Trabajo De Cimentaciones Profundas.docx

INTRODUCCIÓN: El presente informe pretende dar a conocer los diferentes tipos de cimentaciones profundas que permite tener un control sobre el comportamiento de la misma. Para tener comprensión del tema daremos un estudio a los conocimientos generales de las cimentaciones desglosándolo de tal manera por las cimentaciones profundas que nos dará a conocer la necesidad de crear los pilotes, muros pantalla, sustitución, flotación y los diferentes tipos que existen acerca de ello. Estos métodos son de gran importancia para la construcción, porque son soluciones necesarias para la edificación que nos han llevado a la construcción sobre terrenos problemáticos para soportar cargas en superficie y que con el constante estudio podemos mejorarlo para obtener mejores resultados con un menor costo. Además de que con estos sistemas podemos lograr que el edificio tenga una verticalidad constante y se produzcan en lo menor posible daños en la estructura del edificio. Cuando es imposible proveer una adecuada solución para una estructura, sólo con una cimentación superficial, el uso de cimentaciones profundas se vuelve imprescindible. Esta situación se puede deber a muchos factores, ya sea por las características del subsuelo, por el orden en que sus diferentes estratos se presentan, la naturaleza de las cargas que se transmitirán al subsuelo, las características del lugar, el fin operativo de la superestructura, etc.

FUENTE: Pagina URBIPEDIA

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De igual manera, existen muchos factores que pueden intervenir en la elección entre una cimentación profunda y una cimentación superficial, o el uso de las dos. Cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura, el uso de cimentaciones profundas puede garantizar la transmisión de la carga al lecho rocoso o a una capa resistente. Cuando no se encuentra un lecho rocoso o una capa dura a una profundidad razonable debajo de la superficie del terreno, se usa un tipo de cimentación profunda especial para transmitir la carga actuante al suelo, donde la resistencia a dicha carga se deriva principalmente de la resistencia a la fricción desarrollada en la interfaz suelo-estructura. Los suelos expansivos se hinchan y se contraen, por así decirlo, conforme el contenido de agua crece y decrece (cuya presión de expansión es considerable). Si se usaran cimentaciones superficiales en tales circunstancias, la estructura sufriría daños importantes. Sin embrago, la cimentación profunda se considera como una alternativa cuando dichos suelos se extienden más allá de la zona activa de expansión y compresión.

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OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Conocer y/o aumentar el conocimiento sobre el tema CIMENTACIONES PROFUNDAS. OBJETIVOS GENERALES  Conocer los tipos de cimentaciones profundas  Conocer sus diferentes usos en los diferentes y consideraciones que se debe tomar en cuenta.  El objetivo de una cimentación es el de proporcionar el medio para que las cargas de la estructura, concentrada en muros y columnas se transmitan al terreno produciendo a este un sistema de esfuerzos que puedan se resistidos con seguridad sin producir asentamientos, o con asentamientos tolerables, ya sean estos uniformes. o diferenciales.  Dar a conocer todas las posibles cargas que pueden actuar sobre las cimentaciones, sus diferentes combinaciones y aplicando los debidos factores de carga.

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CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO CIMENTACIONES PROFUNDAS Se comienza por definir algunos conceptos fundamentales, tales como: ¿Qué es una cimentación? Una cimentación es un elemento estructural de cualquier construcción, el cual tiene como principal función transmitir las cargas de servicio al terreno de apoyo a través de cargas axiales y momentos mediante su base sin que estos superen la capacidad admisible indicada en los estudios de suelos. ¿Cómo se clasifican las cimentaciones?

Existen dos tipos de cimentaciones, las cuales son superficiales y profundas. A continuación, se presenta un esquema acerca de ellas y la variedad que incluyen. IMAGEN N.º 01 Clasificaciones de las cimentaciones FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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CIMENTACIONES PROFUNDAS Elemento de cimentación que transmite carga al terreno por la base (resistencia de punta), por la superficie lateral (resistencia de fricción lateral) o por la combinación de ambas. Se utiliza cuando la resistencia del suelo al que se suele construir una zapata o losa de cimentación es insuficiente y no proporciona el soporte adecuado, por lo que las cargas deben transmitirse a un estrato resistente a mayor profundidad. IMAGEN Nº.08 Colocación de Pilote.

FUENTE: Pagina Web REQUISITOS DE UNA BUENA CIMENTACIÓN. Deberá cumplir tres requisitos fundamentales: 1. El nivel de la cimentación deberá estar a una profundidad tal que se encuentre libre del peligro de heladas, cambios de volumen del suelo, capa freática, excavaciones posteriores, etc. 2. Tendrá unas dimensiones tales que no superen la estabilidad o capacidad portante del suelo. 3. No deberá producir un asiento en el terreno que no sea absorbible por la estructura.

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Muchos suelos, fundamentalmente los que tienen arcillas expansivas, varían mucho de volumen según su contenido de humedad. Dichos suelos deberán evitarse o recurrir a unas cimentaciones más profundas que apoyen en terrenos más estables.

ETAPAS DE LA SELECCIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN El tipo de cimentación más adecuado para una estructura dada depende de varios factores, como su función, las cargas que deben soportar, las condiciones del subsuelo y el costo de la cimentación comparado con el costo de la superestructura. “Al elegir el tipo de cimentación, el ingeniero debe dar los siguientes 5 pasos sucesivos:

a) Obtener cuando menos, información aproximada con respecto a la naturaleza de la superestructura y de las cargas que se van a transmitir a las cimentaciones. b) Determinar las condiciones del subsuelo en forma general. c) Considerar brevemente cada uno de los tipos acostumbrados de cimentación, para juzgar si pueden construirse en las condiciones prevalecientes; si serian capaces de soportar las cargas necesarias, y si pudieran experimentar asentamientos perjudiciales. En esta etapa preliminar se eliminan los tipos evidentemente inadecuados. d) Hacer estudios más detallados y aun anteproyectos de las alternativas más prometedoras. Para hacer estos estudios pueden ser necesarios tener información adicional con respecto a las cargas y condiciones del subsuelo, y generalmente, deberán extenderse lo suficiente para determinar el tamaño aproximado de las zapatas o pilas, o la longitud aproximada y numero de pilotes necesarios. e) Preparar una estimación del costo de cada alternativa viable de cimentación, y elegir el tipo que represente la transacción más aceptable entre el funcionamiento y el costo”

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CLASIFICACIÓN SEGÚN LAS DIMENSIONES DE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA La clasificación de las cimentaciones profundas se basa en los anchos de sus secciones transversales, TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS PILOTES: Son elementos esbeltos que se emplean para transmitir las cargas de la superestructura y peso propio a través de estratos de suelo de baja capacidad de carga hasta suelos más profundos o estratos de rocas que posean la resistencia requerida.

IMAGEN Nº 09 Uso de pilotes en el Rio Allcomachay-Huanta.

FUENTE: H Y C INGENIEROS CONSULTORES

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PILAS: Son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la de los pilotes, las cuales también transmiten al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto. Los pilares poseen dos tipos de estructuración. La primera de ellas consiste en la de una zapata pero de mayor profundidad2 que transmite carga a un estrato más resistente. La otra funciona como apoyo para mega estructuras, generalmente usadas para los puentes, los cuales requieren que el cuerpo de su cimentación sobrepase el nivel del agua para conectarse a la estructura misma. (Peck, 1988).

