BLOQUE TEMÁTICO 1 UNIDAD TEMÁTICA 4

Escuela Politécnica de Cuenca Unidad Temática 4 Arquitectura Técnica Lección 13

BLOQUE TEMÁTICO 1 UNIDAD TEMÁTICA 4

LECCIÓN 13 PILOTES IN SITU.

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ÍNDICE

1.- DEFINICION. AMBITO DE APLICACIÓN 1.1- Disposición de los pilotes 1.2- Elección del pilotaje

2.- CLASIFICACIÓN DE LOS PILOTES 2.1- De desplazamiento

2.2- De extracción 2.3- Barrenados

3.- EXTRACCION DE LOS PILOTES 4.- CONDICIONES DE EJECUCION Y CONTROL 5.-VENTAJAS DE LOS PILOTES “IN SITU” 6.- PROCESO CONSTRUCTIVO

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1.- DEFINICIÓN. AMBITO DE APLICACIÓN Definición:

Se definen como cimentaciones por pilotes de hormigón armado moldeados in situ los realizados mediante pilotes de hormigón armado, cuya ejecución se efectúa perforando previamente el terreno y rellenando la excavación con hormigón fresco y las correspondientes armaduras. Ámbito de aplicación: Cimentaciones de edificios de estructura porticada, mediante grupos de pilotes de hormigón armado ejecutado in situ, de sección circular, dispuestos verticalmente en el terreno bajo las soportes del edifico; enterrados en su totalidad y ejecutados mediante extracción de las tierras o desplazamiento de las mismas, con profundidades comprendidas entre los 8 diámetros y los 60 diámetros y no mayores de 40cm.

1.1. Disposición de los pilotes; Se ajustarán a los esquemas siguientes:

1.2. Elección del pilotaje; El siguiente cuatro permite hacer, con carácter orientativo, la elección del pilotaje recomendable, en función de la naturaleza de los extractos del terreno, de la relación entre la resistencia por punta y la resistencia por fuste.

2.-CLASIFICACIÓN DE LOS PILOTES 2.1.-De desplazamiento, (no hay excavación):

• Pilote de tapón de grava. • Pilote de azuche

2.2-.De extracción (excavación previa): • De cuchara (lodos tixotropicos, camisa perdida). • De hélice (camisa perdida, lodos tixotropicos).

2.3.-Barrenados (Hormigonado por el tubo central).

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2.1- DESPLAZAMIENTO Pilote de tapón de grava Este tipo de pilotaje tiene una resistencia característica de 175 Kg. /cm2 y una consistencia del cono de Abrams de 1 a 5cm. Se hincará en el terreno la entubación de diámetro exterior D, en cm, hasta una profundidad L (m); para la n pilotes. La hinca de la entubación se hará por golpeo sobre un tapón de gravas, arena u hormigón introducido previamente en la entubación, dispuesto en tongadas pequeñas y compactado fuertemente hasta obtener un tapón de espesor de 3D mínimo. El hormigón del tapón de gravas tendrá una consistencia cero en el cono de Abrams. Son pilotes que trabajan por fuste en terrenos granulares, en terrenos alternos o terrenos granulares arcillosos. Para la construcción de este pilote se utiliza un elemento denominado entubación, esto no es más que un tubo metálico que lleva unos sistemas de anclaje, y su longitud es variable. Este elemento sirve para contención de tierras. • Dentro de la entubación se dispone un tapón, vamos golpeando la entubación y el

tapón de tal manera que vamos clavando esa entubación, sin sacar la entubación hundimos el tapón. Esto la hacemos hasta que conseguimos la profundidad buscada y así conseguimos enterrar la entubación.

