Cimentación con pilotes

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Excavación de pilotes
Excavación de pilotes in situ - AZDOT.GOV

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 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).

Los distintos tipos de pilotes atienden a diversas clasificaciones (según su forma de trabajo, el material del que están construidos, o el método constructivo para su puesta en obra, entre otros criterios).

Cimentación con pilotes de hormigón in situ
Cimentación con pilotes de hormigón in situ – WSDOT

Los pilotes de hormigón ejecutados in situ se construyen efectuando una perforación en el terreno que posteriormente es rellenada con hormigón fresco y sus armaduras. Estos pilotes son pilotes de extracción, ya que requieren la extracción de un cierto volumen de suelo.

Por otro lado, los pilotes hincados son pilotes de desplazamiento ya que en el proceso de hinca, el terreno es forzado hacia los costados para dejar paso al pilote. Todos los pilotes prefabricados de hormigón son de desplazamiento.

El pilote Raymond es un pilote de desplazamiento donde se hinca una camisa de chapa metálica que posteriormente es rellenada de hormigón. Si la chapa se recupera después del fraguado, hablamos pilotes de entubación recuperable y, en caso contrario, de entubación perdida.

Por su parte, la prefabricación de pilotes permite un mayor, lo que ofrece una clara ventaja competitiva frente a los pilotes realizados “in situ”. La posibilidad de disponer de varias secciones y longitudes en pilotes prefabricados, incluso incorporando juntasque empalman varias piezas,  hacen de ésta una técnica de gran versatibilidad.

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).

Y, ¿qué ocurre con la posibilidad de que se produzca el pandeo de un pilote en terrenos muy blandos?…

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.

CALCULO DE ESTRUCTURAS DE CIMENTACION (4ª ED.)
 CALAVERA RUIZ, JOSE

CALCULO DE ESTRUCTURAS DE CIMENTACION

Cuarta edición de Cálculo de estructuras de Cimentación, acorde con la instrucción EHE. Zapatas corridas, aisladas, de medianería, de esquina y Zapatas combinadas. Vigas de cimentación, cimentaciones especiales. Pequeños edificios. Naves Industriales. Cubiertas de gran luz. Emparrillados de cimentación. Placas de cimentación. Cimentaciones de hormigón pretensado con armaduras postesas. Muros de cimentación y sótano. Pozos de cimentación. Pilotes. Encepados y vigas de centrado. Cimentaciones anulares de construccones con simetría de revolución. Chimeneas, depósitos de agua, torres, silos. Cimentaciones de maquinaria.
CALCULO DE ESTRUCTURAS DE CIMENTACION (4ª ED.) | CALAVERA RUIZ, JOSE

GUIA DE CIMENTACIONES EN OBRAS DE CARRETERA
MINISTERIO DE FOMENTO

Criterios básicos. Reconocimiento del terreno. Cimentaciones superficiales. Cimentaciones profundas. Disposiciones específicas para obras de carretera. Tratamientos de mejora de terreno. Auscultación y patologías. Apéndices.
GUIA DE CIMENTACIONES EN OBRAS DE CARRETERA | MINISTERIO DE FOMENTO

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