MICROPILOTES: Son elementos estructurales cuyos diámetros están comprendidos entre 0.15 y menores de 0.30 m. Los de más frecuente aplicación en el recalce de estructuras son los de diámetro 0.22 m. Se define como un pilote de pequeño diámetro, que transmite la carga de una estructura a estratos de suelos más profundos, principalmente por fricción de su fuste con el suelo y en menor medida por su punta, con asentamientos prácticamente nulos. Cimentaciones especiales y recalce: resiste fuerzas de compresión producidas por la misma estructura. Estabilización contra sub-presión: resiste fuerzas a tracción producidas por la cantidad de agua presente en el terreno.

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IMAGEN Nº.10 Recalce de cimentaciones.

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú) Losas: el anclaje de micropilotes en losas disminuye la presión ejercida y ayuda en la reducción del espesor de esta. Estabilización posicional: mantiene el talud de un terreno por ejemplo el caso de carreteras. IMAGEN Nº.11 Recalce de cimentaciones.

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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LAS VENTAJAS DE ESTE TIPO DE SOLUCIÓN SON LAS SIGUIENTES: 

Se requiere poco espacio durante su instalación.

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Los equipos de ejecución son ligeros y compactos.



Las longitudes del micropilote pueden adaptarse según condiciones de obra.

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Utiliza materiales fáciles de transportar.



No obstante, como cualquier estructura esta presenta algunas desventajas:

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En terrenos arcillosos como es en el caso de la Selva, los micropilotes tienen problemas de adherencia.



La longitud también es un limitante de este sistema, ya que existe la posibilidad de que no se encuentre un estrato resistente a una pequeña profundidad de excavación.

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN PILOTES DE CONCRETO. Elementos prefabricados: son elementos estructurales de cimentación profunda que son fabricados en moldes, de acuerdo con las especificaciones, antes de ser instalados en el subsuelo. los pilotes prefabricados pueden ser pretensados, estos tratan de reducir las grietas debidas al manejo e hincado del pilote, además de proporcionar mayor resistencia a esfuerzos por flexión y compresión Estas estructuras de concreto pueden llegar a deteriorarse por altas concentraciones de magnesio o sulfato de sodio y en menor proporción en los pretensados debido a la disminución de grietas. Son muy duraderos contra incendios y en situaciones en las que estén sumergidos en sustancias mencionadas anteriormente si es que en su construcción se utilizó cemento portland tipo V (con bajo contenido de aluminato tricálcico <5%).

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Elementos colados en lugar: el concreto es depositado directamente en perforaciones realizadas en el subsuelo, por lo que la cimentación es fabricada en el lugar donde quedara ubicada. PILOTES DE ACERO. Los pilotes de acero en el Perú se emplean en menor proporción comparados con los pilotes de madera y concreto. . Sin embargo, no por ello dejan de ser comercializados. Estos pueden ser empleados como tubos de acero hincados que luego pueden ser vaciados con concreto, arena o grava; también existen los de sección H en caso las condiciones lo requieran, ya que penetran fácilmente y pueden llegar a estratos de gran capacidad de carga. Existe la posibilidad de generarse dobleces en los pilotes debido a excesivos esfuerzos de hincado, por lo que deberán ser reforzados en la punta. Durante su hincado se deberá tener mucho cuidado para que estos se coloquen en la posición correcta según las especificaciones. Para el caso de los tubos de acero estos pueden ser hincados con el extremo abierto y tienen que ser limpiados previo al vaciado de concreto, aquellos con el extremo inferior cerrado son más comunes, ya que no albergan material dentro de él durante el proceso de hincado mientras que los de extremo abierto Resistentes a cargas de altas magnitudes y a esfuerzos cortantes y flexionantes considerables; pueden alcanzarse grandes profundidades con unión de piezas por roscado o soldadura. Su principal desventaja es que el área de la sección disminuye por efectos de la corrosión. Los problemas que se pueden presentar generalmente son los de corrosión en el caso de rellenos en los que quede atrapado aire, para este caso los pilotes de acero son revestidos para evitar la oxidación. Estos son más vulnerables en la zona superior al nivel del suelo y al estrato inmediatamente inferior debido al ataque de sales en casos de mareas de agua de mar. Son muy convenientes para ser hincados en terrenos duros y hasta roca blanda. Tienen las siguientes ventajas: Se pueden obtener en longitudes según las necesidades de construcción. 

Las uniones desarrollan toda su resistencia a la compresión y el 100% de la resistencia a la flexión se obtiene por soldadura.

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Dado su pequeño desplazamiento del terreno al hincarlos, son los únicos que se pueden hincar a la profundidad deseada sin necesidad de recurrir al jetting. Se

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pueden hincar muy próximos a estructuras existentes ya que producen pequeños desplazamientos y vibraciones en el terreno. 

Se utilizan para resistir grandes esfuerzos laterales, para el caso de sismos su resistencia a la flexión es de gran valor.

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Suelen necesitar menor espacio para su transporte y almacenaje que los de madera o concreto prefabricados.



Al igual que los pilotes de concreto, poseen inmunidad a los ataques de los animales marinos, termitas y podredumbre.

PILOTES MIXTOS. Constituidos por piezas de distintos materiales. Los más comunes son los formados por piezas metálicas y de concreto.. Existen dos tipos de pilotes compuestos, aquellos que son por unión de secciones superiores e inferiores de distintos materiales, pero debido al costo y dificultad de lograr las uniones se han dejado de emplear y aquellos que utilizan forros, tubos o ademes combinados con otros componentes más empleados como rellenos de concreto, arena o grava, cuya utilización depende de las condiciones del terreno PILOTES DE MADERA. Son los pilotes más antiguos en el mundo debido a su simplicidad, relativa seguridad y bajo costo. Su longitud está limitada por la altura de los árboles. No pueden soportar muchos esfuerzos de hincado sin sufrir daño, estos pueden reducirse si se refuerza la punta con un revestimiento de acero. Es el pilote más antiguo que se conoce. Generalmente posee sección circular no uniforme y su longitud rara vez alcanza los 20 metros. Los Pilotes De Madera Deben De Reunir Las Siguientes Condiciones: o Ser de madera sana y de clase que resista el hincado y cortados sobre la parte más alta del terreno en que se encuentra el árbol. o Libres de dobleces, nudos grandes o sueltos, abolladuras, rajaduras y podredumbre. o Ser lo más rectos posibles y que adelgacen uniformemente de la cabeza a la punta.

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LOS TIPOS DE MADERA PRESENTES EN EL PERÚ CON LOS CUALES SE PODRÍAN DISEÑAR PILOTES SEGÚN EL “MANUAL DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINO” SE MUESTRAN EN LA TABLA 2.1.

TABLA Nº.01 Maderas más usadas en el Perú para la elaboración de pilotes.

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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PILOTES PARA DENSIFICACIÓN Si dentro de los estudios de suelo se pueden encontrar estratos posibles de mejorar, existe la posibilidad de optimizar dichos estratos a través de los pilotes de densificación para no recurrir al empleo de concreto o estructuras metálicas. Este proceso consiste en la excavación del terreno de la misma forma en la que se hace para un pilote; sin embargo, este no es rellenado con concreto, sino con un material controlado como columnas de grava, grouting, etc. De este modo se obtiene un terreno compactado con una capacidad admisible superior a la inicial que únicamente requiere el uso de cimentaciones superficiales.

CAJONES DE CIMENTACIÓN O CAISSONES Los cajones de cimentación son elementos estructurales de concreto armado que se construyen sobre el terreno y se introducen en este por su propio peso al ser excavado el suelo ubicado en su interior (Norma E.050 Suelos y cimentaciones, 2006). Son construidos con materiales impermeables al agua, utilizados en las cimentaciones de puentes y en obras hidráulica.

