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CONCRETO ARMADO II

TEMA: PILOTES

DOCENTE: ING° GLORIA YULISSA ARANGURI ALUMNOS: CASAHUAMANA VEGA EMER YRAITA PEÑARAN ABEL CICLO : IV

2015

PILOTES Los pilotes son elementos estructurales hechos de concreto, acero o madera y son usados para construir cimentaciones en los casos que sea necesario apoyar la cimentación en estratos ubicados a una mayor profundidad que la usual para cimentaciones superficiales. Se caracterizan por: (Df/B) > 10

Por la forma de puesta en obra con respecto al terreno Pilotes de desplazamiento o hincados: se instala en el terreno desplazando en el terreno un volumen de suelo equivalente. Primero el terreno sube, pero luego solo se comprime.

Se caracterizan por: - fuerte fricción suelo - pilote (el pilote queda fuertemente confinado) - alteración del suelo: en general mejora por compresión del terreno - para reducir el coste de hinca puede interesar que el pilote sea liso Pilotes de extracción: se excava previamente el terreno donde se va a instalar el pilote. A continuación se ejecuta el pilote. Se caracterizan por: - débil fricción suelo - pilote debido a la débil tensión normal - interesa que el pilote sea rugoso para mejorar la contribución por fuste. De extracción - desplazamiento: se excava previamente un volumen de suelo inferior al que ocupará el pilote terminado. Se hace para reducir el coste de la hinca en un terreno medio.

por el lugar de fabricación y la forma de ejecución - Prefabricados: en este caso se transportan desde una planta de fabricación y se hincan por percusión, por presión o vibración, mediante gatos hidráulicos, roscados al terreno o, se instalan en perforaciones previamente perforadas. - Ejecutados in situ: hay varios tipologias • Hinca de entubación recuperable con un azuche (tapón perdido en la punta de la entubación). Se hormigona en el interior de la entubación que se va extrayendo simultáneamente al hormigonado. Siempre deben quedar 2 diámetros de hormigón dentro de la camisa para evitar la entrada de agua. Se extrae la entubación mediante golpeo lateral que sirve para vibrar el hormigón. I 2 • Idem pero con tapón de gravas en lugar del azuche. En este caso el golpeo se hace con un martillo interior que golpea sobre el tapón . I 3 • Extracción mediante cuchara (trépano si es terreno duro) con entubación recuperable. Al hormigonar se quita la entubación. I-4. • Extracción mediante cuchara (trépano si es terreno duro) con entubación no recuperable. I-5.

• Perforados con hélice y manteniendo la excavación con lodos tixotrópicos (mezcla de agua con arcilla bentonítica) que mantienen las paredes evitando los derrumbes (su densidad puede ser de 1.3 a 1.4, supongo). I-6 • Barrenados: introduciendo un mortero por el eje de la barrena que desplaza el terreno triturado. Finalmente se va extrayendo la barrena y al mismo tiempo se hormigona. Las armaduras se introducen en el hormigón fresco. I-7

según el material • Madera: bajo el agua se conserva bien • Metálicos: aprovechar perfiles laminados. Velocidad de oxidación es lenta • Hormigón: armado o pretensado. - Mixtos: combinación de perfiles con hormigón.

FUNCIONES DE PILOTES  -Transferir carga a través de estratos blandos hasta estratos inferiores con la suficiente capacidad de carga como para soportar la estructura

FUNCIONES DE PILOTES Transferir o repartir la carga sobre un suelo relativamente suelto a través de la fricción de superficie entre el pilote y el suelo. Este tipo de pilote se le denomina "pilote de fricción" y a su vez se puede subdividir, según Terzaghi, en pilotes de fricción en suelos de grano grueso muy permeable y pilote de fricción en suelos de grano fino o de baja permeabilidad. En la naturaleza es difícil encontrar estratos de suelos homogéneos, por lo que no existe un límite real entre estas categorías

FUNCIONES DE PILOTES En situaciones donde el suelo alrededor de un pilote lo mueve hacia abajo, a esto se le denomina "fricción negativa", esta fricción tiende a hundir el pilote y si éste no puede penetrar más, en la punta del pilote se generará una presión concentrada. Este caso se puede presentar cuando se hinca un pilote en un estrato blando en cuya superficie se coloca un relleno que consolide el terreno, entonces éste al consolidarse generará en las caras del pilote unas fuerzas de fricción hacia abajo que se denominan fricción negativa

FUNCIONES DE PILOTES • Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a subpresiones, momentos de volteo o cualquier efecto que trate de levantar la estructura. Las fuerzas horizontales se resisten por pilotes en flexión o por grupos de pilotes verticales e inclinados que actúan como un sistema estructural, combinando las resistencias axiales y laterales de todo el grupo.

