Tipos de pilotes y detalles de construcción

armado de un pilote
armado de un pilote

Pilotes de concreto

Los pilotes de concreto se dividen en dos categorías: pilotes precolados y pilotes colados in nsitu. Los pilotes precolados se preparan usando refuerzo común y son cuadrados u octagonales en su sección transversal. El refuerzo se proporciona para que el pilote resista el momento felxionante desarrollado durante su manipulación y transporte, la carga vertical y el momento flñexionante causados por carga lateral. Los pilotes son colados a las longitudes deseadas y curados antes de transportarlos a los sitios de trabajo. Algunas propiedades generales de los pilotes de concreto son las siguientes:

Longitud usual: 10 a 15m

Carga usual: 300 a 3000 kN(67 a 675 klb)

Ventajas: pueden ser sometidos a un hinchamiento de alto impacto, son resistentes a la corrosión y pueden combinarse fácilmente con una superestructura de concreto.

Desventajas: difíciles de ser cortados a la medida precisa y difíciles de transportar.

Los pilotes precolados también pueden ser preesforzados usando cables de preesfuerzo de acero de alta resistencia; durante el colado de los pilotes, los cables se pretensan y se vierte concreto alrededor de ellos, después del curado los cables se recortan produciéndose así una fuerza de compresión en la sección del pilote. Algunos aspectos generales de los pilotes preesforzados precolados son las siguientes:

Longitud usual: 10 a 45m

Longitud máxima: 60m

Carga máxima: 1700 a 1900 klb

Las ventajas y desventajas son las mismas que las mismas que las de los pilotes precolados.

Los pilotes colados in situ se construyen perforando un agujero en el terreno y llenándolo con concreto. Diferentes tipos de pilotes colados in situ se usan actualmente en la construcción y la mayor parte fueron patentados por sus fabricantes. Estos pilotes se dividen en dos amplias categorías: ademados y no ademados; ambos tipos pueden tener un pedestal en el fondo.

Los pilotes ademados se hacen hincando un tubo de acero en el terreno con ayuda de un mandril colocado dentro del ademe. Cuando el pilote alcanza la profundidad apropiada, se retira el mandril y el tubo se llena de concreto. El pedestal consiste en un bulbo de concreto expandido que se forma dejando caer un martillo sobre el concreto fresco. Los siguientes son algunos aspectos de los pilotes colados in situ.

Longitud usual: 5 a 15m longitud máxima: 30 a 40m

Carga máxima aproximada: 180klb

Ventajas: relativamente baratos, posible inspección antes de verter el concreto y fácil de extender.

Desventajas: difíciles de empalmar después del fraguado y los ademes delgados pueden dañarse durante el hincado.

Los pilotes no ademados se hacen hincando primero el tubo a la profundidad deseada y llenándolos con concreto fresco, posteriormente el tubo se retira gradualmente. A continuación se señalan algunos aspectos generales de pilotes de concreto colados in situ.

Longitud usual: 5 a 15m

Carga máxima aproximada: 160klb

Ventajas: inicialmente económicos y pueden ser terminados a cualquier elevación.

Desventajas: se pueden crear vacíos si el concreto se cola rápidamente, difíciles de empalmar después del fraguado y en suelos blandos los lados del agujero pueden derrumbarse oprimiendo el concreto.

Pilotes de madera

Los pilotes de madera son troncos de árboles cuyas ramas y corteza fueron cuidadosamente recortadas. La longitud máxima de la mayoría de los pilotes de madera es entre 10 y 20 metros. Para calificar su uso para pilote, la madera debe ser recta, sana y sin defectos. The manual of practice Núm. 17 (1959) de la American Society of Civil Engineers, los divide en tres clases:

1.  Pilotes clase A que soportan cargas pesadas. El diámetro mínimo del fuste debe ser de 356mm.

2.  Pilotes clase B que se usan para tomar cargas medias. El diámetro mínimo del fuste debe ser entre 305 y 330mm.

3.  Pilotes clase C que se usan en trabajos provisionales de construcción. Estos se usan permanentemente para estructuras cuando todo el pilotes esta debajo del nivel freático. El diámetro mínimo del fuste debe ser de 305mm. En todo caso la punta del pilote no debe tener un diámetro menor de 150mm.

