son ligeros, fáciles de manipular e hincar y se pueden cortar y empalmar fácilmente. Son más rígidos que los pilotes H y no se desvían tan fácilmente cuando encuentran un obstáculo. Tienen además la ventaja de poderse inspeccionar interiormente después de hincados y antes de colocar el hormigón.

Al hincar los pilotes de acero la masa debe golpear perpendicularmente sobre el centroide de la sección. Un martillo descentrado o que se bambolee "acordonara" el tubo e inclinara el perfil estructural, lo cual destruye la efectividad del golpe. El contenido de carbono del acero del pilote es importante, porque si es muy alto el pilote se rajara y si es muy bajo se deformara. En una obra donde se hincaron en arcilla 161 Km. (100 millas) de pilotes de tuvo de 27.3 cm (10.75 plg) de diámetro y pared de 6.3 mm (0.25 plg) y con longitudes hasta de 49 m (160 pies) se encontró que los tubos de acero fabricados en frío con el 0.22 por ciento de carbono y el 0.6 por ciento de manganeso eran los que mejor se hincaban.

 

Figura.- Seccion tubo de Pilote de acero

                 

 
 
 

 
 
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