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INTRODUCCION El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para superar las dificultades de estructuras en suelos húmedos. En sus inicios eran de madera y su capacidad de carga estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad de soportar el peso de martillo sin astillarse. A medida que el desarrollo industrial aumenta surge el pilote de concreto capaz de soportar comprensiones y tensiones mayores. Posteriormente el acero por su maniobrabilidad y gran resistencia de hincado pero con problemas de corrosión siendo solucionadas con capas de pinturas durables. Para poder comprender el comportamiento de pilotes es necesario conocer los tipo de pilotes es necesario conocer los tipos de pilotes y los métodos de instalación y sobre todo para el diseño y construcción de vital importancia el criterio del ingeniero.

OBJETIVOS Objetivo general:   

Conceptualizar las pruebas de carga de los pilotes y su interpretación. Conocer métodos y técnicas más recientes y las más comunes. Conocer los métodos de aplicación.

Objetivo específico:   

Comprender el comportamiento de la interacción pilote-terreno. Determinar los ensayos más importantes para las pruebas de de carga en pilotes. Interpretar las pruebas de carga en pilotes.

MARCO TEORICO DEFINICIONES PILOTES Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas. SUELO Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella. EL ESTUDIO DE SUELOS El estudio de suelos proporciona un diagnostico detallado de las condiciones del lugar de la construcción. Desde punto de vista geotecnia, nos proporciona los parámetros de diseño y las recomendaciones a considerar para evitar los peligros del suelo. TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS Las cimentaciones profundas son las siguientes: 

Muros Pantalla



Sustitución



Flotación



Pilotes

¿Cuándo se emplean? 1. Cuando los estratos superiores del suelo son altamente comprensibles o de escasa capacidad de carga. 2. Cuando se requiere mejorar el comportamiento de cimentaciones en estructuras sujetas a carga lateral, ya sean edificios altos con cargas de viento y sismo o estructuras de retención de tierra. 3. En suelos superficiales inestables (expansivos, colapsables), siempre y cuando la cimentación profunda se extiende más allá de la zona activa de expansión o de cambios en el contenido de agua. 4. Para soportar fuerzas de levantamiento en estructuras sujetas a este efecto, como torres de transmisión, plataformas fuera de costa y losas de cimentación debajo del nivel freático. 5. Para evitar la posible pérdida de capacidad de carga de pilas y estribos de puentes que una cimentación superficial sufriría por erosión (socavación) del suelo en la superficie. CARACTERISTICAS:  Los pilotes perforados y hormigonados «in situ», normalmente capacitados para absorber combinaciones de esfuerzos verticales, horizontales y momentos flectores (por ejemplo, en estructuras de puentes), pueden soportar esfuerzos de flexión, como es el caso de contenciones de tierras mediante pilotes en línea (pantallas de pilotes).  Pueden emplearse prácticamente en todo tipo de terrenos, con los útiles de perforación adecuados.  Se sitúan aislados o en grupos, en diferentes disposiciones.  Sus diámetros oscilan entre 450 y 2.200 mm, dependiendo del tipo de perforación, con profundidades máximas del orden de los 60 m. bajo pedido pueden estudiarse la disposición de maquinaria que permita afrontar diámetros y profundidades mayores Se usa como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, después de atravesar capas blandas. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia

USOS DE LOS PILOTES 

Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo. Puede 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 baja calidad.



Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.



Cuando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca del nivel de suelo.



Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.



Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles.



Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

Primeros Pilotes Es el tipo de pilote más antiguo, normalmente de madera, y se inventó para hacer cimentaciones en zonas con suelo húmedo, con el nivel freático alto o inundado o inundado. Eran de madera, troncos sencillamente descortezados y su capacidad portante se basaba, bien llegando a un capa del terreno suficientemente resistente, bien por rozamiento del pilote con el terreno. Tipos de pilotes: I.

Pilote in situ de desplazamiento con azuche(CPI-2)

II.

Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas(CPI-3)

III.

Pilote in situ de extracción con entubación recuperable(CPI-4)

IV.

Pilote in situ de extracción con camisa perdida(CPI-5)

PILOTES IN SITU 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. Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes: Los de extracción y los de desplazamiento. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo.

I.

Pilote in situ de desplazamiento con azuche (CPI-2)

Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras (estrato firme) de terreno, después de atravesar capas blandas. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

FIGURA 1 hinca de tubería con azuche II.

Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas (CPI-3)

Usualmente como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

Figura. Hinca de tubería con tapón de grieta

III.

Pilote in situ de extracción con entubación recuperable (CPI-4)

Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metálico a modo de encofrado), que evita que se derrumbe la excavación. Una vez completado el vaciado, y según se va hormigonado el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada nuevamente. Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogéneo.