• Una vez que el tapón sobre sale formando una especie de bulbo, colocamos la armadura compuesta con un mínimo de seis barras, la armadura va rematada en la punta para facilitar su colocación. La armadura va a quedar colgando

• Vez colocada la armadura hormigonamos, para ello utilizamos la trompa de hormigonado (no es mas que una especie de embudo que evita que segregación del hormigón). El hormigón lo conducimos a través de la canalización y lo vamos depositando a una pequeña altura. A la vez que hormigonamos vamos quitando la entubación hacia arriba.

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Pilote de azuche Están compuestos de un hormigón cuya resistencia característica es de 175 Kg./cm2, la consistencia media de 10 a 15cm. Se hincará en el terreno la entubación de diámetro exterior D, en cm, hasta una profundidad L, en Mm, para los n pilotes del grupo a separación S, en cm. La entubación para su hinca estará provista en su extremo inferior de un azuche de punta cónica o plana, metálica o de hormigón prefabricado de diámetro exterior mayor que el del pilote en 5cm, con su parte superior cilíndrica preparada o para encajar con el extremo inferior de la entubación Son pequeños, de poca profundidad, trabajan a punta en roca o terrenos duros, también trabaja combinando la punta y el fuste en terrenos granulares. Este lleva una pieza metálica de forma troncocónica que va encajado en el fondo (donde teníamos el tapón de grava) y en la parte superior lleva un elemento de protección, donde vamos a golpear. Los pasos a seguir son:

• Vamos golpeando hasta que lleguemos a la profundidad deseada • Colocamos el armado • A la vez que vamos quitando la entubación, y conseguimos el pilote hormigonado.

El hormigonado también lo hacemos con la trompa de hormigonado. La extracción de la entubación se simultaneará con un golpeo en cabeza, para conseguir un efecto de vibrado del hormigón. La armadura que se le incorpora es AE-42 ó AE-22L formando una jaula para pilote de diámetro D. Armadura longitudinal; constituida por barras dispuestas uniformemente en el perímetro de sección. El número de barras y su diámetro en función de la siguiente tabla:

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D. en cm 30 35 45 55 65 Nº de barras 5 5 6 7 6 D. en Mm 12 12 12 12 14

.Armadura transversal; constituida por un zuncho en espiral o cercos de redondos de 6mm de diámetro, con paso o separación de 20cm. El diámetro exterior del zuncho o de los cercos, será igual al diámetro del pilote menos 8cm para lograr un recubrimiento mínimo de 4cm.

2.2.-DE EXTRACCIÓN

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En este tipo el hormigón debe de tener una resistencia característica de 175kg./cm2 y una consistencia de 10 a 15cm. Se introducirá, mediante excavación de las tierras, la entubación de diámetro exterior D (cm), hasta la profundidad L, según documentación técnica Pilote de cuchara Son pilotes para poca profundidad, trabajan por punta apoyados en roca y pueden trabajar por fuste en terrenos arcillosos. En este proceso vamos a tener:

• Excavación para ello utilizamos la cuchara (tiene forma parecida a la de una campana). La cuchara la dejamos caer contra el terreno de tal manera que las cuchillas rompen el terreno, y el terreno se introduce empujando la puertecilla, y así vamos quitando la tierra. Cuando nos encontremos con piedras grandes quitamos la cuchara y colocamos el trépano (tiene una mayor dimensión).

• Colocamos la entubación, y se va golpeando a medida que se va introduciendo la cuchara que va excavando hasta llegar a la profundidad deseada.

• A continuación colocamos la armadura • Hormigonamos exactamente igual al tapón de grava. Si tenemos presencia de

agua utilizamos para el hormigonado el tubo tremi ejecutando un hormigón continuo, una vez realizado todo el hormigonado, desmocharemos la parte alta para la ejecución del encepado.

