13 Comments8. PROYECTO DE CIMENTACIONES DE PILOTAJE
El proyecto de una cimentación de pilotaje es análogo al de cualquier otra parte de una estructura. Se suponen unas dimensiones y se comprueba si con las dimensiones propuestas se tiene la seguridad necesaria y se revisa sucesivamente hasta que se encuentre que el proyecto es satisfactorio. Se comparan varios proyectos y al final se selecciona uno, basándose esta selección en el costo y en el tiempo necesario para su construcción.
El colocar pilotes en una cimentación puede ser inútil en algunos lugares y bajo ciertas condiciones puede ser muy perjudicial. Por ejemplo: una ca; la de un suelo bastante firme situada sobre otra capa profunda de suelo blando, pudiera actuar como una losa natural para distribuir la carga de una cimentación poco profunda. La hinca de pilotes en la capa firme puede romperla o reamasarla; el resultado final seria la concentración de cargas en un estrato blando con el correspondiente asentamiento excesivo.
Selección De La Longitud Del Pilote
La longitud aproximada del pilote se estima por el estudio del perfil del suelo y la resistencia y compresibilidad de cada uno de los estratos del suelo. Este estudio se puede hacer usando los métodos de análisis de grupos de pilotes, expuestos en la sección 5. Los pilotes de resistencia por la punta deben llegar hasta un estrato capaz de soportar la cimentación en su totalidad, sin deformación perjudicial o falla y los pilotes de fricción deben ser suficientemente largos para distribuir los esfuerzos en la masa de suelo, para reducir a un mínimo el asentamiento y obtener la adecuada seguridad del grupo total de pilotes.
Selección De Los Posibles Tipos De Pilotes
El tipo de pilote y el material del mismo deben ser cuidadosamente seleccionados para que se adapte a:
La carga que deba soportar. El tiempo disponible para la ejecución del trabajo. Las características del suelo que atravesara el pilote, así como las de los estratos a los cuales se transfiere la carga. Las condiciones del agua subterránea. El tamaño de la obra que se realiza. La disponibilidad del equipo y la facilidad de transportarlo a la obra. La disponibilidad del material para los pilotes. 8. Los requisitos del código de construcciones. Si las estructuras es el estribo de un puente o un muelle, deben merecer especial consideración la profundidad del agua, su velocidad, las condiciones de hielo y la posibilidad de organismos marinos o productos químicos en el agua que ataquen el material del pilote. Las socavaciones suelen ocurrir alrededor de las nuevas pilas y estribos de los puentes, debido al aumento de velocidad del agua; en estos casos debe protegerse el pilotaje con concreto y arriostrarse la estructura con pilotes inclinados.
Si las cargas en la cimentación son bajas y esparcidas, un pilote de bajo costo por metro y por pilote, puede que sea él más económico. Si las cargas son altas y concentradas en pequeñas áreas, un pilote capaz de soportar grandes cargas será probablemente el de costo mas bajo por tonelada de carga. Si hay varias cargas aisladas de mas de 300 toneladas, puede que sea más económico algún tipo de cimentación en pilar.
El transporte del equipo para la hinca de pilotes es siempre costoso. El contratista que tenga su equipo a una distancia del lugar del trabajo que le permita transportarlo por camiones tiene una marcada ventaja sobre el que tiene que cargarlo y descargarlo de carros de ferrocarril. Si en una obra se requieren pocos pilotes, no es justificado el transporte de un equipo grande y pesado. Los pilotes ligeros y de fácil manipulación, que se pueden hincar con el equipo que se usa para la erección de la superestructura, puede que sean los más económicos. En obras que requieran la hinca de varios cientos de pilotes de 12 m (40 pies) o más metros de largo, los equipos de hinca grandes son más económicos, porque se pueden hincar mas pilotes por turno de trabajo y se pueden aprovechar para hincar una mayor variedad de tipos de pilotes.
Si la obra donde se van a hincar los pilotes esta situada en una región del país donde abunda la madera, el precio de los pilotes de madera puestos en el lugar es bajo; Por lo tanto, el costo total usando muchos pilotes de madera que carguen 20 toneladas cada uno, puede ser menor que si se usaran pilotes de concreto con 40 toneladas de capacidad; se ve que hay una notable disminución.
Como el concreto es, generalmente, una parte de toda la construcción, se encuentre disponible en todas partes del país para la fabricación de pilotes. El acero puede ser económico en áreas industriales pero puede ser mas costoso cuando la obra se encuentra a gran distancia de las fabricas de acero.
