Pilotes de cimentación

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Pilotes tubulares de acero
Pilotes tubulares de acero - WSDOT

Los pilotes son elementos estructurales en forma de columna que se emplean en cimentaciones profundas cuando el suelo donde se apoya la construcción no es lo suficientemente resistente o bien pudiera dar lugar a asientos inadmisibles, haciendo inviable la solución de una cimentación superficial.

Los tipos de pilotes se pueden establecer según distintas clasificaciones, atendiendo a su forma de trabajo, el material del que están construidos, o el método constructivo para su puesta en obra, entre otros criterios.

Los pilotes son los encargados de trasladar las cargas de la estructura a capas más profundas del suelo hasta encontrar un terreno más firme. Los pilotes y encepados de hormigón se tratan en el artículo 59º de la Instrucción de Hormigón Estructural (Elementos de cimentación).

 

Tipos de pilotes de cimentación

Según la forma de trabajo de los pilotes, el Código Técnico los clasifica en:

  • Pilotes por fuste (o pilotes flotantes): transmiten su carga al terreno fundamentalmente por rozamiento lateral a través del fuste y se emplean en terrenos sin un nivel claramente más resistente.
  • Pilotes por punta (o pilotes columna): si existe, a cierta profundidad, un estrato claramente más resistente, las cargas del pilotaje se transmitirán fundamentalmente por punta. Se denominan pilotes rígidos de primer orden

Pilotes por fuste y punta

Los Pilotes semirrígidos son aquellos cuya punta llega hasta el firme, pero es tan profundo o poco firme, que el pilote resiste simultáneamente por punta y por adherencia.

Clases de pilotes según el tipo de Material

  • Pilotes de hormigón ejecutados in situ: estos pilotes de hormigón se ejecutarán mediante excavación previa, aunque también podrán realizarse mediante desplazamiento del terreno o con técnicas mixtas. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo.

Excavación de pilotes

Excavación de pilotes in situ – AZDOT.GOV

  • Pilotes de hormigón prefabricado: podrá ser hormigón armado (hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado o postensado;

  • Pilotes de 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;
  • Pilotes de madera: se podrá utilizar para pilotar zonas blandas amplias, como apoyo de estructuras con losa o terraplenes. Los primeros pilotajes se construyeron en madera.
  • Pilotes mixtos, como los pilotes de acero tubular rodeados y rellenos de mortero.

Clasificación de pilotes según su diámetro

  • Micropilotes: diámetro < 200 mm
  • Pilotes convencionales: diámetro entre 300 y 600 mm
  • Pilotes de gran diámetro: diámetro > 800 mm
Cimentación con pilotes de hormigón in situ
Cimentación con pilotes de hormigón in situ – WSDOT

Clasificación de pilotes según su sección

  • Pilotes pantalla: de sección pseudo rectangular
  • Pilotes en forma de cruz
  • Circulares

Los micropilotes, también empleados en cimentaciones profundas son pilotes de sección circular de pequeño diámetro perforados “in situ” cuyo funcionamiento se basa fundamentalmente en la transmisión de carga al terreno por rozamiento lateral entre el terreno y el mortero del micropilote.

Tipos de pilotes según el procedimiento constructivo

Según el procedimiento constructivo empleado para colocar el pilotes dentro del terreno:

  • Pilotes prefabricados hincados: su característica fundamental estriba en el desplazamiento del terreno que su ejecución puede inducir, ya que el pilote se introduce en el terreno sin hacer excavaciones previas. Son hincados en el terreno  a golpe de maza con martillos  neumáticos y están constituidos en toda su longitud por tramos ensamblables.
  • Pilotes in situ: son aquellos que se ejecutan en excavaciones previas realizadas en el terreno.

También podrán ejecutarse pilotes de carácter intermedio entre los dos anteriores, tales como los hincados en preexcavaciones parciales de menor longitud y mayor diámetro que el pilote.

Cálculo de pilotes

El cálculo de pilotes, que se trata en el Documento Básico SE-C Cimentaciones del Código Técnico, se basa en el método de los estados límite. La resistencia de un pilote es la suma del rozamiento lateral o resistencia por fuste y la resistencia a la penetración o resistencia por punta.

Pilote de hormigón armado

Estados límite últimos

Los tipos de fallo de cimentaciones profundas a considerar para verificar el estado último de rotura son:

  • Estabilidad global; El mecanismo de rotura puede ser más profundo que la cimentación o, no siendo tan profundo, puede cortar los pilotes por su fuste.
  • Hundimiento; Se produce cuando la carga vertical sobre la cabeza del pilote supera la resistencia del terreno, originando grandes asientos.
  • Rotura por arrancamiento; cuando las cargas de tracción en la cabeza del pilote exceden la resistencia al arrancamiento y el pilote queda desconectado del terreno.
  • Rotura horizontal del terreno bajo cargas del pilote; Cuando las cargas horizontales aplicadas en los pilotes producen en el terreno tensiones que superan su resistencia, se producen deformaciones excesivas o incluso, si el pilote es corto y suficientemente rígido, su vuelco.
  • Capacidad estructural del pilote. Si las cargas transmitidas a los pilotes en su cabeza inducen esfuerzos que superan su resistencia (tope estructural).

Estados límite de Servicio

Por su parte, los estados límite de servicio en las cimentaciones profundas están referidos a los movimientos (asientos y desplazamientos transversales) en los que influye la deformabilidad del terreno, además de su resistencia.

Existen, además, otros efectos a tener en cuenta en el proyecto y cálculo de pilotes que pueden afectar a su capacidad portante o a su comportamiento de servicio. Algunos de estos posibles problemas son la influencia de la hinca de pilotes prefabricados en edificios cercanos, ataques químico del terreno o del agua sobre el material del pilote, expansividad o heladicidad del terreno, rozamiento negativo, modificaciones locales del régimen hidrogeológico o posible contaminación medioambiental por el uso de lodos o polímeros durante la excavación de pilotes de hormigón “in situ”.

Programas de análisis de pilotes

En Civilgeeks puedes descargar un programa para el análisis y diseño de grupos de pilotes  (con placa de cimentación rígida) por medio de soluciones analíticas y empleando el método spring (MEF). También dispones de este sencillo programa de cálculo de pilotes que puedes descargarte.

Más info:

Código Técnico de la edificación: Documento Básico SE-C Cimientos
Pilotes Perforados con barrena continua (CPI-8)

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