Armadura de acero AE-42 ó AE-22L formando una jaula, para cada pilote de diámetro D(cm). .Armadura longitudinal; El número de barras vendrá dad en función del siguiente cuadro:

D.de cm 45 55 65 85 100 125 Nºde barras 6 7 6 7 9 10 D.en mm 12 12 14 16 16 20

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a longitud de armadura será tal que después del descabezado del pilote sobresalga la

e la armadura será el mayor de los 6m ó 9D. l o cercos. El paso de

D. en cm 45 55 65 85 100 125

Lmayor de D ó 50cm. La longitud mínima d.Armadura transversal; Está constituida por un zuncho en espiraespiral y separación entre cercos, y el diámetro de los redondos, en función del diámetro D del pilote:

Separación (cm)

20 20 20 20 25 25

D. en mm 6 6 6 8 8 8

l diámetro exterior será igual al diámetro del pilote menos 8 cm, para lograr un Erecubrimiento mínimo de 4cm.

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En este tipo de pilote tenemos variaciones: • Pilote de camisa perdida Es una chapita muy finita que se coloca en la zona donde se puede producir un daño, (corrientes de agua, materiales que no puedan estar en contacto..), la camisa va a hacer su función cuando estamos metiendo la armadura, esta no es recuperable.

• Pilotes de lodos tixotrópicos.

Hormigón de resistencia característica 175 kg./cm2 y consistencia de 16 a 20

cm. Se realizará la perforación de diámetro D(cm), hasta una profundidad L(m), al igual que los otros tipos de pilotajes.

En la perforación se utilizarán los lodos como contención de las paredes. Los lodos tendrán las características siguientes:

- Suspensión homogénea y estable - Dosificación de 1,02 a 1,10 g/cm3 - Viscosidad normal, medida en cono de Marsh igual o superior a 32s - El sistema de recuperación de los lodos permitirá que se mantengan

durante la inyección las características de los mismos, dentro de los límites indicados.

La tixotropía es la propiedad que presentan algunos líquidos de tener altas presiones en reposo, tan fuertes que se parecen a un sólido. Si nosotros colocamos los lodos en el terreno podemos conseguir que el corte vertical sea bueno, es decir que es difícil que se derrumbe la tierra. Estos tienen dos propiedades:

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• Son menos densos que el hormigón. • Con los lodos podemos depender de la entubación. Los lodos se pierden por lo que tendremos una manguera constantemente echando lodos, para ello colocamos lo lodos en una amasadora y de hay sacamos las mangueras que necesitemos. En este proceso no hay entubación, solo utilizamos la cuchara y los lodos tixotrópicos, estos no afectan a la armadura, están sumergidos a la vez que vamos excavando. Previamente a la colocación de las armaduras se efectuará una limpieza del fondo de la perforación, extrayendo los elementos sueltos que hayan podido desprenderse. Asimismo, se regenerarán los lodos cuando el contenido de arena sea superior al 3% o cuando la viscosidad medida en cono Marsh sea superior a 45s. La Armadura del mismo tipo que en los anteriores utilizados pero sus armaduras longitudinales varían;

D. en cm 45 55 65 85 100 125 Nº de barras 6 7 6 7 9 10 D. en barras(Mm)

12 12 14 16 16 20

Las armaduras transversales; el diámetro de sus barras ésta en función del D del pilote:

D. en cm 45 55 65 85 100 125 Nº de barras 20 20 20 20 25 25 D de barras(cm)

6 6 6 8 8 8

Se dispone al igual que en los casos anteriores.

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Pilote de hélice Estos pilotes trabajan por punta y fuste apoyados en capas de terreno arcilloso duro. Este es un pilote para terrenos arcillosos, en este proceso no utilizamos entubación, si que vamos a tener una excavación y lo haremos mediante la hélice (la hélice tiene como una especie de palas y funciona como un sacacorchos). La colocación de la armadura va a ser igual a como hemos explicado en el primer caso.

