Las cimentaciones con pilotes hincados se utilizan principalmente en edificios de poca altura y estructuras de puentes. Si la capa superior del suelo no está en buenas condiciones y no tiene suficiente capacidad portante para soportar la carga de la superestructura, se utiliza un pilote hincado.
Un pilote hincado es un tipo de pilote hincado en la capa dura del suelo donde puede proporcionar el soporte final y la fricción superficial necesarios.
Debido a que los costos de construcción son más bajos en comparación con los pilotes perforados moldeados in situ, estos tipos de cimientos de pilotes se usan más comúnmente en la construcción de puentes.
Básicamente existen cuatro categorías según el tipo de material.
Tipos de pilotes hincados
- pilotes de acero
- Pilotes prefabricados de hormigón
- postes de madera
- pilotes compuestos
Analicemos cada pilote hincado individualmente arriba.
Cimentaciones con pilotes metálicos.
Existen diferentes tipos de pilotes de acero. Dado que el acero es fácil de conseguir, la construcción se puede realizar con bastante facilidad.
Además, se pueden utilizar pilotes de acero, como los micropilotes, para soportar cargas pesadas en puentes, y se pueden utilizar otros tipos para soportar cargas medias.
El principal problema de los pilotes hincados de acero es la corrosión. Sin embargo, se encuentran debajo de la superficie de la Tierra. Por tanto, la presencia de oxígeno para la corrosión es mínima.
Analicemos los tipos de pilotes de acero disponibles.
Tipos de pilotes hincados de acero.
- Micropilotes
Los micropilotes son pilotes de acero rellenos de hormigón. Además, el diámetro del pilote se puede aumentar en función de la carga.
Si es necesario, se puede insertar una jaula de refuerzo en el pilote para aumentar la capacidad de carga del pilote.
El diseño de pilotes se puede realizar como se describe en el artículo Guía de diseño, construcción y pruebas de cimientos de pilotes .
- Estacas H
Para la construcción se utilizan perfiles laminados en caliente, que se sueldan entre sí para aumentar su longitud.
Este tipo de cimientos de pilotes no se utilizan habitualmente en la construcción.
Sin embargo, en casos especiales también se pueden utilizar pilotes H.
- Pilotes de caja de acero
El diseño puede utilizar cuatro láminas de acero soldadas entre sí para formar un pilote en forma de caja o tablestacas soldadas entre sí para formar una sección de caja hueca.
El núcleo interior se puede rellenar con hormigón para mejorar la rigidez transversal, la rigidez a la flexión, la rigidez a la torsión, etc.
- montones de tornillos
Los pilotes helicoidales de hierro fundido se impulsan mediante perforación rotativa y no son un tipo de pilote tan popular en la construcción.
Dependiendo de la naturaleza del suelo y del uso previsto, se pueden utilizar diferentes diámetros durante la construcción.
- Postes de barandilla de acero
Los viejos rieles estaban hechos como pilotes de acero. Tres rieles están soldados en la parte superior e inferior respectivamente.
La soldadura a tope se utiliza para unir dos secciones para aumentar la longitud del pilote.
Como estas baterías están fabricadas con abundantes materiales, el coste es menor.
Además, podría considerarse una construcción verde porque reutilizamos materiales.
Cimentaciones de pilotes hincados a partir de piezas prefabricadas de hormigón
El tipo de pilote hincado más utilizado en la construcción. Básicamente existen dos tipos de pilotes prefabricados.
- Pilotes prefabricados normalmente reforzados
- pilotes pretensados
Se destacan los siguientes puntos importantes en relación con los pilotes prefabricados.
- Estos pilotes pueden soportar altas tensiones axiales y de flexión.
- Los pilotes construidos con adecuada cobertura y calidad del concreto no están sujetos a deterioro.
- Por tanto, estas apuestas son más duraderas.
- Sin embargo, la composición del hormigón, la porosidad de los áridos, el cubrimiento de la armadura, etc. puede provocar el deterioro de los esquejes.
- Como resultado, los problemas de durabilidad pueden reducir la vida útil de los pilotes.
- El uso de agregados sólidos y duros, diseño adecuado de la mezcla, colocación adecuada, compactación del concreto, curado adecuado del concreto, etc. Durabilidad del hormigón .
- La cobertura mínima puede ser de 50 mm, requisitos de vida útil .
- Además, el pretensado reduce el agrietamiento del hormigón.
- Si los costes son asequibles, se recomienda galvanizar el refuerzo.
No existen problemas importantes como la corrosión del acero en estructuras de pilotes prefabricados.