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CAPITULO 3: CONSIDERACIONES GENERALES INFORMACIÓN PREVIA La norma E.050 de suelos y cimentaciones expresa que se realizará proyectos con pilotes de cimentación (cimentación profunda) en suelos donde, las capas superiores del suelo son altamente compresibles y demasiado débiles para soportar la carga transmitida de la superestructura, cuando no se encuentre lecho de roca a una profundidad considerable, cuando se encuentren suelos expansivos y colapsables; para realizar estos proyectos con cimentaciones profundas se debe contar con un estudio de mecánica de suelos. Para el Estudio e mecánica de suelos, tener en cuenta que debemos obtener los siguientes documentos: 

Del terreno a investigar

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Plano de ubicación y accesos.



Plano topográfico con curvas de nivel.



De la obra a cimentar



Características generales (uso, número de pisos y sótanos, área, tipo de estructura o superestructura)



Datos generales de la zona



Detalle de usos y construcciones anteriores.

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Datos de terrenos y edificaciones colindantes.

TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN DE CAMPO CALICATAS: son excavaciones cuya profundidad son variables dependiendo el tipo de estructura o superestructura a construirse, se realizan con la finalidad de conocer el perfil estratigráfico del suelo, nivel freático; la cual indicara la profundad mínima de cimentación.

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PERFORACIONES: sondeos de excavación poco detallada, pero de mayor profundidad que las calicatas, su objetivo es verificar la continuidad de los estratos encontrados en las exploraciones. REFRACCIÓN SÍSMICA TOMOGRAFÍA ENSAYOS IN SITU Una vez que se cuenta con las muestras extraídas a través de los procesos de investigación de campo, se procede a realizar los diferentes ensayos realizar in situ mostrados en el siguiente cuadro. TABLA N°02

Ensayos IN SITU según la norma E.050

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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ENSAYOS DE LABORATORIO TABLA N° .03 Ensayos de laboratorio según la norma E. 050

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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En estos ensayos se deben considerar una profundidad mínima la cual designaremos como “p”: 𝑝 = 𝐷𝑓 + ℎ + 𝑧 Dónde: DF: en una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la cimentación profunda. En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y el extremo de la cimentación profunda. H: es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural. Z: 6 metros, en el 80% de los sótano y 1,5 B, en el 20% de los sondeos, siendo B el ancho o diámetro de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares. IMAGEN Nº.12 Esquema grafico de profundidad mínimo para exploración de cimentaciones profundas (Norma E.050, suelos y cimentaciones 2006)

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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En el caso de conocerse un estrato de suelo resistente que se puede usar como plano de apoyo de la cimentación, se podrá adoptar “p, la profundidad del estrato mas resistente, la cual en casos de cimentaciones profundas no deberá ser menor de 5 metros o de 15 metros en caso de antecedentes de fenómeno de licuación. RESULTADOS DEL ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Una vez culminado con las exploraciones y ensayos necesarios, el ingeniero o empresa responsable del EMS deberá indicar que tipo de suelo se encontró y que tipo de cimentación es necesaria para la estructura o superestructura. Además, deberá mostrar:  Estrato de apoyo de cimentación y profundidad de cimentación.  Presión admisible de todos los estratos.  Carga de rotura de corte de la cimentación.  Asentamientos diferenciales y totales.  Factor de seguridad.  Agresividad del suelo.  Perfil estratigráfico del suelo.  Descripción de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos que se encuentren.  Variación del nivel de napa freática.  Parámetros sísmicos (S Y Tp).  Resultado sobre la potencialidad de licuefacción del suelo.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE CIMENTACIONES Elegimos los criterios fundamentales para José María Rodríguez Ortiz en el capítulo 8 “Criterios para la elección de cimentaciones” en la publicación “Curso aplicado de cimentaciones”; visto también como necesidades y criterios fundamentales por el autor Braja M. Das en su publicación “Fundamentos de ingeniería geotécnica “en el capítulo 18.

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La elección del tipo de cimentación dependerá de los aspectos geotécnicos y estructurales como económicos de modo que sea un proyecto viable. A continuación, detallamos los criterios o factores que ayudan a determinar el tipo de cimentación. INFLUENCIA GEOTÉCNICA Cuando las capas superiores del suelo son expansibles, compresibles y demasiado débiles para soportar cargas transmitidas por la superestructura, los pilotes se utilizan para transmitirá la carga al lecho de roca subyacente o una capa se suelo mas fuerte. Cuando no se encuentra lecho de roca a una profundidad razonable, los pilotes se utilizan para transmitir gradualmente la carga estructural al suelo. La resistencia a la carga estructural aplicada se deriva principalmente de la resistencia de fricción desarrollada en la interface suelo-pilote. Al someterse a fuerzas horizontales los pilotes resisten flexionándose sin dejar de soportar la carga vertical transmitida por la superestructura. Esta situación se encuentra generalmente en el diseño y construcción de estructuras para la retención de tierra y cimentaciones de las estructuras altas que están sometidas a fuertes vientos y/o fuerzas sísmicas. INFLUENCIA DEL TIPO DE ESTRUCTURA Para todo tipo de cimentación existe una relación directa con la complejidad e importancia de la estructura. Aquellos ligeros, de poca altura y escasa importancia usualmente se cimentan de forma barata, es decir, con cimentación superficial, mientras que los de gran altura como rascacielos que están expuestos a empujes horizontales de viento necesitan resistir acciones sísmicas que pueden llegar a producir giros o inclinaciones. Para estos casos existen soluciones que consisten en las siguientes: confinar o inyectar el terreno de modo que se reduzca la deformabilidad, realizar pilotajes para reducir el asentamiento y contrarrestar los esfuerzos horizontales como el empuje pasivo del suelo y por último trabajar con losas de cimentación para distribuir las cargas.

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INFLUENCIA O FACTOR ECONÓMICO Dentro del contexto nacional y local se realiza la construcción informal, incluso con cierto nivel de ingeniería aceptable que carecen de un EMS y sin fundamento se realizan los diseños de cimentaciones superficiales con el fin de economizar, la finalidad de este factor es incrementar la realización de estudios de suelos antes de escoger algún tipo de cimentación. No se recomienda minimizar gastos y costos ya que esta será la base de la estructura, lo recomendable es que ya teniendo el EMS se evalúen todas las opciones de tipos de cimentación, ya que este involucrará diversos factores como mano de obra, materiales y maquinarias; en función de todo lo mencionado se elije el que asegure un buen comportamiento de la estructura.

CONDICIONES IMPUESTOS POR LOS EDIFICIOS PRÓXIMOS En muchos casos la existencia de edificios adyacentes, obras o instalaciones generan determinadas limitaciones, los más frecuentes: asentamientos A continuación, se explica los casos más típicos: Edificios antiguos con cimentación superficial: aquellas edificaciones que se encuentran en un terreno de mal estado, estos requieren ciertas condiciones. Para el caso de los sótanos se necesitará trabajar con plantillas IN SITU, muros anclados o sino con pantallas de pilotes poco deformables. Se recomienda confinar el terreno antes de iniciar el proyecto para lograr un terreno resistente o si es necesario recalzar edificaciones adyacentes. Si se realizaran cimentaciones con pilotes evitar los hincados o de desplazamiento debido a que alteran el terreno colindante. Por otro lado, si se emplean cimentaciones por zapata o losa se deben considerar los estudios de los asentamientos en los edificios próximos. Asimismo, estudiar la variación del nivel freático, ya que este fenómeno puede producir asentamientos en los otros edificios. Edificios ligeros cimentados sobre pilotes: las cargas superficiales pueden generar variaciones en el terreno que provocaran flexiones laterales o rozamientos negativos que afectan a construcciones vecinas para evitarlo de preferencia optar por las cimentaciones profundas.