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2.3.-PILOTES BARRENADOS Este pilote trabaja por punta en terrenos de roca y terrenos duros, también trabaja combinando fuste y punta en terrenos arcillosos o arcillosos granulares. • En este pilote no utilizamos entubación, sino que una pieza que esta compuesta en

toda su longitud por palas (como una hélice), y además en el medio tiene un hueco. • Enterramos completamente la barrena, a continuación la sacamos y a la vez que la

vamos sacando vamos hormigonando (para el hormigonado en este caso no utilizamos la trompa de hormigonado sino que echamos el hormigón por el hueco de la pieza), de esta manera conseguimos el pilote hormigonado. El hormigón de resistencia característica 175 Kg. /cm2 y consistencia de 10 a 15cm; o mortero grueso estabilizado de resistencia característica 175 Kg. /cm2 y consistencia de 22 a 28s.

• Se clava la armadura, esto es muy complicado porque al intentar meter la armadura esta se engancha en el terreno y también se produce un fenómeno muy curioso y es que da la sensación de que flota, de tal forma que el pilote no se va a armar completamente, por lo que vamos a tener unas condiciones mínimas de armado.

El hormigonado se realizará en seco o bajo agua de forma continuada, terminado éste se introducirá en el hormigón fresco la armadura.

Las armaduras de acero AE-42 ó AE-22L, formando una jaula, para cada pilote. .Armadura longitudinal; los diámetros en función de;

D. en cm 35 45 55 65 Nº de barras 5 6 7 6 D. de barras(Mm)

12 12 12 14

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Todos estos pilotes se realizan en condiciones de trabajo muy peculiares por lo que no se asegura la perfección, nunca se confía en un solo pilote sino que se agrupan varios pilotes y estos se unen con una pieza denominada encépalo y esta al edificio.

El hormigón tiene una resistencia característica de 175 Kg. /cm2 y una consistencia de 10 a 15cm. Se realizará la perforación y extracción de las tierras mediante barrenado. Se cuidará especialmente la limpieza del fondo y las paredes de la excavación antes de la colocación de las armaduras y vertido del hormigón, al efecto de garantizar el que no se produzcan desprendimientos de las paredes durante estos trabajos.

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El hormigonado se realizará en seco y de forma continua. La construcción de este tipo de pilotes se podrá realizar siempre que las condiciones del terreno sean tales que no haya entrada de agua en la perforación. La armadura de acero AE-42 ó AE-22L formando una jaula; .Armadura longitudinal;

D. en cm 35 45 55 65 Nº. De barras 5 6 7 6 D.de barras(Mm) 12 12 12 14

Armadura transversal; se dispondrá formando un zuncho en espiral de redondos de 6mm de diámetro, y un paso de separación de 20cm. El diámetro exterior del zuncho será igual al del pilote menos 8cm, para lograr un recubrimiento 3.-EXTRACCIÓN DE LOS PILOTES La extracción de los pilotes se realiza generalmente solo en los casos en los que se han colocado de forma transitoria, pudiéndose realizar esta operación con un trozo de palanca.

Otro procedimiento, que para pilotes de gran longitud es más eficaz, consiste en utilizar una prensa hidráulica que colocada en forma fija permite un desarrollo de mayor fuerza extractora y es de fácil manejo.

También en ciertas ocasiones se utilizan explosivos. Desmochado De Los Pilote No es más que cortar los pilotes al nivel de la rasante del terreno.