Figura pilote de extraccion

IV.

Pilote in situ de extraccion con camisa perdida

Se ejecuta por el mismo sistema del sistema del tipo in situ de extraccion con entubacion recuperable, con la diferencia de que la camisa metalica no se extrae, sino que queda unida definitivamente al pilote.

Figura. Pilote con entubacion recuperable

CIMENTACIONES PROFUNDAS Se pueden clasificar en los siguientes tipos: a) pilote aislado: aquél que está a una distancia lo suficientemente alejada de otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos. b) 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. c) 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. d) micropilotes: 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.

CÁLCULO DE PILOTES Factores que se toman en cuenta: a) Su construcción. Se calcula la sección del hormigón y del hierro de que está compuesta su armadura; así como también la transmisión de fuerzas por frotamiento con el terreno y presión de la punta. b) El transporte del taller a la obra por las vibraciones que sufre el material. c) Su levantamiento por grúa. d) Su hinca. e) Las cargas a soportar. Como regla general, el cálculo se basa principalmente, en los esfuerzos que sufre durante su transporte y la tensión producida al ser izado por la grúa para prepararlo a la hinca. Se determina el número de pilotes, colocándolos según la forma de la losa sobre la que irá la construcción, así como los momentos y la reacción que el pilote ejerce en su eje, pues es necesario tener muy en cuenta el esfuerzo cortante a que está sometida la losa. Se obtienen las medidas de las losas para cimentaciones con pilotes.

PILOTES HINCADOS la característica fundamental de estos pilotes estriba en el desplazamiento del terreno que su ejecución puede inducir, ya que el pilote se introduce en el terreno sin hacer excavaciones previas que faciliten su alojamiento en el terreno. Proceso constructivo Las formas de hincar pilotes pueden ser: • por vibración • percusión con golpes de maza Los pilotes hincados podrán estar constituidos por un único tramo, o por la unión de varios tramos,

usando juntas. La resistencia a flexión, compresión y tracción del pilote nunca será superior a la de las juntas que unan sus tramos. Se pueden construir aislados siempre que se realice un arriostramiento (rigidizar o poner soportes) en dos direcciones ortogonales y que se demuestre que los momentos resultantes en dichas direcciones son nulos o bien absorbidos por la armadura del pilote o por las vigas riostras.

Figura pilote hincado

Figura su proceso constructivo PILOTES HORMIGONADOS IN SITU son aquellos que se ejecutan en excavaciones previas realizadas en el terreno. Proceso constructivo Se diferencian los siguientes tipos: pilotes de desplazamiento con azuche pilotes de desplazamiento con tapón de gravas pilotes de extracción con entubación recuperable pilotes de extracción con camisa perdida pilotes de extracción sin entubación con lodos tixotrópicos pilotes barrenados sin entubación pilotes barrenados

hormigonados por el tubo central de la barrena y pilotes de desplazamiento por rotación. 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. 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 y el pilote se arme para las excentricidades permitidas y momentos resultantes. Pilotes de Concreto Vaciado en Camisas No Recuperables Se coloca en el terreno de forma permanente, un tubo de pared delgada ondulada y reforzada, de forma cilíndrica o troncocónica, y se llena de concreto armado o sin armar. Deben ser llenados inmediatamente luego de colocados, cuando se retira el mandril o núcleo central que se inserta dentro del tubo para mantener su forma durante la puesta en obra pues si no, la presión lateral del suelo puede deformar o abollar el tubo delgado, obstruyéndolo, especialmente en suelos arenosos densos. El tubo que sirve de molde no cumple funciones estructurales o resistentes, sino que evita que el suelo esté en contacto directo con el concreto del pilote. Entre 13 pilotes de este tipo se pueden mencionar los siguientes: Pilotes Raymond Escalonados Normales, Pilotes Punta de Botón, Pilotes Cobi , Pilotes Urilon Monotube. Se usan en caso de suelos con agua subterránea, o suelos agresivos, para evitar que las sustancias corrosivas entren en contacto con el concreto fresco. Su costo generalmente es más elevado que el de los pilotes con camisa recuperable. Pilotes de Concreto Vaciado Puesto en Obra con Tubo Recuperable