FUNCIONES DE PILOTES • Alcanzar con la cimentación profundidades que no estén sujetas a erosión, socavaciones u otros efectos. • Para evitar los daños que puede producir una futura excavación a la cimentación de una edificación adyacente; en este caso el pilote lleva la carga de la cimentación debajo del nivel de excavación esperado

FUNCIONES DE PILOTES • En áreas de suelos expansivos o colapsables, para asegurar que los movimientos estacionales no sucederán.

• Proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos, contra impactos de barcos u objetos flotantes. • Soportar muros de contención, contrafuertes o cimentaciones de máquinas. • Compactar el suelo.

TIPO DE PILOTES SEGÚN SU FORMA DE TRABAJO a) 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”

PILOTES DE FRICCION EN ARCILLA Se asume que la carga se distribuye de los dos tercios del empotramiento del pilote en el estrato resistente.

TIPO DE PILOTES SEGÚN DU FORMA DE TRABAJO b) 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”.

PILOTES DE PUNTA EN ARENA O GRAVA Se asume que la carga se distribuye a partir de la base de los pilotes.

ESTIMACION DE LA LONGITUD Y DE LA CAPACIDAD DE LA CARGA DEL PILOTE Los pilotes se dividen en dos categorías principales, dependiendo de sus longitudes y del mecanismo de transferencia de carga al suelo: a) Si los registros de la perforación establecen la presencia de roca a una profundidad razonable, los pilotes se extienden hasta la superficie de la roca. En este caso la capacidad última de los pilotes depende por completo de la capacidad de carga del material subyacente.

ESTIMACION DE LA LONGITUD Y DE LA CAPACIDAD DE LA CARGA DEL PILOTE b ) Si en vez de roca se encuentra un estrato de suelo bastante compacto y resistente a una profundidad razonable, los pilotes se prolongan unos cuantos metros dentro del estrato duro. • Carga última del pilote se expresa como:

Qu = Capacidad última del pilote. Qp = Capacidad última tomada por la punta del pilote. 𝝨Qf = Capacidad última tomada por la fricción superficial desarrollada en los lados del pilote, por los estratos que intervienen en el efecto de fricción.

ESTIMACION DE LA LONGITUD Y DE LA CAPACIDAD DE LA CARGA DEL PILOTE Ap = Área de la sección en la punta qp =Capacidad portante en la punta

fs= Resistencia unitaria a la fricción Cd= Perímetro efectivo del pilote L= Longitud del pilote en o con el suelo Z= Profundidad

Si 𝝨Qf es muy pequeña: Qu=Qp, aquí, la longitud requerida de pilote se estima con mucha precisión si se dispone de los registros de exploración del subsuelo.

ESTIMACION DE LA LONGITUD Y DE LA CAPACIDAD DE LA CARGA DEL PILOTE c) Cuando no se tiene roca o material resistente a una profundidad razonable, los pilotes de carga de punta resultan muy largos y antieconómicos. Para este tipo de condición en el subsuelo, los pilotes se hincan a profundidades específicas. La carga última de esos pilotes se expresa por la ecuación:

Sin embargo, si el valor de Qp es pequeño: Qu = 𝝨Qf Éstos se denominan pilotes de fricción porque la mayor parte de la resistencia se deriva de la fricción superficial. La longitud de estos pilotes depende de la resistencia cortante del suelo, de la carga aplicada y del tamaño del pilote.

CALCULO DE ASENTAMIENTOS La predicción del asentamiento de un pilote es un problema complejo, debido a la perturbación y cambios en instalación del pilote y la incertidumbre sobre la posición exacta de la transferencia de carga Los métodos recomendados determinar el asentamiento de pilotes en suelo son: • Método semiempírico • Ensayo de carga. El ensayo de carga se realiza por lo general previamente a la construcción de la cimentación y después de construido el pilotaje

METODO SEMIEMPÍRICO El método semiempírico indica que el asentamiento de un pilote está dado por la siguiente ecuación:

Donde : Ss = asentamiento debido a la deformación del fuste Sp = asentamiento de la base por la transferencia de carga Sps = asentamiento del fuste por la transferencia de carga Las componentes se calculan separadamente y luego se suman.