Las características de la manipulación y del transporte de los pilotes pueden influir en la selección del tipo de pilote. La facilidad de colocar los tubos de entibacion de algunos tipos de pilotes unos dentro de otros hace la carga mas compacta, especialmente para el transporte por agua. El peso ligero unido a la gran resistencia a una manipulación ruda, es, decididamente una ventaja de los pilotes de tubos, los de tubo de entibacion estriado y los butos de entibacion corrugados, que constituyen una parte de muchos de los pilotes fabricados "in situ". Los pilotes de madera son también ligeros y de fácil manejo. Los pilotes largos, de acero de sección H y de concreto prefabricados deben manipularse por medio de eslingas para evitar que sé flexen o rompan.
Los requisitos de los Códigos de Construcción se van haciendo mas uniformes en todo el país. Los códigos especifican, generalmente, las cargas máximas permisibles por pilote, pero más corrientemente estipulan pruebas de carga para determinar las máximas cargas admisibles.
Cargas De Proyecto En Pilotes
El proyecto del fuste del pilote esta regido por los esfuerzos que se producen durante la hinca. Durante la hinca, la carga real o de trabajo en el fuste del pilote se iguala a la carga de falla entre el pilote y el suelo, Ro. Los esfuerzos producidos por la hinca se pueden estimar por la ecuación 9b, cualquiera que sea el tipo de suelo, porque solamente la resistencia dinámica se toma en consideración. El fuste deberá tener un factor de seguridad al menos de 1.3 con respecto a Ro, lo que significa que el factor de seguridad con respecto a la carga de proyecto Qa es mayor que para una columna corta. La carga admisible en el pilote esta regida por la unión del pilote con el suelo y por la capacidad del grupo de pilotes.
Separación
La separación final de los pilotes esta basada en el análisis de la acción de conjunto del grupo de pilotes. Los pilotes se colocan a distancias tales que la capacidad del grupo de pilotes actuando como una unidad sea igual a la suma de las capacidades individuales de los pilotes.
Puede ser necesaria una mayor separación en arenas compactas y en arcillas resistentes para reducir al mínimo la presión lateral producida por el desplazamiento.
En ciertos tipos de suelo, especialmente en arcillas compresibles, la capacidad de pilotes individuales dentro de un grupo separado puede ser menor que el equivalente de un pilote individual. Sin embargo, debido a su efecto insignificante, esto puede ignorarse en el diseño. A cambio, la preocupación principal ha sido que la capacidad del bloque del grupo pueda ser menor que la suma de las capacidades de los pilotes individuales. Como regla general, si la separación es mayor a 2 - 3 veces el diámetro, entonces el bloque de falla es mas improbable.
Es de vital importancia que el grupo de pilotes en suelos friccionantes y cohesivos se acomoden de tal forma que se logre la distribución de carga en áreas mayores.
Se deben evitar grandes concentraciones grandes de pilotes debajo del centro del fuste. Esto puede ocasionar que la concentración de carga resulte en asentamientos locales y falla en el fuste del pilote. Variando la longitud de los pilotes en le mismo grupo puede tener efectos similares.
Para cargas de pilote de hasta 300kN, la distancia mínima del fuste del pilote deberá de ser de 100 mm.
Para cargas mayores que 300 kN, esta distancia deberá ser mayor a 150 mm.
Por lo general, la siguiente fórmula puede usarse para determinar la separación de pilotes:
Para Pilotes friccionantes:
S = 2.5× (d) + 0.02 × L ...............7.1
Para Pilotes de cohesión:
S = 3.5× (d) + 0.02 × L ...............7.2
donde:
d = Diámetro del pilote
L = Longitud del Pilote
S = Distancia de centro a centro de pilotes (separación)
Tolerancias
Es imposible colocar los pilotes en el punto o con el ángulo exactos que se hayan indicado en el proyecto, porque tienen a apartarse o desviarse cuando encuentran puntos doble colocar los pilotes en el punto o con el ángulo exactos que se hayan indicado en el proyecto, porque tienen a apartarse o desviarse cuando encuentran puntos duros, o blandos en el terreno. Los proyectos y especificaciones deben tolerar un desplazamiento de 5 cm en la cabeza de los pilotes pequeños hincados en suelo y 15 cm (y algunas veces mas) en pilotes hincados a través del agua. Un desplome o angularidad en el eje del pilote de 1 o 2 por ciento, con respecto a la longitud del pilote, no afecta, generalmente, su capacidad de carga y, por lo tanto, debe permitirse en el proyecto y en las especificaciones. Corrientemente se permiten tolerancias mayores, si los ensayos de carga demuestran que los pilotes pueden soportar las cargas con seguridad.