Son los pilotes que son vaciados dentro de un tubo forma o camisa metálica que se hinca en el terreno por percusión y luego se va extrayendo a medida que se vacía el concreto dentro. De esta forma, la camisa puede rehusarse en nuevos pilotes. Entre los diferentes tipos de pilotes fabricados mediante esta técnica se pueden mencionar los siguientes: Pilotes Simplex Pilotes Express Pilotes Vibro Pilotes Franki MICROPILOTES Un micro pilote se puede definir como una perforación cilíndrica de pequeño diámetro (< 300 mm) que se refuerza mediante la introducción de una armadura metálica formada por barras de acero corrugado o tuberías cilíndricas, quedando dicho conjunto solidario al terreno mediante una inyección a presión de una lechada de cemento o mortero. El micropilotaje es una técnica cada vez más extendida y utilizada tanto en edificación como en obra civil. APLICACIONES: Las más frecuentes son las siguientes: • Elemento de cimentación, transmitiendo al terreno los esfuerzos generados por la estructura a cimentar (axiles, momentos flectores y cortantes). • Recalce de cimentaciones existentes, afianzando la cimentación al terreno de manera que se consigue frenar los asientos que esté experimentando. • Elemento de contención, construyendo pantallas discontinuas de micro pilotes para la ejecución de sótanos o estabilización de taludes. En estos casos, los micro pilotes se hayan sometidos a esfuerzos de flexión fundamentalmente. • Paraguas de micropilotes para el emboquille de túneles.

Proceso Constructivo La construcción de los micropilotes consiste en las siguientes fases: I. II.

Preparación de los tubos de micropilotes en las instalaciones de nuestro taller. Perforación del suelo mediante la utilización de una perforadora hidráulica o neumática montada sobre orugas con un martillo de fondo.

III. IV.

Equipamiento de las perforaciones con tubería de acero de 3.5” de diámetro. Inyección anular de la zona entre la tubería y las paredes de la perforación. Se inyectará una lechada de agua y cemento con una resistencia de 2,500 psi mediante el uso de un obturador y un sistema anti‐retorno.

V.

Inyección de lechada dentro de la tubería de acero hasta la boca del tubo. VI. Soldadura de cabezas de unión con el cabezal.

CONTRAFUERTE Un contrafuerte, también llamado estribo, es un engrosamiento puntual en el lienzo de un muro, normalmente hacia el exterior, usado para transmitir las cargas transversales a la cimentación. Características: El origen de los contrafuertes se debe a la necesidad de soportar la componente horizontal de la carga que origina una bóveda o a veces una cubierta a dos aguas. Estas estructuras de cubierta, tienden a "abrirse“. Por ese motivo, debe reforzarse en esa misma dirección para no volcar. Estos contrafuertes exentos suelen presentar pináculos que cumplen una doble función decorativa y estructural, ya que su propio peso también ayuda al contrafuerte a aumentar su estabilidad. Se usó mucho en la Edad Media En la arquitectura románica, los contrafuertes adoptan la forma de pilastras, adosadas exteriormente al muro, con ancho decreciente en altura. En la arquitectura gótica se producen varias innovaciones que estilizan el contrafuerte: - Se sustituye el arco de medio punto por el arco apuntado, que al ser más vertical, ocasiona menos empujes transversales al muro - El muro de cerramiento deja de tener funciones estructurales. - Las cargas de la cubierta se transmiten, mediante arbotantes, a contrafuertes que aparecen ahora como pilares exentos. USO EN LAARQUITECTURA Existen diversas disposiciones de contrafuertes, dependiendo de su posición relativa en los paramentos del edificio:

Disposiciones en planta de los contrafuertes

Contrafuertes angulados a escuadra

Contrafuerte esquinado

Diagonal o 'contrafuerte francés'

Contrafuerte retranqueado

Un arco arbotante un elemento estructural exterior con forma de medio arco que recoge la presión en el arranque de la bóveda y la transmite a un contrafuerte, adosado al muro de una nave lateral. Es un elemento constructivo distintivo de la arquitectura gótica, junto con el arco apuntado y la bóveda de crucería. El arbotante forma parte de la estructura gótica, pero sólo se aprecia desde el exterior. La parte inferior se apoya en un estribo, contrafuerte, o botarel; y la parte superior sirve de sostén, generalmente, a una bóveda de crucería. Un pináculo corona el estribo, decorándolo, denominado aguja cuando es muy elevado. 6. Historia Se utilizó por primera vez en 1180 en la construcción de la nave central de Nuestra Señora de París, para reforzar su bóveda de ojivas. Mediante este sistema se consiguió transmitir las presiones desde el arranque de las bóvedas altas hasta los contrafuertes del exterior, permitiendo abrir mayores vanos en los muros de la nave central. Con el arco apuntado, gracias a su verticalidad, se consiguió elevar la altura del edificio. El arbotante también se utiliza para conducir al exterior el agua de lluvia de las cubiertas, adornándose estos desagües habitualmente con figuras grotescas, las cuales reciben el nombre de gárgolas.

https://es.slideshare.net/fernandoayalaccc/contrafuertes-goticos