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Edificios adyacentes con cargas muy diferentes: edificios de gran altura y cargas influyen inevitablemente en edificios de menor dimensión, a menos que ambos tengan una misma cimentación en un suelo resistente

CONDICIONES DE UTILIZACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE CIMENTACIÓN La elección del tipo de cimentación no solo se toma por la solución óptima teórica sino se toma también en base a la experiencia y los ejemplos prácticos que se puedan encontrar relacionados al tema. En seguida mostramos un diagrama el cual nos da orientación y recomendación de cimentaciones superficiales o profundas.

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IMAGEN Nº.13 Esquema orientativo para la elección de cimentaciones. (Rodríguez Ortiz 1989)

FUENTE: Tesis PUCP (Manual de construcción e instalación de pilotes según la práctica de empresas especializadas en el Perú)

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ENSAYOS DE VERIFICACIÓN La norma E.050 de suelos y cimentaciones indica que se deben realizar pruebas de carga e integridad una vez concluidos los pilotes. PRUEBAS DE CARGA Se deberán efectuar pruebas de carga según lo indicado en la norma

ASTM D 1143. o El número de pruebas de carga será una por cada lote de pilotes, con un mínimo de una prueba por cada cincuenta pilotes. o Las pruebas se efectuarán en zonas con el perfil más desfavorable según la exploración del campo ENSAYOS DIVERSOS 

Verificación de la continuidad del vaciado de concreto.

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Verificación de verticalidad.

INSPECCIÓN Y LIMITACIONES DE LA CONSTRUCCIÓN Se recomienda que durante el proceso de construcción se encuentre un ingeniero geotécnico debido a que los análisis realizados son para un número limitado de calicatas perforaciones que no abarcan toda el área del terreno, a medida que se avanza en el proceso constructivo se pueden encontrar variaciones de estratos y posibles problemas debido a los asentamientos tanto de la propia estructura como de las adyacentes, por otro lado, el ingeniero responsables podrá contribuir con recomendaciones según los estudios realizados y las observaciones de campo basándose en la experiencia y el tipo de proyecto.

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CAPITULO IV PILOTES El pilote o sistema por pilotaje, es un tipo de cimentación profunda de tipo puntual, que se hinca en el terreno buscando siempre el estrato resistente capaz

de soportar las

cargas transmitidas. Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente «hincados» en el piso a base de golpes de «martinete», esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, hasta que alcance la profundidad del estrato resistente y se produzca

el «rechazo» del suelo.

TIPOLOGÍA DE CIMENTACIÓN EN PROFUNDIDAD Tipología de cimentación en profundidad empleada habitualmente para terrenos poco homogéneo o con poca capacidad portante que reparte las cargas al terreno por fuste y/o por punta en terrenos más resistentes. Se consideran cimentaciones profundas por pilotes cuando su extremo inferior, en el interior del terreno, está a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho. Cuando la ejecución de una cimentación superficial no sea técnicamente viable, se debe contemplar la posibilidad de realizar una cimentación profunda.

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Las cimentaciones profundas se pueden clasificar en los siguientes tipos: PILOTE AISLADO: aquél que está a una distancia lo suficientemente alejada De otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos;

FUENTE: ANALISIS Y DISEÑO DE CIMENTACIONES LL (PDF) GRUPO DE PILOTES: son aquellos que por su proximidad interaccionan entre sí o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente rígidos, como para que trabajen conjuntamente;

FUENTE: ANALISIS Y DISEÑO DE CIMENTACIONES LL (PDF)

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ZONAS PILOTADAS: son aquellas en las que los pilotes están dispuestos con el fin de reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones. Suelen ser pilotes de escasa capacidad portante individual y estar regularmente espaciados o situados en puntos estratégicos;

FUENTE: ANALISIS Y DISEÑO DE CIMENTACIONES LL (PDF)

MICROPILOTES: son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tubos, barras o perfiles introducidos dentro de un taladro de pequeño diámetro, pudiendo estar o no inyectados con lechada de mortero a presión más o menos elevada.

POR LA FORMA DE TRABAJO, LOS PILOTES SE CLASIFICAN EN:

PILOTES POR FUSTE: en aquellos terrenos en los que al no existir un nivel claramente más resistente, al que transmitir la carga del pilotaje, éste transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del fuste. Se suelen denominar pilotes “flotantes”.

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FUENTE: https://ingeniero-de-caminos.com/pilotes-de-cimentacion/ PILOTES POR PUNTA: en aquellos terrenos en los que al existir, a cierta profundidad, un estrato claramente más resistente, las cargas del pilotaje se transmitirán fundamentalmente por punta. Se suelen denominar pilotes “columna”.

FUENTE: https://ingeniero-de-caminos.com/pilotes-de-cimentacion/ Para diferenciar los tipos de pilotes se pueden utilizar los siguientes criterios.

POR EL TIPO DE MATERIAL DEL PILOTE:

HORMIGÓN “IN SITU”: se ejecutarán mediante excavación previa, aunque también podrán realizarse mediante desplazamiento del terreno o con técnicas mixtas (excavación y desplazamiento parcial);

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HORMIGÓN PREFABRICADO: podrá ser hormigón armado (hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado o postensado; ACERO: se podrán utilizar secciones tubulares o perfiles en doble U o en H. Los pilotes de acero se deben hincar con azuches (protecciones en la punta) adecuados; MADERA: se podrá utilizar para pilotar zonas blandas amplias, como apoyo de estructuras con losa o terraplenes; MIXTOS: como los de acero tubular rodeado y rellenos de mortero.

CARACTERÍSTICAS DE LOS PILOTES PILOTES DE MADERA 

Los pilotes de madera son troncos de árboles, cuyas ramas y corteza fueron recostadas.

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La madera debe ser recta, sana y sin defectos.



La longitud máxima usual está entre 10 y 20 metros.

CARACTERISTICAS Los pilotes de madera no resisten altos esfuerzos al hincarse, por lo que su capacidad es limitada o . Se usan zapatas de acero para evitas daños en la punta del pilote

FUENTE: página web

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PILOTES DE HORMIGÓN Poco después de 1900 se idearon varios tipos de pilotes de hormigón. Desde entonces han aparecido numerosas variantes, y en la actualidad se dispone de una gran variedad de pilotes entre los cuales el ingeniero puede elegir el que mejor se adapte a una obra determinada. Los pilotes de hormigón pueden dividirse en dos categorías principal: PILOTES PRECOLADOS PILOTES COLADOS IN SITU

FUENTE: página web

CARACTERISTICAS DE PILOTES PRECOLADOS Longitud usual: 10 a 15m, carga usual: 30 a 300 ton

VENTAJAS: 

Resisten hincado energético



Resistentes a la corrosión

Adecuada unión con superestructura de concreto

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DESVENTAJAS 

Difíciles de cortarse a la medida precisa



Difícil de transportar

FUENTE: página web CARACTERISTICAS DE PILOTES DE CONCRETO COLADO IN SITU Se construyen haciendo una perforación en el terreno y llenándola con concreto longitud usual: 5 a 15m, longitud máxima: 30 a 40m, carga usual: 20 a 50ton, carga máxima aprox: 80ton VENTAJAS: o Relativamente baratos o Posible inspección antes de colar o Fácil de extender DESVENTAJAS: o Posibles dificultad en las juntas después del fraguado del concreto o Los ademes delgados pueden dañarse durante el hincado.