Además, es más fácil de construir que otros tipos de cimientos de pilotes. Además, el tiempo necesario para completar una sola pila también es más corto.
Los costes de construcción también son comparativamente muy bajos en comparación con los pilotes perforados en obra.
Los pilotes prefabricados están disponibles en diferentes dimensiones como 300, 350, 400, 500 mm , etc. Además, están disponibles en forma circular o rectangular .
postes de madera
Echemos un vistazo rápido a los conceptos básicos de los postes de madera.
- Los pilotes de madera pueden tener diferentes dimensiones y capacidades de carga.
- Debido a su baja capacidad de carga, no se utilizan con frecuencia.
- Un árbol se utiliza como pila de leña después de quitarle las ramas.
- El diámetro inferior estaría en el rango de 300-500 mm.
- El diámetro superior puede estar en el rango de 125 a 250 mm.
- Generalmente, los pilotes están disponibles en longitudes desde 9.000 mm hasta 18.000 mm.
- El pilote puede soportar las cargas aplicadas y las fuerzas de compactación. Sin embargo, es vulnerable cuando recibe un golpe fuerte.
- Los postes de madera son susceptibles a sufrir daños.
La siguiente ilustración del libro de Bowels “Análisis y diseño de cimientos” muestra el cuidado necesario que se debe tener al hincar un pilote de madera.
La carga de diseño de pilotes de madera está en el rango de 150 kN a 250 kN. La carga máxima permitida es de aproximadamente 300 kN. Sin embargo, las pruebas realizadas han demostrado que pueden soportar una carga máxima de unos 400 kN.
Se debe tener cuidado al penetrar capas duras ya que esto podría dañar el pasador.
pilotes compuestos
Los pilotes compuestos se utilizaron por primera vez hace unos 60 años. El objetivo principal de los pilotes compuestos era construir económicamente pilotes relativamente largos.
Se utilizan diferentes materiales para construir pilotes compuestos. Además, el material debe seleccionarse según las condiciones. Se puede esperar la siguiente combinación.
- Se incrustan pilotes de madera debajo del nivel del suelo existente y se construye una estructura de hormigón sobre el nivel del suelo existente (hasta el nivel superior).
- La parte inferior del pilote se rellena con tubos H de acero o hierro rellenos de hormigón, la parte superior debe ser de hormigón.
- Construir sección superior con pilotes prefabricados.
Los pilotes compuestos están en el rango de 18 a 36 m. Sin embargo, también es necesario compactar la longitud de 54 m.
El rango de carga ideal es de aproximadamente 300 kN a 800 kN y el límite de carga máxima es de aproximadamente 1500 kN.
Una de las principales desventajas de los pilotes compuestos es la creación de una conexión adecuada entre dos materiales.
Proyecto de pilotes prefabricados (proyecto de pilotes hincados)
A la hora de diseñar pilotes prefabricados se deben tener en cuenta dos aspectos.
- El pilote debe diseñarse para soportar las cargas de la superestructura.
- Los pilotes deben diseñarse y construirse de manera que puedan soportar la carga de empuje durante la hinca.
El diseño estructural y geotécnico de pilotes hincados para cargas de superestructura se puede realizar mediante los mismos procedimientos descritos en el artículo. Cimentaciones de pilotes .
Para absorber las fuerzas generadas durante la compactación, se deben utilizar técnicas de detallado especiales. Existen detalles especiales para pilotes prefabricados.
La siguiente ilustración del libro de Bowels "Análisis y diseño de cimientos" muestra el diseño típico de una pila prefabricada.
Como se muestra en los dibujos anteriores, las áreas superior e inferior del pilote están limitadas reduciendo la distancia entre los eslabones. Esto permite que la capa soporte cargas más altas.
Como ya se ha mencionado, los pilotes pretensados también se utilizan en la construcción civil. Los siguientes dibujos muestran la disposición típica de un pilote pretensado. Se requiere atención especial al construir un pilote de este tipo.
Construcción de pilotes hincados.
Dado que los pilotes prefabricados se utilizan ampliamente en la construcción, veamos los aspectos importantes de los pilotes hincados.
Hay dos métodos principales para hincar pilotes.
- El método convencional ,
Aplique una fuerza al poste colocando un peso sobre él. La carga aplicada se calcula en función de la altura de caída libre del peso.
Se debe asegurar que la carga aplicada no exceda la capacidad portante del pilote hincado.
- Método de impacto de martillo .
Hay tres tipos de métodos de conducción. Ellos son
-
- Martillo diésel
- Accionamiento de martillo neumático
- Elevación con martillo vibratorio
Los métodos de impacto con martillo son más fáciles de usar en comparación con los métodos tradicionales que requieren más tiempo.
