Pilote (cimentación)
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Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas.
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[editar] Tipos de pilotes
[editar] Pilotes hincados
Es el tipo de pilote más antiguo, normalmente de madera, y se inventó para hacer cimentaciones en zonas con suelo húmedo, con el nivel freático alto o inundadas. Eran de madera, troncos sencillamente descortezados y su capacidad portante se basaba, bien llegando a un capa del terreno suficientemente resistente, bien por rozamiento del pilote con el terreno. en la actualidad se construyen con elementos prefabricados, de hormigón armado, hormigón pretensado o acero, que se hincan en el terreno mediante una máquina llamada pilotera o pilotadora. Ésta tiene un martinete que los golpea hasta que se llega a la profundidad especificada en el proyecto. Eventualmente, la hinca se realiza mediante un dispositivo vibratorio, como es el caso de la imagen adjunta.
[editar] Pilotes in situ, o Pilas coladas in situ
La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar la perforación que ocupará el pilote, la cual se mantiene rellena con una mezcla de agua y bentonita cuando existe nivel freático como forma de evitar el desmoronamiento de las paredes o también se puede recurrir al empleo de camisas (ademes) de acero recuperables o "perdidas", dependiendo de las características del terreno a perforar. Se construyen en el lugar como el nombre lo indica por medio de perforadoras hidráulicas que ejercen una fuerza adicional al peso mismo del mástil sobre el terreno. Normalmente utilizan herramientas (brocas, botes, etc.) con puntas de tungsteno para la perforación aunque también existen aquellos con puntas de diamante.
Una vez concluida la perforación del terreno, se introduce el refuerzo de acero que servirá de armadura. Para finalizar se procede al colado o vertido, de hormigón, por lo regular con una resistencia de f'c = 250 kg/cm2. El sistema más frecuente es el tremie que consiste en verter poco a poco el hormigón en la perforación por medio de un conjunto de tubos, denominados "trompa de elefante", logrando que el mismo peso específico del hormigón evacue los restos del fondo de la perforación realizada. Este procedimiento debe ser continuo con el fin de evitar que el hormigón fragüe y, por ende, se generen fracturas o "juntas frías" que reducirían la capacidad de carga de la pila.
[editar] Pilotes hincados in situ
Se realizan mediante una pilotera o pilotadora que sostiene un tubo de acero, en cuyo interior se dispone la armadura, que inicialmente se apoya en la superficie del terreno y que se va hincando mediante golpes de martinete aplicados a una mezcla de hormigón de consistencia "seca" que se va vertiendo en el interior. Esto hace que el conjunto descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se produce lo que se denomina rechazo. En este punto, la pilotera pueda sacar el tubo metálico tirando de él, a la vez que aplica golpes a la mezcla para que el pilote recién construido se mantenga en el lugar.
El rechazo indica que se ha llegado a un estrato con capacidad de soporte adecuada. Lo mismo es aplicable para los pilotes hincados dado que, de seguir golpeándolos, se romperían.
[editar] Pilotes prefabricados
Los pilotes prefabricados pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas, también se los conoce por el nombre de pilotes premoldeados; pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado.
Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a compresión; los de hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo el agua. Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efectúa un martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.
Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm x 30 cm ó 45 cm x 45 cm También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Están compuestos por dos armaduras: una longitudinal con cuatro varillas de 25 mm de diámetro, y otra transversal compuesta por estribos de varilla de 8 mm de sección como mínimo. La cabeza del pilote se refuerza mediante cercos con una separación de 5 cm en una longitud de un metro. La punta va reforzada con una pieza metálica especial para facilitar la hinca.
[editar] Principio de funcionamiento
Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta. Ambas dependen de las características del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el objeto del proyecto.
Cabe señalar que, como en todo trabajo relacionado con la ingeniería geotécnica, existe cierto grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que buena parte de la investigación que se viene desarrollando en este campo tiene que ver con métodos que permitan hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas. El método más obvio aunque el más costoso es hacer una prueba de carga. Como métodos alternativos podemos mencionar: pruebas de resonancia, prensa hidráulica de Osterberg, pruebas de análisis de ondas, pruebas sísmicas.
En muchos casos las teorías que permiten estimar la resistencia de fuste y la resistencia de punta son de tipo empírico. Es decir, son el resultado de un análisis estadístico del comportamiento de ciertos pilotes en determinadas condiciones de terreno. Por lo tanto, es sumamente importante conocer el origen y las condiciones bajo las cuales determinadas fórmulas de cálculo son válidas.
[editar] Precauciones constructivas
[editar] Colocación de hormigón in situ
La distancia mínima entre la piloteadora y la colocación del hormigón debe ser especificada. Se han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen efectos contrarios sobre el hormigón fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones de perforación y las de vaciado es considerado como satisfactorio.
La camisa, cascarón, tubo o tubería, debe ser inspeccionado justo antes a rellenarlo con hormigón y debe estar libre de material extraño y no contener más de diez centímetros de agua, a menos que se utilice el método tremie para introducir hormigón. El hormigón debe ser vertido en cada perforación o camisa sin interrupción. Si es necesario interrumpir el proceso de vertido de hormigón por un intervalo de tiempo tal que endurezca el hormigón, se deben colocar dovelas de acero en la zona superior hormigonada del pilote. Cuando el vaciado se suspende, todas la rebabas debe ser retiradas y la superficie del hormigón debe ser lavada con una lechada fluida.
[editar] Vaciado con el método tremie
El método tremie, de llenado por flujo inverso, se usa para verter hormigón a través de agua, cuando la perforación queda inundada. El hormigón se carga por tolva o es bombeado, en forma continua, dentro de una tubería llamada tremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie. El fondo del tremie se debe cerrar con una válvula para prevenir que el hormigón entre en contacto con el agua. El tremie llega hasta el fondo de la perforación antes de iniciarse el vertido del hormigón. Al principio, se debe elevar algunos centímetros para iniciar el flujo del hormigón y asegurar un buen contacto entre en hormigón y el fondo de la perforación.
Como el tremie es elevado durante el vaciado, se debe mantener dentro del volumen del hormigón, evitando el contacto con el agua. Antes de retirar el tremie completamente, se debe verter suficiente hormigón para desplazar toda el agua y el hormigón diluido.