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FUENTE: CIMENTACIONES PROFUNDAS aspectos básicos del diseño geotécnico PILOTES DE ACERO Se utilizan mucho como pilotes los tubos de acero, que usualmente se llenan de hormigón después de hincados, y los perfiles de acero en H cuando las condiciones requieren un hincado violento, longitudes desusadamente grandes o elevadas cargas de trabajo por pilote.

FUENTE: página web

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FIBRA DE VIDRIO Tubos de fibra de vidrio de alta resistencia que se rellenan de concreto después del hincado. Su uso más común es para estructuras marinas (diques, atraco de embarcaciones, muelles)

FUENTE: DOCPLAYER cimentaciones profundas TABLESTACA SUPERLOC De polímero reforzado con fibras. Resiste impactos, deformación a largo plazo, rayos ultravioleta e intemperismo mejor que las tablestacas de PVC. Su instalación es similar a las tablestacas metálicas.

FUENTE: DOCPLAYER cimentaciones profundas

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3.5.6 PILOTES TÉRMICOS Consiste en extraer energía térmica del suelo a través de la cimentación profunda y proveer los sistemas apropiados (sondas) que permitan que sea utilizada en las edificaciones. Puede ser usado para calefacción o enfriamiento. En Alemania se ha usado por más de 20 años.

FUENTE: DOCPLAYER cimentaciones profundas PILOTE SOILEX Utiliza una bolsa expandible que funciona como una ampliación de la base después de instalar el pilote, inyectando concreto o mortero. De esta manera, se forma un bulbo, 5 a 10 veces más grande que el diámetro original. Dado que es capaz de tomar esfuerzos de compresión y tensión, se puede utilizar como pilote de punta, o como ancla.

FUENTE: DOCPLAYER cimentaciones profundas

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CAPITULO 5: PROCESO CONSTRUCTIVO PROCESO CONSTRUCTIVO Según la información recopilada La diferencia entre uno y otro radica exclusivamente en su proceso de construcción, en el cual se podrá escoger el tipo de revestimiento del terreno a excavar se describen las características más importantes de los equipos para escogerlos en función al perfil estratigráfico más crítico que se encuentre en el suelo de la obra. El Perú cuenta con una gran variedad de suelos, los cuales en ciertos casos requieren cimentaciones profundas PILOTES IN SITU Los pilotes in-situ son un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo cuando esta se encuentra a una profundidad. Un pilote in-situ tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno. Pilotes in situ Dentro de las Normas Tecnológicas de la Edificación (NTE) existen tablas que facilitan esta elección a través de un sistema de puntuaciones en función a su carga de diseño y condiciones en obra Para los pilotes hormigonados “in situ” se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones:

a) diámetro < 0,45 m: no se deben ejecutar pilotes aislados, salvo en elementos de poca responsabilidad en los que un posible fallo del elemento de cimentación no tenga una repercusión significativa;

b) 0,45 m < diámetro < 1,00 m; se podrán realizar pilotes aislados siempre que se realice un arriostramiento en dos direcciones ortogonales y se asegure la integridad del pilote en toda su longitud de acuerdo con los métodos de control recogidos en el apartado 5.4 del DB SE-C;

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c) diámetro > 1,00 m; se podrán realizar pilotes aislados sin necesidad de arriostramiento siempre y cuando se asegure la integridad del pilote en toda su longitud de acuerdo con los métodos de control recogidos en el 5.4 del DB SEC; y el pilote se arme para las excentricidades permitidas y momentos resultantes.

CONSTRUCTIVO DEL CPI

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IMAGEN N°. 22 RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes.

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes.

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CPI-2 PILOTE HINCADO: Su uso habitual es como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, después de atravesar capas blandas PILOTE DE DESPLAZAMIENTO CON AZUCHE PILOTE HINCADO: 

Hincado de tubería hueca mediante golpeo con maza o martillo hasta llegar al rechazo, azuche en la punta de forma cónica



Colocación de la armadura hasta el fondo del pilote



Hormigonado a la vez que extraemos la tubería, hormigón de consistencia seca y golpeo del tubo para que haga la función de vibrado.

IMAGEN N°. 23 RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes.

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IMAGEN N°. 24 RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes.

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

PILOTE DE TAPÓN DE GRAVA. 1. Ejecución de tapón de gravas, arena y hormigón (de consistencia 0) dentro de la entubación dispuesto en capas pequeñas y fuertemente compactado. 2. Golpeo sobre el tapón para arrastrar la entubación hasta la cota requerida. 3. Golpeo del tapón y extracción de la entubación para desalojo del mismo, quedando como punta del pilote un ensanche. 4. Colocación de la armadura dentro de la entubación. 5. Extracción de la entubación a la vez que se va vaciando el concreto. Pilote uniforme, para que el terreno no se venga

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IMAGEN N°. 25 Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes

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IMAGEN N°. 26 Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes

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PILOTES DE EXTRACCIÓN CON ENTIBACIÓN RECUPERABLE Su uso habitual es como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyando en roca. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogénea.  Excavación con hélice conteniendo las paredes de la perforación con tubería  Colocación de la armadura  Hormigonado mediante tubo tremie y extracción simultanea de la tubería de revestimiento

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PILOTES DE EXTRACCIÓN CON CAMISA PÉRDIDA Su uso es como pilotaje trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y siempre que se atraviesen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo de agua 

En algunos casos de capas de terrenos blandos cuando existen capas agresivas al hormigón fresco.



La camisa se utiliza para proteger un tramo con pilotes expuestos a la acción de un terreno agresivo al hormigón o a un flujo de agua



Pilotes de extracción con camisa perdida



Excavación con cazo o hélice conteniendo las paredes de la perforación con tubería



Colocación de la armadura



Hormigonado mediante tubo tremie y extracción simultanea de la tubería de revestimiento

IMAGEN N°. 28 recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

PILOTES PERFORADOS SIN ENTUBACIÓN CON TODOS TÓXICOS 

Trabaja como punta, apoyando en roca o capas de duras de terreno



Cuando se atraviesan capas blandas que se mantengan sin desprendimientos



Pilotes perforados sin entubación con todos tóxicos



Excavación y vertido de lodo en la excavación para extracción de la tierra

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

Introducción de las armaduras



Hormigonado desde el fondo mediante tubo

IMAGEN N°. 30 recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes

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PILOTES BARRENADOS SIN ENTUBACIÓN Esta se apoya en capa de terreno coherente duro también como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme prácticamente homogéneo o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos de las paredes. 

Perforación mediante barrena hasta la cota deseada.



Extracción de la barrena.



Colocación de la armadura en el hormigón fresco.



Hormigonado en seco de forma continúa desde altura inferior a 1m.

IMAGEN N°. 31 recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes

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PILOTES BARRENADOS HORMIGONADOS POR TUBO CENTRAL DE BARRENA También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos de compacidad o consistencia media o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia Perforación mediante barrena hasta la cota deseada. Extracción y hormigonado simultaneo a través del tubo central de la barrena. Pilote hormigonado. Colocación de la armadura en el hormigo fresco.

IMAGEN N°. 32 recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes.

