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PILOTES
Pilote es un elemento de fundacin con seccin transversal pequea comparada con su longitud Es un elemento constructivo utilizado para cimentacin de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentre a una profundidad tal que hace inviable, tcnica o econmicamente, una cimentacin mas convencional mediante zapata o losas. Se entiende por una fundacin profunda cuando el extremo inferior, en el terreno, est a una profundidad superior 8 veces el dimetro o ancho de la estructura de fundacin.
Pilotes
GJC
Pilotes
GJC
Los pilotes de punta obtienen casi toda su
capacidad de carga de la roca o suelo que est
cerca de la punta, y muy poca del suelo que
rodea su permetro.
Tambin reciben el nombre de pilotes de
columna
Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la
estructura mediante una combinacin de rozamiento lateral
(fuste) y resistencia a la penetracin (punta)
Pilotes
GJC
En un pilote de friccin, su capacidad de carga
principalmente la aporta el suelo que lo rodea, por
la resistencia al corte que se desarrolla entre el
suelo y el pilote, y donde el suelo que est cerca del
extremo inferior del pilote aporta un porcentaje
muy pequeo de la carga.
Tambin reciben el nombre de flotantes
La capacidad de carga ltima de un pilote es la combinacin de ambas
Q ult = Q punta + Q fuste
Pilotes
GJC
Los pilotes, independiente de la forma en que trasmiten la carga, se
pueden establecer estructuralmente como aislados y en grupo.
Esta forma de organizarlos tiene implicancias en su diseo estructural
Pilote aislado Es aquel que est ubicado a una distancia tal de
otro pilote de modo que no interfiere geotcnicamente con l
Pilote Aislado
Pilotes
GJC
Generalmente las separacin entre este tipo
de pilotes oscila entre 2,5 y 4 dimetros
Su capacidad de soporte es inferior a la
sumatoria de capacidad de los pilotes
aislados
Grupo de Pilotes
Grupo de Pilotes Son aquellos que por su
proximidad interaccionan entre si o estn
unidos mediante elementos estructurales lo
suficientemente rgidos como para que
trabajen conjuntamente.
Clasificacin
Segn su forma de fabricacin podemos clasificarlos como
Su materialidad Madera Hormign Acero
Pilotes
GJC
Caractersticas : De madera :
o Condiciones de carga restringidas por efectos de material y por proceso de hinca
o En sectores permanentemente bajo agua tienen gran
durabilidad
o Es recomendable efectuarles un tratamiento superficial para protegerlos contra ataque por micro organismos o protegerlos con fundas de asfalto o plstico
o Deben usarse maderas con alta capacidad
de soporte a lo largo de la fibra y de dimetro constante
Pilotes Clasificacin
GJC
De madera : o Son afectados por las condiciones de los ciclos de humedad,
principalmente en ambiente salino,
o En sectores permanentemente bajo agua tienen gran durabilidad
o Presentan dificultades en los empalmes es difcil y genera un punto de falla, deben evitarse
Su uso en Obras martimas es limitado y requieren mantencin permanente.
Pilotes Clasificacin
GJC
De hormign : o Existen tres tipos de pilotes de este material
o In situ o vaciados en obra o Pre fabricados
o De Hormign Armado tradicional o Pre y postensados
o El hormign debe tener caractersticas de impermeabilidad y de
soporte ( sobre 300 Kg/cm2)
o La docilidad es dependiente del sistema de fabricacin o Exigen precauciones en su fabricacin para evitar fallas en las
secciones
o Dificultades para empalmar si quedan cortos o con dificultades en el hormigonado
Pilotes Clasificacin
GJC
In situ o vaciados en obra Corresponden a pilotes que se ejecutan en el mismo terreno en que trabajarn estructuralmente. Su fabricacin es variada y depende de
o las condiciones soportantes del terreno, o de las capas freticas, o longitud del pilote, o maquinaria a utilizar
Ventajas
o Son relativamente baratos o Es posible su inspeccin previo al hormigonado o Son utilizados generalmente en mejoramiento de suelos
Desventajas o Dificultad en su empalme luego de fraguado el hormign o Proceso constructivo laborioso
Pilotes Clasificacin
GJC
Prefabricados o Requieren alta impermeabilidad en el hormign
o Son difciles de transportar por su peso y estructura
o Es poco factible su empalme si quedan cortos
o Pueden ser hincados
o Pueden ser unidos a la superestructura con tcnicas habituales
o Los elementos pre o post tensados requieren cuidados
especiales en el transporte e hincado.
