Pilotes prefabricados

Los pilotes prefabricados son elementos de hormigón o secciones metálicas en forma de columna que son introducidos en el terreno por medio de máquinas pilotadoras que disponen de equipos mecánicos o hidráulicos.

Los pilotes son elementos constructivos empleados en cimentaciones profundas, cuya misión es la de trasladar las cargas de las estructuras a capas de terreno más profundas donde el suelo presenta unas adecuadas condiciones de resistencia.

La solución de cimentación profunda sólo se justifica cuando el terreno resistente se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación superficial convencional mediante zapatas o losas.

La fuerza inicial de pretensado hace que los pilotes prefabricados pretensados estén capacitados para absorber solicitaciones de tracción, de flexión, y esfuerzos cortantes estando armados con cables de acero en toda su longitud y con armadura transversal en forma de estribos.

Frente a los pilotes de hormigón armado convencional, diseñados para trabajar a compresión, los pilotes pretensados de hormigón responden bien ante esfuerzos de tracción. Los pilotes pretensados, al estar precomprimidos, son más resistentes frente a los de hormigón armado, tanto en servicio como durante el acarreo, además de no verse afectados por el nivel freático.

Tipos de pilotes prefabricados de hormigón

• Pilotes prefabricados pretensados con alambres adherentes. Las secciones más típicas son la cuadrada y la hexagonal. Estos pilotes están provistos de un azuche metálico en la punta para protegerla en el proceso de hinca. Para grandes longitudes de pilote se dispone una junta de empalme que permite unir diferentes tramos hasta alcanzar la profundidad deseada. Las juntas deben estar diseñadas para resistir mayores solicitaciones que el propio pilote. Los elementos de conexión se ajustan y se protegen de la corrosión. Una vez conectados se consigue una pretensión que asegura la transmisión de esfuerzos.

• Pilotes prefabricados con armadura postesa. La más común es la sección anular (pilote tipo Raymond). Estos pilotes se construyen mediante centrifugado y permiten un fáci1 acceso para su inspección. La sección anular presenta un menor peso propio, con un gran momento de inercia y radio de giro. La longitud de estos pilotes puede llegar a 60 m, con una sección de hasta 1,50 metros.

La forma de las secciones transversales de los pilotes, en general, puede ser circular o casi circular (cuadrada, hexagonal u octogonal) de manera que no sea difícil asimilar la mayoría de los pilotes a elementos cilíndricos de una cierta longitud L y de un cierto diámetro D.

Para la ejecución de los pilotes prefabricados, el documento básico DB-SE Cimientos considera adecuadas las especificaciones constructivas de este tipo de pilotes recogidas en la norma UNE-EN 12699:2001.

Hinca de pilotes

Los pilotes hincados pueden estar constituidos por un único tramo, o por la unión, mediante juntas, de varios tramos. En algunos casos de cimentaciones especiales, un pilote pretensado puede combinarse con otro pilote prefabricado armado, formando un único pilote (el tramo superior será el pretensado).

Los pilotes hincados pertenecen a la categoría I, al ser prefabricados en instalaciones fijas.

La operación de introducción de un pilote en el terreno se denomina hinca del pilote, operación cuyo éxito depende de la habilidad e ingenio de los operarios. Los pilotes pretensados pueden hincarse en suelos firmes y compactos sin romperse, no siendo en ningún caso aconsejable hincar los pilotes antes de los 20 días de edad del hormigón. Los  pilotes prefabricados hincados son introducidos en el terreno por desplazamiento del mismo, sin excavación.

El método más antiguo y uno de los mas extensamente empleados en la actualidad es por medio de una maza que introduce el pilote en el terreno mediante percusión. Los pilotes de madera están considerados como la técnica de cimentación profunda más antigua.

Hincar los pilotes supone aumentar la capacidad portante del suelo al compactar el suelo granular. Así, en grupos de pilotes hincados en terrenos arenosos, se han observado factores de eficiencia de 2. En pilotes barrenados, el factor de eficiencia de grupo no suele llegar al valor de 1.

La compactación y mejora del terreno, producidos por la hinca de pilotes, es especialmente notable en el caso de pilotes hincados en grupos, que al superponerse hacen que el suelo alcance un grado de compacidad aún mayor.

Pîlotes prefabricados hincados a percusión

Los pilotes son situados verticalmente o inclinados sobre la superficie del terreno para posteriormente ser hincados» en el suelo mediante golpes de «martinete». La percusión sobre la cabeza del pilote hace que éste penetre progresivamente en el terreno, hasta que se produzca el rechazo (si el pilote trabaja por punta) y el pilote no puede penetrar más, lo que es un indicativo de terreno firme.

Si el pilote trabaja por fricción (pilote flotante), el rechazo se alcanza cuando alcanzamos la profundidad de diseño.

El Factor de Adhesión para pilotes hincados (NORDLUND) sirve para estimar la capacidad de carga última de pilotes en suelo cohesivo.

Ensayos de integridad de pilotes hincados

El Eurocódigo 7, «Proyecto Geotécnico» (UNE-ENV 1997-1), acerca de las cimentaciones por pilotes recomienda realizar ensayos de integridad en ciertos casos, principalmente en los pilotes cuya calidad sea sensible al procedimiento de colocación, como es el caso de los pilotes hincados.

El Ensayo de integridad de pilotes de baja deformación PIT  (PIT, Pile Integrity Test), también llamado método sónico, es un ensayo indirecto cuyo objetivo es determinar las variaciónes de las características del pilote a lo largo de su longitud para localizar discontinuidades. Para ello se sitúa un acelerómetro en la cabeza del pilote para medir las ondas de tensión generadas al aplicar golpes con un martillo. Este ensayo está normalizado en la norma americana ASTM D-5882.

El PDA (Pile Driving Analyzer) o Analizador de hincado de pilotes es el sistema más utilizado para el análisis de hinca de pilotes y prueba de carga dinámica. El PDA permite evaluar la capacidad resistente de los pilotes así como la integridad del fuste, investigando los esfuerzos en el material y analizando la energía del martillo durante la hinca de los pilotes. El rechazo de un pilote hincado es, en sí mismo,  una prueba de carga dinámica.

Guía técnica de seguridad de pilotes hincados prefabricados

AETESS son las siglas de la Asociación de Empresas de la Tecnología del Suelo y Subsuelo que agrupa las empresas más relevantes de España en la construcción de cimentaciones especiales y tratamientos del terreno. Entre sus actuaciones está el desarrollo de su Guía Técnica de seguridad de pilotes_prefabricados hincados , enmarcada dentro del proyecto denominado “Guía técnica audiovisual para la promoción de la seguridad laboral en el sector de las Cimentaciones Especiales”.

Más info:

Descripción de un martinete de madera para la hinca de pilotes, en el que se basó la moderna maquinaria de pilotaje actual. De los distintos tipos de martinetes, el artículo se ocupa de uno que se acciona mediante un sistema de cuerdas que elevan una maza para después soltarla para que, por efecto de su peso, golpea la cabeza del pilote que se va introduciendo en el terreno hasta que se produce el rechazo.

Pilotes prefabricados hincados: una solución óptima para cimentaciones profundas – Completísimo artículo sobre la técnica de pilotes prefabricados hincados como solución competitiva para la ejecución de cimentaciones profundas. El estudio abarca desde la fabricación de los pilotes hasta su puesta en obra, pasando por su diseño y calculo.

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