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TABLA N° 05 Adaptación de la puntuación básica de los tipos de pilotes en función al terreno de cimentación para P3F (CTE, 2006)

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

TABLA N° 06 Adaptación de la puntuación básica de los tipos de pilotes en función al terreno de cimentación para P≤3F (CTE, 2006)

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

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TABLA N° 07 Adaptación de los sumandos correctores para tipos de pilotes en función a los estratos que atraviesan antes de llegar a capas portantes o en las mismas (CTE, 2006)

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

TABLA N° 08 Adaptación de los sumandos correctores para tipos de pilotes en función de las características de un proyecto (CTE, 2006).

FUENTE: Recopilado RODRÍGUEZ MAYRA TORPOCO FREDDY manual construcción instalación pilotes, de la página web y YouTube.

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SOLUCIÓN: Para saber que tabla utilizar primero se deberá sacar la relación entre las resistencias del pilote. 0000000000000000000

Siendo el terreno a cimentar arena suelta se elige la quinta opción como puntuación básica

Como indica el ejercicio, el nivel freático es alto y los estratos superiores son capas de terreno granular fino.

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De la misma manera se indica que cada pilote soporta 60ton y serán y necesitarán 56 en obra

Como resultado se obtiene de la suma de todas las puntuaciones: Se recomienda usar o emplear el pilote con mayor puntuación en este caso CPI-3 pilote franki

TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS MUROS DE PANTALLA Muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costos y mayor desarrollo en superficies. Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras.

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El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno. Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes.

MUROS DE PANTALLA

FUENTE: página web

ANCLAJE: Los anclajes son elementos constructivos que ayudan a mantener la estabilidad, ya que estos muros de contención de tan delgado espesor en relación a la profundidad excavada, reciben importantes empujes de la tierra y también los efectos producidos por el agua, de modo que este recurso les permite reforzar y asegurar su estabilidad.

SISTEMAS AUTOPORTANTES Dentro de los Sistemas Autoportantes se encuentran los Muros de Ménsula; estos muros pantalla trabajan a modo de voladizo

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Esta tipología trabaja contra los empujes del terreno entre dos planos horizontales excavados en distintos niveles, y sirven de soporte por debajo del fondo excavado.

Altura Máxima de Excavación: del orden de 5 a 10 m., para espesores entre 0,50 m. y 1 m. En caso de excavaciones más profundas, compatibles con el espesor del soporte, se moldean contrafuertes en el suelo logrando la estabilidad mediante empujes pasivos desarrollados por el mismo suelo en la zona empotrada.

FUENTE: página web

Si los contrafuertes son interiores, ocupan mucho espacio reduciendo la capacidad del sótano. Si los contrafuertes son exteriores, se aprovecha el rozamiento del terreno contra las superficies del contrafuerte. Este sistema autoportante tiene el inconveniente que puede llegar a presentar importantes deformaciones perjudicando las estructuras de obras vecinas, con riesgos para las mismas.

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EL SISTEMA DE ARRIOSTRAMIENTO

El Sistema de Arriostramiento es uno de los más usados para cimentaciones profundas llegando a profundidades mayores de 20 metros; y se vale de los anclajes del muro en el terreno, con la importante ventaja que no necesita apuntalamientos Estos elementos de anclaje logran estabilidad con un muy bajo índice de deformaciones. Se realizan los anclajes en uno o más niveles, a medida que se avanza la excavación mediante cables empotrados con perforaciones pequeñas inyectadas con cemento , luego se tensan al aplicar esfuerzos iguales o superiores a los del terreno sobre el soporte.

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CAPÍTULO VI PROBLEMÁTICAS HABITUALES Las fisuras y grietas son, por lo general, los primeros síntomas de algún fallo o problema en la cimentación. Son las primeras en aparecer seguidas, tarde o temprano, por otras sintomatologías. Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformaciones del terreno que se traducen en asientos, desplazamientos horizontales y giros de la estructura que, si resultan excesivos, podrán originar una pérdida de la funcionalidad, producir fisuramientos, agrietamientos, u otros daños. Analizamos a continuación las causas de fallos de cimentación. Una primera clasificación sería: CAUSAS INTRÍNSECAS DE FALLAS DE CIMENTACIÓN Se agrupan aquí los fallos de cimentación consecuencia de la interacción entre el terreno y la propia cimentación de la construcción que sufre los daños.

DEFECTOS DE PROYECTO Son errores de concepción, de diseño o cálculo del proyecto. Algunas de las posibles causas de problemas derivadas del proyecto son: 

Deficiente información geológica y geotécnica: No tiene sentido economizar en el estudio geotécnico o realizar una campaña de puntos de reconocimientos y ensayos insuficientes. Puede darse también una mala interpretación de los mismos, etc. Siendo más relevante en terrenos con especiales características: arcillas expansivas, suelos colapsables, rellenos antrópicos o suelos blandos naturales.



Infravaloración del riesgo geotécnico: desprecio de los efectos que produce la falta de homogeneidad de un suelo o las distintas profundidades de aparición de

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la roca en planta, desprecio de los efectos de la potencial expansividad o de posible subpresión o fenómenos de subsidencias, procesos de disolución, etc.



Defectos en la evaluación del terreno: asientos calculados no tolerables por la estructura, esfuerzos parásitos en pilotes (olvido del efecto de asiento de terrenos flojos o rellenos recientes), etc.



Falta de capacidad de carga: cimentación insuficiente o capacidad de carga del suelo insuficiente.



Esfuerzos no contemplados: (p.e.: olvido de algunas sobrecargas).



Defectuosa estimación del efecto grupo en pilotes flotantes: no consideración de los esfuerzos laterales o del rozamiento negativo, etc.



Desconocer o ignorar las condiciones de contorno, al no considerar las condiciones del entorno de la estructura proyectada: posibles socavaciones, arrastres, descalces, agotamientos, rebajamientos de nivel freático, etc.



No contemplar la existencia de suelos blandos en profundidad: las cargas colocadas en superficie producen desplazamientos horizontales del terreno que pueden afectar negativamente a las cimentaciones próximas pilotadas. Por tanto, si en ese tipo de terreno se proyecta un edificio contiguo a una construcción pilotada, debe evitarse una cimentación superficial.

DEFECTOS DE PUESTA EN OBRA Algunos errores de puesta en obra podrían ser:

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Apreciación errónea de los estratos resistentes: confundidos con capas de poco espesor, bolos erráticos, etc. Deficiente calidad de los materiales, en especial hormigones. Deterioro de pilotes o encepados por escasa calidad de los materiales: consistencias inadecuadas, resistencia inferior a la requerida en proyecto de los materiales empleados, etc. Degradación del material: hormigón no resistente a la agresividad del terreno, recubrimientos insuficientes, etc.... Lavado del hormigón en cimentaciones profundas, colocado en presencia de aguas en movimiento. Errores en la colocación de armaduras, confusión de diámetros de armado, ausencia de separadores, etc... Problemas de fraguado, unidos a errores de vertido, de dosificación, de curado... Deficiente ejecución de pilotes, rotura o corte: ausencia o deficiente limpieza del fondo, rotura durante la hinca o pilotes hincados.

CAUSAS EXTRÍNSECAS DE FALLOS DE CIMENTACIÓN Difícilmente previsibles y variables a lo largo del tiempo. Se engloban tanto los cambios en el propio edificio como en el entorno, y en cualquier caso, modifican sustancialmente las condiciones para las que se diseñó la cimentación. VARIACIONES EN LAS HIPÓTESIS DE PROYECTO: Se trata de las modificaciones al proyecto del propio edificio que pueden afectar a la cimentación. Y esto puede ocurrir, entre otras, por las siguientes causas: Aumentos de sobrecargas de uso. Aumento de la actividad que precise la aparición de elementos no previstos (archivos, etc.), cambio de actividad con la consiguiente modificación de las cargas, solicitaciones dinámicas de maquinaria, no previstas inicialmente, etc.