Pilotes Clasificacin
GJC
Prefabricados o En caso de dao durante la hinca es difcil su recuperacin
Pilotes Clasificacin
GJC
De metal :
o Generalmente son tubulares o perfiles H o Son fciles de manipular o Resisten altos esfuerzos de hincado
o Fcil interaccin con materiales de superestructuras
o Presentan dificultades con la corrosin
Pilotes Clasificacin
GJC
De metal :
o Perfiles H pueden deformarse durante hinca y desviarse de su posicin
o Son facilmente empalmables
o Pueden ser colocados en terrenos de gran dureza ( empedrados, etc)
Pilotes Clasificacin
GJC
La colocacin de los pilotes se hace de dos maneras, o Colocados in situ o vaciados Los pilotes colocados in situ son generalmente utilizados en tierra y dicen relacin con perforaciones practicadas en el terreno y la colocacin del hormign en su interior
Pilotes
GJC
Proceso de Colocacin
In situ o vaciados en obra Tipos de Pilotes Con camisa perdida o recuperable Excavados en el suelo Con hormign simple o armadura posterior
Pilotes Clasificacin
GJC
o Hincados
El proceso de hincado consiste en aplicar energa al pilote, mediante el golpe de una maza dejndola caer sobre la cabeza del pilote, a fin de introducirlo en el suelo hasta alcanzar condiciones de hinca.
Son los usuales en las obras martimas y los materiales
utilizados son madera, hormign armado y acero. Su instalacin ocupa poco tiempo y requiere de equipamiento
y maquinaria especial para su instalacin
Pilotes
GJC
Proceso de Colocacin
Los problemas que se encuentran en el proceso de hincado son o Desviaciones en su ubicacin de diseo
o Roturas por efecto de la presencia de clastos de gran tamao
o Asentamiento diferenciales en grupos de pilotes
o Imprecisiones en el proceso de hinca por terrenos distintos o
material rocoso
o En el caso de los pilotes de hormign, fisuraciones por efecto de la hinca
Pilotes
GJC
Proceso de Colocacin
Pilotes
GJC
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
La hinca consiste en las acciones necesarias y la aplicacin de los equipos que permiten efectuar la penetracin del pilote en el suelo. En este proceso se pueden distinguir diversas etapas:
o Equipo o Guas de hinca o Plataformas de hinca o Martinetes o Sistema de control o Empalmes
o Preparacin del Pilote o Traslado del pilote o Ubicacin del pilote o Hinca - metodologa de control
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Preparacin o Pinturas o protecciones o Marcas para hincado, sistema de control o Zapatos de hinca o azuches
La proteccin dice relacin con la proteccin anticorrosiva en pilotes de acero y de cuidado de aristas en el caso de pilotes de hormign Las marcas de hinca dicen relacin con el sistemas de control y de longitud final del pilote
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Preparacin
Los azuches y los zapatos de hinca cumplen con efectuar la preparacin del pie del pilote en funcin de las condiciones de diseo que se establezca o el terreno que debe atravesar o descansar. - Azuche - Zapato de hinca
Pilote
Zapato de hinca
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Traslado El proceso de traslado del pilote est relacionado con el material de que est fabricado. En el caso de los pilotes de hormign debe ser considerado el estudio estructural y los sectores de agarre para evitar condiciones de carga no contempladas. En el caso de los pilotes de acero es del caso tener atencin a la proteccin anticorrosiva que los pilotes tienen.
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Ubicacin del pilote
La ubicacin es de suma importancia, debiendo respetarse las tolerancias. En esta etapa son importantes las guas de hinca Es aconsejable tener dos guas en la vertical para evitar desviaciones
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Equipo de hinca
El equipo de hinca debe estar posicionado de forma de permitir la hinca en las condiciones de proyecto. El equipo principal de hinca es el martinete o martillo que otorga la energa necesaria para introducir el pilote en el terreno Este equipo, bsicamente, es una maza que golpea al martinete desde una determinada altura
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Equipo de hinca
Existen diversos tipos de martinetes
Manuales Hidrulicos Combustin interna Vibratorios
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Manual o La energa que otorga es limitada y depende
fundamentalmente del peso de de la maza y de las personas que puedan levantar.
Pilotes
GJC
o Vibratorios o La energa es obtenida a travs de un sistema de
excntricos que otorgan vibracin al equipo. o Requiere un sistema auxiliar que permita el
funcionamiento de los excntricos, que puede ser electricidad, aire comprimido, etc.