Por motivos de transporte se suelen montar pilotes prefabricados con una longitud de 6 m. Sin embargo, si es necesario, también se pueden construir con una longitud de 12 mo más.
Si se utilizan pilotes hincados de 6 m de longitud y la profundidad de hincado es superior a 6 m, se deben combinar dos pilotes. Para aumentar la longitud, se sueldan entre sí placas de acero incrustadas en la parte superior de los pilotes.
Durante la construcción de bloques se derriban los pilotes innecesarios.
Para obtener más información sobre los métodos de impacto con martillo, consulte el artículo de Wikipedia sobre .
Criterios de terminación y aceptación de pilotes hincados.
- El pilote se hinca hasta la capa de suelo duro, que según el proyecto se determina como el nivel final. El diseño y la selección de la calidad final se basan en la información del informe de prueba del suelo.
- Al llegar al nivel final, el movimiento de la pila se ralentiza.
- Los criterios para la terminación e hinca de pilotes se basan en el análisis de ecuaciones de ondas de pilotes (WEAP). Cualquier modificación necesaria debe realizarse en el sitio, ya que puede variar según las condiciones reales del terreno.
- Además, se deberá registrar el número de golpes durante el movimiento del pilote. Esto se puede expresar como el número de golpes al poste durante una determinada distancia o como la penetración del poste durante un determinado número de golpes. Esto se puede hacer según las especificaciones del proyecto.
- Existen restricciones a la terminación. La especificación podría especificar el número de ataques para una penetración específica. Si se excede el número de golpes para penetrar la distancia especificada y el pilote se apoya sobre la capa de terminación de acuerdo con los datos geotécnicos, se puede terminar el pilote.
Ventajas de los pilotes hincados
- A diferencia de los pilotes perforados, los pilotes hincados pueden ser prefabricados. Esto minimiza los errores de diseño y permite realizar un control de calidad adecuado.
- Además, cualquier defecto, como los panales, se puede reparar antes de la instalación.
- A medida que los pilotes se hincan contra la presión del suelo, la capacidad de carga del suelo mejora mediante la compactación en la punta del pilote.
- Menos tiempo y menor uso de mano de obra y maquinaria hasta la instalación reduce comparativamente los costos.
- En caso de falla del material, como el concreto, se puede retirar el pilote antes de la instalación. Sin embargo, en el caso de pilotes perforados, esto sólo se sabrá después de la instalación.
- El pilote se puede instalar en ángulo para soportar cargas laterales. Comúnmente utilizado en la construcción de puentes.
- El uso de personal técnico es menor.
- El desarrollo no tendrá ninguna influencia sobre los niveles de agua subterránea.
- El tiempo que lleva lanzar un solo post es muy corto. Por tanto, es más adecuado para construcciones rápidas.
Desventajas de los pilotes hincados.
- Antes de que comience la construcción, se requiere una planificación cuidadosa en cuanto al equipo, la ubicación y el transporte.
- Generalmente no pueden transportar cargas pesadas. Por lo tanto, los pilotes perforados generalmente se utilizan cuando aumenta la carga sobre el pilote.
- Además, existe una limitación en el aumento del diámetro del pilote. Cuanto mayor es el diámetro, más problemático resulta manipular las baterías. El transporte será muy difícil.
- La construcción debe comprobarse frente a las cargas de transporte. Se debe prestar especial atención a los pilotes de hormigón pretensado, ya que pueden dañarse durante el izado si no se tienen en cuenta en el diseño.
- Debido a que la profundidad o longitud del pilote varía de un lugar a otro, la longitud del pilote no se puede determinar de antemano. Por lo tanto, es necesario conectar los esquejes y cortar el exceso.
- Al erigir pilotes en terreno compactado, puede ocurrir pérdida de suelo y reducción de la capacidad de carga superior.
- Se debe controlar el ruido durante el proceso de instalación.
- También es necesario controlar las vibraciones.
- Si la longitud de los pilotes disponibles no es suficiente, se deben conectar entre sí hasta alcanzar la profundidad suficiente. Esto puede provocar que se desperdicie parte de la nueva pila.
- La construcción y dimensionamiento de los pilotes hincados deberán realizarse en las medidas disponibles en el momento de su compra en el mercado. En caso contrario, deberán confeccionarse del tamaño y largo requeridos.
- Los pilotes hincados pueden no ser adecuados para suelos con malas propiedades de drenaje. La idoneidad de los pilotes hincados debe someterse a una investigación geotécnica adecuada.