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Rehabilitación o cambio del uso principalmente en las plantas bajas. Variación en su función estructural con la consiguiente redistribución de cargas, nueva distribución de pilares, etc. Incremento del número de plantas sobre rasante.

VARIACIONES EN LAS CONDICIONES DEL ENTORNO Se relacionan a continuación algunas posibles variaciones del entorno: En cimentaciones por pilotes: empujes horizontales y rozamiento negativo. Cargas adyacentes: alteración general producida por construcción en las inmediaciones. Fenómenos de inestabilidad y deslizamiento: por socavaciones, arrastres, erosiones,… Modificaciones del contenido de humedad y el nivel freático: La variación del nivel freático modifica las presiones efectivas sobre cimentaciones profundas. Teniendo diversos orígenes Desaparición de bombeos de sistemas de riego o abastecimiento

EJECUCIÓN DE CIMENTACIÓN POR PILOTES Tareas previas

Lo primero que se debe hacer, es un estudio geotécnico del terreno, cuando sabemos que el terreno es válido y el tipo de cimentación a ejecutar, se encargaría el proyecto. Una vez validado ese proyecto se debe acondicionar el terreno, esto es, adaptar la parcela al tipo de trabajo que vayamos a realizar. Para ello se llevan a cabo las siguientes tareas previas: Vallado del solar y casetas

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Inspección de los servicios que puedan interrumpir los trabajos y sustitución o desplazamiento a un lugar en el que no molesten ni puedan ser dañadas. Dotación de servicios a la parcela (agua, luz…) Inspección de edificios colindantes y demolición si fuese necesario. MOVIMIENTO DE TIERRAS Y REPLANTEO Seguidamente se debe preparar la superficie del terreno donde asentará el edificio, realizando el movimiento de tierras. Para ello el terreno deberá permanecer limpio de obstáculos y de material orgánico, debiendo tener también un ancho suficiente que permita las maniobras de la maquinaria. A continuación se procederá al replanteo, con la ayuda de un topógrafo que generalmente empleará una estación total para mayor precisión. Los diámetros de los pilotes pueden marcarse con pintura, o con barras de acero corrugado que llevarán un alambre en la punta, estas marcas no se quitarán para perforar. PERFORACIÓN Para la perforación se emplearán diferentes maquinarias, según el tipo de pilote a ejecutar: barrena, hélice, cuchara, etc. Lo que si debemos saber es que la perforación se ejecutará con el mismo tamaño del pilote replanteado, aplomando y realizando la perforación con la máxima precisión.

FUENTE: página web

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COLOCACIÓN DE LAS ARMADURAS Se colocaran las armaduras en el caso de que los pilotes proyectados sean “in situ”, de no ser así en este paso se introduciría el pilote prefabricado con ayuda de una grúa. Las armaduras del pilote vendrán elaboradas de fábrica, o serán elaboradas por lo trabajadores fuera de la perforación. Estas armaduras están formadas por una longitudinal y una transversal, que deberán estar perfectamente atadas o soldadas formando una jaula con la suficiente resistencia para no deformarse durante su colocación y hormigonado. Los solapes entre diferentes tramos de armado serán de 40 cm. como mínimo. Cuando se empleen cercos como armadura transversal, los cierres se efectuarán mediante un solape de unos 8 cm mínimos, quedando perfectamente atados o soldados en toda la longitud del pilote.

FUENTE: página web Los recubrimientos serán diferentes según el tipo de pilote: Pilotes de diámetro entre 50 y 600mm: recubrimiento 60mm. Pilotes hormigonados con la armadura ya introducida: r = 75mm Pilotes con camisa perdida: r = 40mm

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La armadura se colocará a 20 cm del fondo de la perforación, soportada por unas camillas auxiliares de madera, quedando fuera de la perforación de este modo, la longitud necesaria para garantizar que una vez descabezado el pilote sobresaldrá la longitud de anclaje. Hormigonado El vertido del hormigón se efectuará según el tipo de pilote ejecutado: mediante tubo tremie, bomba, a través de la barrena, etc.

FUENTE: página web Cada pilote se hormigonará de una sola vez, es decir, que no habrá ninguna junta de hormigonado a lo largo del fuste. Una vez el pilote está perfectamente hormigonado y vibrado no se deberán hincar pilotes de desplazamiento o realizar entibaciones en un área menor de 3 m alrededor del pilote, hasta que el hormigón haya alcanzado una resistencia mínima de 30 Kg/cm2.

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DESCABEZADO Una vez hormigonado y fraguado todo el pilote, se debe demoler la parte superior que sobresale de la perforación (Fig.16), de manera que la armadura longitudinal sobresalga aproximadamente unos 50 cm. del pilote (dependiendo de la longitud de solape, que será como mínimo 40 cm.) para su entrelazado con el encepado. La cabeza del pilote penetrará 10 cm. en el encepado.

FUENTE: página web Si una vez demolido ese exceso de hormigón se observa que no se ha eliminado todo el hormigón de mala calidad, se seguirá demoliendo y se reemplazará el hormigón demolido por hormigón nuevo, cuidando que logre una buena adherencia con el otro. Todos los solapes irán soldados o atados con alambre en toda su longitud, si se utilizasen cercos a modo de armadura transversal se cerrarán mediante un solape de 8 cm. como mínimo. ARMADO DE ENCEPADO Y CORREAS. Una vez tenemos descabezado el pilote comenzamos a colocar las armaduras del encepado. En muchas construcciones las jaulas de los encepados vienen construidas de fábrica, en ese caso únicamente la colocaríamos sobre los calzos de apoyo y procedemos con el armado de las correas

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En caso de que se ejecuten en obra también se construirán fuera de la zona de trabajo, se colocarían los estribos, uniendo verticales y horizontales, introduciendo posteriormente el armado horizontal principal, y atando entre sí todas las armaduras. Una vez ejecutada la jaula la colocamos sobre los calzos, y comenzamos con el armado de las correas, y lo alojamos sobre los calzos. Por ultimo se encofraría todo y se hormigonaría y vibraría.

PLANIFICACIÓN DE LA EJECUCIÓN  Para la correcta ejecución de los pilotes debemos llevar una planificación que tenga en cuenta las siguientes actividades o tareas:  Perforación y eliminación de residuos de la excavación.  Entubado  Contenida mediante lodos  Con barrena continúa  No entubada  Ferrallado. Montaje de la armadura  Colocación de armaduras  Hormigonado  Extracción de entubado en su caso  Demolición de la parte superior de los pilotes  Encofrado de encepados, en su caso  Colocación de armaduras de los encepados y de los soportes  Hormigonado de los encepados  Desencofrados, en su caso

Suele ser frecuente que antes de proceder a la ejecución de los encepados se realice una demolición de la cabeza de los pilotes realizados “in situ” para eliminar la parte de hormigón que se ha podido contaminar con el lodo producido en la perforación. En los pilotes colocados por hinca, también se procederá a eliminar la zona de la cabeza del pilote que se haya podido deteriorar en el proceso de hincado.

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Una vez establecida la lista de actividades o tareas, se relacionaran unas con otras, configurando la red de planificación que servirá de base para establecer la programación de la obra.

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EJERCICIO 1: Calcular la capacidad de carga del pilote de concreto prefabricado, perforado en un suelo granular, que tiene las siguientes carácteristicas.