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o De combustin o La energa se obtiene mediante la utilizacin de un motor
incorporado al martillo, motor puede ser a vapor, hidrulico o diesel
o Estos equipos varan de tamao y caractersticas segn el tamao de pilotes y de profundidades a alcanzar
Pilotes
GJC
Hinca de pilotes
o Martinete
Funda de corredera
Estanque de combustible Gua corredera
Pistn Sistema de inyeccin combustible
Toberas inyeccin de aire
Elemento de golpe o maza
Sufridera
Aguila de levante
Pilotes
GJC
pistn
masa de golpe
pilote
consola
SUFRIDERA
camisa
Etapas de diseo
El diseo estructural, mediante el anlisis de las condiciones de suelo y materiales, permite establecer las cargas que cada pilote de la estructura debe ser capaz de soporar. Esta caracterstica se obtiene de frmulas como las siguientes :
qp = c*Nc+p * N*
q +i*hi Qp = qp*Ab
Pilotes
GJC
qfi = ki * ni * tani +adhi Qf = qf * hi * Pi
Subndice i cada capa de suelo de caracterstica geotcnicas diferentes Nc , N
*q capacidad de carga de terreno para cimentaciones profundas
C cohesin promedio en la base
p Esfuerzo vertical efectivo en la base
ki Coeficiente de empuje lateral sobre el fuste en reposo
i Densidad efectiva del terreno
hi Espesor de cada capa de terreno
ni Esfuerzo efectivo en el fuste
tani Esfuerzo efectivo en el fuste
adhi Adherencia suelo pilote
Ab Area transversal pile
Pi Permetro promedio por estrato
Etapas de diseo
Para la etapa de construccin e hinca se debe establecer el criterio para determinar el momento en que el pilote ha alcanzado la capacidad de carga establecida en el proyecto. Para los pilotes que deban trabajar por fuste el tema se traduce a determinar la longitud de ficha. Para los pilotes que trabajan por punta se han determinado diversas frmulas dinmicas de hinca, fundamentadas en la conservacin de la energa y el momento. la mayora de sus parmetros que utilizan son empricos. Se han establecido diversas frmulas entre las cuales estn :
Pilotes
GJC
Etapas de diseo
Pilotes
GJC
Pu = eh * Eh /(s +0,254) Engineering News
Pu = * Hiley
Pu = 126,5 eh * Eh * Log(25,5/s) Gates
Pu Capacidad ltima del pilote eh Eficiencia del equipo Eh Energa del martillo
s Penetracin por golpe Wr Peso del mbolo
Wp Peso del pilote n Coeficiente de restitucin
k1, k2, k3 Valores dependientes del material del pilote y del suelo
.
eh * Eh
s+ 0,5(k1+ k2+ k3 )
Wr + n2
* Wp
Wr + Wp
Pilotes
GJC
Pilotes
GJC
Tipo Energa
Nominal (ton-m/golpe)
Peso pistn (ton)
Peso yunque + cabezal de golpe
(ton)
D-5 1,26 0,5 0,33
D-12 3,12 1,25 0,64
D-22 5,48 2,2 0,91
D-44 6,0 3 - 12,05 4,32 2,31
Caractersticas de Martinetes Delmag
Pilotes
GJC
Etapas de diseo
El comn denominador de estas frmulas es que permiten calcular la capacidad de carga que el pilote ha alcanzado mediante la determinacin de la cantidad de goles por longitud. En definitiva la capacidad de carga del pilote se determina mediante la suma de algunos criterios como son la longitud de ficha, la cantidad de golpes por longitud de penetracin. De ac se obtiene el concepto de rechazo que consiste en determinar la cantidad de golpes que debe resistir el pilote por cada longitud de penetracin . En trminos prcticos se define la cantidad de golpes por decmetro de penetracin
Pilotes
GJC
Etapas de diseo
Estas frmulas si bien entregan una informacin y un antecedente til para establecer los criterios de hinca, presentan una serie de aproximaciones y consideraciones empricas que obligan a tomar precauciones en cuanto al resultado final. Esto se obtiene mediante la aplicacin de coeficientes de seguridad variables entre 2 y 6.
Pilotes
GJC
Etapas de diseo
Esta situacin y en proyectos mayores es necesario efectuar una adecuacin de los resultados entregados en forma emprica con la realidad que se presenta en terreno. Para poder cotejar en forma efectiva y a escala natural las estimaciones determinadas mediante el clculo se efectan pruebas de capacidad de carga sobre pilotes ya hincados. Esta actividad se ejecuta sobre pilotes especialmente adaptados para dicha actividad. Adems es posible efectuar pruebas dinmicas en pilotes que estn siendo hincados, con lo cual se conocen los antecedentes de hinca .