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4.-CONDICIONES DE EJECUCIÓN Y CONTROL. De cada pilote se realizará un parte, en el que constará la flecha de ejecución, diámetro, longitud alcanzada, volumen de hormigón y armaduras empleados, altura del descabezado y cualquier variación con respecto al proyecto con todos los incidentes apreciados en el curso de la ejecución. En los pilotes de extracción se indicarán las capas de terreno atravesadas, resaltando sus diferencias con respecto al proyecto, y en su caso la altura del empotramiento logrado en la punta. En los pilotes de desplazamiento las incidencias de hinca y el rechazo r, obtenido en tres andanadas consecutivas de 10 golpes. El valor del rechazo r, se deduce de la siguiente tabla en la que r/h es el rechazo relativo necesario en andanada de 10 golpes, para alcanzar una resistencia al hundimiento igual a la estructura del pilote, de diámetro D, y con una caída de maza de peso M, desde una altura H. La armadura longitudinal del pilote se empalmará mediante solapo de 40cm, como mínimo, soldándose y/o atándose con alambre en toda la longitud del mismo. En el caso de utilizar cercos como armadura transversal, los cierres se harán mediante solapo de 8cm, como mínimo, y se soldarán y/o atarán con alambre en toda su longitud, la posición del solapo se dispondrá alternada para cercos sucesivos. Ambas armaduras se atarán fuertemente entre si formando una jaula capaz de soportar las operaciones del hormigonado; se colocará ésta, sobre el fondo de la perforación o se introducirá en el hormigón vertido según los casos, limpia, exenta de óxido no adherente, pintura, grasa o cualquier otra sustancia perjudicial. El hormigonado podrá ejecutarse de modo continuo o discontinuo tanto si se realiza en seco como en agua; salvo en el caso de hormigonado en lodos tixotrópicos que será continuo. Se vigilará la posición de las armaduras durante el hormigonado. Todo pilote en el que las armaduras suban apreciablemente durante el hormigonado deberá ser considerado defectuoso. Igualmente todo pilote en el que las armaduras desciendan hasta perderse dentro del hormigón ya vaciado. No se permitirá la hinca con desplazamiento de pilotes o entibaciones en un radio de 3m alrededor de un pilote hormigonado, con entubación recuperada, hasta que el hormigón haya adquirido una resistencia mínima de 30kg. /cm2, según ensayos previos. Tampoco se permitirá la perforación con extracción durante ese mismo plazo, en un radio igual a tres diámetros y medio, a partir del centro al pilote, salvo en el caso de pilotes barrenados. No se iniciará la operación de saneo de la cabeza, ni la colocación de los encofrados para el encepado, en ese mismo tiempo. Después del descabezado, los

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pilotes sobresaldrán del terreno una longitud tal que permita un empotramiento del hormigón de 5cm, como mínimo, en el encepado. 5.- VENTAJAS DE LOS PILOTES IN SITU. - Posibilidad de atravesar terrenos con bolos, piedra o capas duras, mediante el uso

del trepano o cuchara adecuada. - No se desaprovecha el material por causa de que sean demasiado largos y tengan

que cortarse. - Al no quedar su longitud prefijada, si en ciertas zonas el estrato resistente se

encuentra a mayor profundidad, es posible llegar a él sin especial dificultad. - Se evita la creación de un parque de prefabricación o el transporte de piezas

largas. - La maquinaría que se utiliza es más sencilla, su fabricación es menos ruidosa. - Se pueden construir de gran diámetro y capacidad, en sustitución de un número

importante de pilotes esbeltos. - Se evitan los posibles daños que pueden sufrir los pilotes prefabricados durante su

hinca. 6.-PROCESO CONSTRUCTIVO

Esta foto nos muestra una maquina de perforación

Aquí podemos ver la armadura de los pilotes.

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Podemos ver un pilote in situ terminado.

Limpieza de las cabezas para la colocación de la armadura de coronación.

Las cabezas ya limpias.

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Armadura de la viga de coronación

Nos enseña la viga de coronación con la armadura de conexión con la losa se suelo de planta baja.

Las cruces verdes son las marcas que señalan los puntos en los que la maquina perforadora atacará para hacer el conducto de alojamiento de los cables de arriostramiento y la manguera por la que se inyecta la pasta que generará el bulbo donde quedarán anclados los cables

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Nos enseña la máquina que perfora los anclajes. Es muy versátil, y admite muchos ángulos y posiciones. Puede mover elementos de obra si es necesario.

Vemos la perforación.

Los cables de la manguera.

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La maquina de inyección.

Los topes que se usan para anclar los cables.

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