SOLUCIÓN: a) La fórmula estática, para pilotes excavados en suelos cohesivos

𝑄𝑑 = 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap + Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL Donde: 𝑃ₒ T = γ ∗ Df =presión vertical efectiva, hasta la punta del pilote Nq = Factor de capacidad de carga Ap: Area de la punta del pilote Khc: factor de acuerdo al tipo de pilote 𝑃ₒ: Presión efectiva promedio de cada estrato Tgδ : Tangente del angulo de friccion entre el suelo y pilote AL: Área lateral del pilote

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b) De la formula anterior, calculamos: 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap i.

Calculamos 𝑃ₒ T para ello es necesario calcular peso específico del tercer estrato. 𝑆𝑠 − 1 𝛾′ = ∗ 𝛾𝑤 1+𝑒 Reemplazando los datos en la ecuación: 2.70 − 1 𝛾′ = ∗ 1𝑇𝑛/𝑚3 1 + 0.53 𝛾 ′ = 1.11 𝑇𝑛/𝑚3 𝑃ₒ T = 0.9 ∗ 3 + 1.60 ∗ 4 + 1.11 ∗ 2 𝑃ₒ T = 11.32 Tn/m2

ii.

Calculamos Nq: Para ello utilizaremos la TABLA, para pilotes excavados:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA Nq = 14 iii.

Calculamos Ap: (0.30)2 Ap = π ∗ 4 Ap = 0.0706 m2

Por lo tanto, tenemos: 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap = 11.32 ∗ 14 ∗ 0.0706 = 11.19 Tn

c) De la formula anterior, calculamos:

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Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL  para el primer estrato de 3m i.

De la TABLA, Hallamos Khc:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA Khc = 0.70

ii.

Calculamos 𝑃ₒ del primer estrato: 𝑃ₒ = 2.7 𝑇𝑛/𝑚2

iii.

De la TABLA calculamos δ:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA

𝛿=

3 (32) 4

𝛿 = 24 iv.

Calculamos AL 𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 𝐷 ∗ 𝐻

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𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 3 = 2.827 𝑚2 Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 2.7 ∗ Tg(24) ∗ 2.827 = 2.379 Tn  para el segundo estrato i.

Calculamos Khc Khc = 0.7

ii.

Calculamos 𝑃ₒ

𝑃ₒ = iii.

2.7 + 9.1 = 5.9 𝑇𝑛/𝑚2 2

De la TABLA calculamos δ: δ=

iv.

3 (30) = 22.5 4

Calculamos AL: 𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 4 = 3.770 𝑚2

Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 5.9 ∗ Tg(22.5) ∗ 3.770 = 6.450Tn

 para el tercer estrato

i.

Calculamos Khc Khc = 0.7

ii.

Calculamos 𝑃ₒ 𝑃ₒ =

iii.

9.1 + 11.32 = 10.21 𝑇𝑛 2

De la TABLA calculamos δ

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3 𝛿 = (32) = 24 4 iv.

Calculamos AL

𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 2 = 1.885 𝑚2

Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 10.21 ∗ Tg(24) ∗ 1.885 = 6.00Tn Tenemos: Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 2.379 + 6.450 + 6.00 = 14.829 Finalmente se remplaza todos los valores hallados en la siguiente ecuación: para poder determinar la capacidad de carga del pilote. 𝑄𝑑 = 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap + Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL 𝑄𝑑 = 11.19 + 14.829 = 26.019 𝑇𝑛

Ejercicio 2: Se muestra un pilote de tubo hincado, en arcilla con un diamtero esterior de 406 mm y un espesor de pared de 6.35 mm. a) Calcular la capacidad de carga de punta. b) Calcule la resistencia superficial (1) usando el (metodo α). Para todos los estratos de arcilla, Ø=30. Los 10 m superiores de la arcilla estan normalmente consolidados. El estrato inferior de arcilla tiene una OCR de 2. c) Estime la capacidad neta admisible del pilote. Use FS=4

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SOLUCION: El area de la seccion transversal del pilote, incluyendo el suelo dentro del pilote, es (0.406)2 Ap = π ∗ = 0.1295 𝑚2 4 a) Arcilla (Condición Ø=0) Para pilotes en arcilla saturadas en condiciones no drenadas (Ø=0) utilizamos el siguiente formula: 𝑄𝑝 = 𝑁𝑐 ∗ 𝐶𝑢 ∗ 𝐴𝑝 = 9 𝐶𝑢 ∗ 𝐴𝑝 Reemplazando tenemos: 𝑄𝑝 = 9 ∗ 𝐶𝑢(2) ∗ 𝐴𝑝 𝑄𝑝 = 9 ∗ 100 ∗ 0.1295 = 116.55 𝐾𝑁 b) Calculo de la resistencia por friccion 𝑄𝑠 = Ʃ α ∗ Cu ∗ ƿ ∗ ∆𝐿 Para el suelo de primer y segundo estrato: Cu(1)=Cu(2)=30 KN/m2, de acuerdo con la grafica promedio de la figura 9.22, α=1.0 Para el tercer estrato: Cu(3)=100 KN/m2, donde, α=0.5

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Donde: ƿ=π*D D=diametro Entonces reemplazamos los valores en la ecuacion para cada estrato 𝑄𝑠 = Ʃ α ∗ Cm ∗ ƿ ∗ ∆𝐿 𝑄𝑠 = 𝜋 ∗ 0.406[1 ∗ 30 ∗ 5 + 1 ∗ 30 ∗ 5 + 0.5 ∗ 100 ∗ 20] 𝑄𝑠 = 1658.13 𝐾𝑁 c) Calculo de la capacidad ultima (Qu) 𝑄𝑢 = 𝑄𝑝 + 𝑄𝑠 Reemplazando los valores tenemos

𝑄𝑢 = 116.55 + 1658.13 𝑄𝑢 = 1774.68 𝐾𝑁 Por lo tanto la carga admisiblesera:

𝑄𝑎𝑑𝑚 = 𝑄𝑎𝑑𝑚 =

𝑄𝑢 𝐹𝑆

1774.68 = 443.67 𝐾𝑁 4

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CONCLUSIONES

Es importante realizar un estudio del terreno donde se realizara las edificaciones para determinar las propiedades del terreno y así poder llevar a cabo una cimentación adecuada (superficial o profunda). Las cimentaciones profundas son importantes porque son soluciones necesarias para la edificación que nos han llevado a la construcción sobre terrenos problemáticos para soportar cargas en superficie y que con el constante estudio podemos mejorarlo para obtener mejores resultados con un menor costo. Los diferentes tipos de cimentaciones profundas actúan de acuerdo a las propiedades de los terrenos no se usa cualquier tipo de cimentación profunda, debemos conocer las propiedades del terreno para así poder identificar un tipo de cimentación profunda adecuado. Se pude diferenciar a una cimentación superficial de una cimentación profunda debido a que una cimentación profunda tienen una profundidad 8 veces mayor que su diámetro de abertura.

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RECOMENDACIONES

 Tomar las precauciones necesarias con el nivel freático del terreno evitando así asentamientos, fallas e incluso el colapso de la estructura.  Se recomienda saber previamente el tipo de cargas que se va a tener en la estructura cargas muertas y cargas vivas para realizar su cimentación

 Realizar el ensayo de suelos para saber cómo se realizará la excavación, el tipo de cimentación a emplear y el material a emplearse

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BIBLIOGRAFIA.  ANALISIS Y CIMENTACIONES LL PDF  MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES (ANGEL HUANCA BORDA)  FUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTECNICA (BRAJA M. DAS)  CIMENTACIONES PROFUNDAS aspectos básicos del diseño geotécnico

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