Pilotes Prueba de carga
GJC
Pruebas de pilotes
o Prueba de carga esttica. Esta prueba contempla la aplicacin de cargas en forma sistemtica sobre un pilote que tenga las mimas caractersticas y ser hincado bajo las mismas condiciones que establece el de diseo, con el mismo equipo. Se puede efectuar pruebas de cargas de compresin y traccin
Etapas de diseo
Pilotes
GJC
Pilotes
GJC
Pruebas de pilotes
Condiciones a cumplir en las pruebas de carga estticas o Hincar el pilote y dejarlo dormir durante a lo menos 3 das,
dependiendo de las condiciones de suelo o Aplicar cargas en forma escalonada y por lapsos de tiempo
(aprox. 10 minutos) hasta alcanzar la carga deseada, generalmente hasta la falla del pilote
o Controlar las deformaciones y /o descensos mediante equipos sensibles como extensmetros (mnimo dos),
o Las cargas se aplican con gatos hidrulicos.
o El retiro de las cargas tambin se hace en forma escalonada y medida de igual forma que los incrementos de carga
Pilotes Prueba de carga
GJC
Pruebas de pilotes
o Prueba de carga dinmica. (ASTM 4945) Este tipo de pruebas se efecta por medio del control in situ durante la hinca mediante la instrumentacin a travs de sensores de deformacin y acelermetros, que entregan informacin en instante en que se hinca el pilote. Estos sensores (4) se instalan a una distancia de 2 o 3 dimetros del extremo de la cabeza del pilote
Pilotes Prueba de carga
GJC
Pruebas de pilotes
La informacin entregada permite establecer datos como capacidad de carga que alcanza el pilote, resistencia del suelo, integridad del pilote Mediante programas adicionales se pueden ajustar los resultados obtenidos por el PDA para definir en forma precisa los antecedentes entregados en terreno y entregar datos como diferenciar entre carga de punta y fuste, adems la distribucin de parmetros de amortiguamiento y de resistencia del suelo,
Pilotes Prueba de carga
GJC
Pruebas de pilotes
La informacin entregada por las pruebas dinmicas permiten: o Ser una alternativas a las pruebas de carga esttica para la
capacidad de carga de los pilotes. o Establecer criterios de hinca y facilitar la preparacin de
pilotes previo a la hinca o Chequear la eficiencia del martinete, integridad de pilotes y
su resistencia, durante su etapa de hincado. Adems o Son ms econmicas que las pruebas estticas o Permiten en conjunto con stas, establecer criterios
sumamente precisos de hinca y de resistencia o Los resultados entregados difieren entre un 10 a 15% de las
pruebas de carga estticas o Entregan mayores antecedentes que las estticas
Pilotes Prueba de carga
GJC
Control de hinca
En terreno, el control de hinca es de suma importancia dado que permite tener un registro detallada del comportamiento del pilote y de los equipos durante el proceso de hinca. Estos antecedentes son tiles durante el proceso de anlisis de cada pilote y de definir, basado en los parmetros entregados por las pruebas de carga, la situacin efectiva de un pilote. Los controles que deben ser efectuados en terreno son : Topogrficos : ubicacin, alineacin, desviaciones verticalidad Hinca : penetracin por golpe, longitud de ficha,
Pilotes Prueba de carga
GJC
Control de hinca
Se debe establecer protocolos de hinca o registros de hinca que recojan toda la informacin necesaria que se requiere para considerar la pertinencia de la actividad o la aplicacin de medidas correctivas que permitan que el pilote cumpla su funcin. Para los controles de hinca se requiere contar con sistema fijos, libres de movimiento del pilote o plataformas para control de penetracin. Los controles mejores son mediante topografa
Pilotes
GJC
OBRA: ..................................................................................
CONTRATISTA: ..................................................................................
PROTOCOLO N...................
CONTROL DE HINCA DE PILOTES
FECHA......../........./........
PILOTE. N.......................UBICADO EN...........................................
DIAMETRO (mm) .................. ESPESOR (mm)
......................... PESO (kg) ............................
LONGITUD INICIAL PILOTE (m)
........................... LONGITUD FINAL PILOTE (m)
COTA FONDO .................................... COTA CORTE CABEZA ............................
FICHA HINCA ESPECIFICADA......... FICHA ALCANZADA..............................
MARTINETE MODELO PESO ENERGIA
Coordenadas proyecto N Coordenadas
reales
N
E E
REGISTRO HINCA
PENETRACIN POR PESO PROPIO DEL PILOTE ................ (m)
PENETRACIN POR PESO PROPIO DEL MARTINETE ............. (m) FECHA HORA
INICIO
HORA
TRMINO
PENETRA-
CION (m)
N DE
GOLPE
FRECUENCIA
(golpes/min)
OBSERVACIONES
0,00
0.10
0.20
0.30
......
Pilotes
GJC
Pilotes Func. Mart. Diesel
GJC
Aguila
Gua
Maza de hinca
Pilote
Sufridera
Embolo
12,10
12,20
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Lnea de control 12,10
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Lnea de control 12,10
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Pilotes Func. Mart. Diesel
GJC
Lnea de control 12,10
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Lnea de control
12,10
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Pilotes Func. Mart. Diesel
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Lnea de control
12,10
12,20
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