METODO EMPÍRICO El método empírico para el asentamiento de un pilote hincado se calcula con la siguiente expresión:

Donde: B = diámetro del pilote en pulgadas Qva = carga aplicada en libras Ap = área transversal del pilote en pulgadas cuadradas L = longitud del pilote en pulgadas Ep = módulo de elasticidad en libras por pulgada2

FORMULA DE INCA Las fórmulas de hinca tratan de relacionar la capacidad portante de un pilote con su resistencia al hincado. A pesar de sus limitaciones, las fórmulas de hinca pueden ayudar al ingeniero a evaluar las condiciones del terreno en un pilotaje, revelando variaciones que no fueron aparentes en la investigación de campo. Se utiliza las fórmulas de hincado del Engineering News Record.

a = usar cuando los pesos hincados son menores que los pesos de martillo b = usar cuando los pesos hincados son mayores que los pesos del martillo c = fórmula de hincado de pilotes basada en la fórmula de Engineering News (Q v)ad = carga isible del pilote en libras W = peso del martillo en libras H = altura efectiva de caída en pies E = energía real liberada por el martillo por golpe en pie-libra S = promedio neto de penetración en pulg por golpe para las últimas 6” del hincado W D = pesos hincados incluyendo el pilote Nota : la relación de pesos (W D / W) debe ser < 3

FRICCIÓN POSITIVA Cuando un pilote embebido en un subsuelo conformado por diferentes capas de arcilla es cargado axialmente, el pilote tiene una tendencia a moverse verticalmente con relación al suelo que lo rodea. Esto genera la movilización de resistencia o fricción hacia arriba (fricción positiva) a lo largo del fuste del pilote. Esta resistencia positiva, actúa en la misma dirección que la resistencia por la punta Qp, y entre las dos ayudan a soportar las cargas externas PT.

FRICCIÓN NEGATIVA Condición de fricción negativa cuando un relleno reciente se consolida bajo su propio peso. Fricción negativa cuando un estrato de una arcilla blanda se consolida debido a desecación y/o por la colocación de un relleno reciente sobre de esta.

ENSAYO DE CARGA Que la carga última actual del pilote no sea menor que la carga última calculada y que fue usada como base en el diseño de la cimentación. • Obtener datos del suelo deformado y facilitar el diseño de otro pilote. • Determinar el comportamiento carga-asentamiento de un pilote, especialmente en la región de carga de trabajo. • Para indicar la dureza estructural del pilote.

PRUEBAS DE CARGA PILOTES SIMPLE

PRUEBAS DE CARGAS GRUPOS DE PILOTES

ejemplo: Pilote aislado, en suelo granular (homogéneo en la superficie estudiada) Con las características aportadas, se plantea un primer supuesto con las dimensiones del pilote (Fig. 3), se aplican las fórmulas correspondientes, y se decide si estas primeras medidas son correctas, si no es el caso, se vuelve a dimensionar el pilote, hasta que se consigan unas medidas optimas para las condiciones dadas.

5.- OBRAS QUE SE COLOCARON PILOTES EN EDIFICACIONES (CHIMBOTE) • Centro Comercial Mega Plaza Chimbote, (Saga, Sodimac, Ripley y Tottus), se ha realizado la cimentación profunda con 1144 pilotes entre Barrenados, Mixtos, • Hincados y Micro Pilotes. • Hincado de pilotes de concreto armado, para la cimentación del Colegio José Olaya en Chimbote. • Edificación sindicato de pescadores (se colocaron 63 pilotes) • Nuevo taller de fundición – SIDER PERU (se colocaron100 pilote) • Enrique Meiggs –Telefónica del Perú(se colocaron 22 pilotes) • Centro educativo No 89013 INFES (se colocaron 46 pilotes) • Colegio nacional san pedro –INFES (se colocaron140 pilotes) • Tribuna norte estadio olímpico municipal de Chimbote (se colocaron 179 pilotes) • Tribuna oriente estadio olímpico municipal de Chimbote (se colocaron 355 pilote) • Tribuna sur occidente estadio olímpico municipal de Chimbote (se colocaron 183 pilotes) • Tribuna occidente estadio olímpico municipal de Chimbote (se colocaron 261 pilotes) • Politécnico nacional del santa (se colocaron 29 pilotes)