Los pilotes de madera no resisten altos esfuerzos al hincarse; por lo tanto, su capacidad generalmente es limitada. Se deben de usar zapatas de acero para evitar daños en la punta del pilote. La parte superior de los pilotes también podrían dañarse durante el hincado. El resquebrajamiento de las fibras de madera causado por el impacto del martillo se denomina astillamiento. Para evitar daños en la cabeza del pilote se usa una banda metálica o un capuchón o cabezal.

(Braja 2006)

Pilotes de concreto con proteccion de punta de metal
Pilotes de concreto con proteccion de punta de metal

Los pilotes se usan de muchas maneras. Los pilotes de carga que soportan las cimentaciones son los más comunes. Estos pilotes transmiten la carga de la estructura a través de estratos blandos a suelos más fuertes e incompresibles o a la roca que se encuentre debajo o distribuyen la carga a través de los estratos blandos que no son capaces de resistir la concentración de la carga de un cimiento poco profundo. Los pilotes de carga se usan cuando hay peligro de que los estratos superiores del suelo puedan ser socavados por la acción de las corrientes o las olas o en los muelles y puentes que se construyen en el agua.

Los pilotes de tracción se usan para resistir fuerzas hacia arriba, como en las estructuras sometidas a subpresion, tales son los edificios cuyos basamentos están situados por debajo del nivel freático, las obras de protección de presas o los tanques sorterrados. También se emplean para resistir el vuelco en muros y presas y como anclaje de los cables que sirven de contravientos en las torres o retenidas en los muros anclados y en las torres.

Los pilotes cargados lateralmente soportan las cargas aplicadas perpendicularmente al eje del pilote y se usan en cimentaciones sometidas a fuerzas horizontales, como son los muros de sostenimiento de tierras, los puentes, las presas y los muelles y como defensas y duques de alba en las obras de los puertos. Si las cargas laterales son grandes, los pilotes inclinados pueden resistirlas más eficazmente. Estos son pilotes que se hincan con un cierto ángulo. Frecuentemente se usa una combinación de pilotes verticales e inclinados, como en la figura.

El tipo de pilote y el material del mismo deben ser cuidadosamente seleccionados para que se adapte a:

La carga que deba soportar. El tiempo disponible para la ejecución del trabajo. Las características del suelo que atravesara el pilote, así como las de los estratos a los cuales se transfiere la carga. Las condiciones del agua subterránea. El tamaño de la obra que se realiza. La disponibilidad del equipo y la facilidad de transportarlo a la obra. La disponibilidad del material para los pilotes. 8. Los requisitos del código de construcciones. Si las estructuras es el estribo de un puente o un muelle, deben merecer especial consideración la profundidad del agua, su velocidad, las condiciones de hielo y la posibilidad de organismos marinos o productos químicos en el agua que ataquen el material del pilote. Las socavaciones suelen ocurrir alrededor de las nuevas pilas y estribos de los puentes, debido al aumento de velocidad del agua; en estos casos debe protegerse el pilotaje con concreto y arriostrarse la estructura con pilotes inclinados.

Si las cargas en la cimentación son bajas y esparcidas, un pilote de bajo costo por metro y por pilote, puede que sea él más económico. Si las cargas son altas y concentradas en pequeñas áreas, un pilote capaz de soportar grandes cargas será probablemente el de costo más bajo por tonelada de carga. Si hay varias cargas aisladas de más de 300 toneladas, puede que sea más económico algún tipo de cimentación en pilar.

El transporte del equipo para la hinca de pilotes es siempre costoso. El contratista que tenga su equipo a una distancia del lugar del trabajo que le permita transportarlo por camiones tiene una marcada ventaja sobre el que tiene que cargarlo y descargarlo de carros de ferrocarril. Si en una obra se requieren pocos pilotes, no es justificado el transporte de un equipo grande y pesado. Los pilotes ligeros y de fácil manipulación, que se pueden hincar con el equipo que se usa para la erección de la superestructura, puede que sean los más económicos. En obras que requieran la hinca de varios cientos de pilotes de 12 m (40 pies) o más metros de largo, los equipos de hinca grandes son más económicos, porque se pueden hincar más pilotes por turno de trabajo y se pueden aprovechar para hincar una mayor variedad de tipos de pilotes.
Si la obra donde se van a hincar los pilotes está situada en una región del país donde abunda la madera, el precio de los pilotes de madera puestos en el lugar es bajo; Por lo tanto, el costo total usando muchos pilotes de madera que carguen 20 toneladas cada uno, puede ser menor que si se usaran pilotes de concreto con 40 toneladas de capacidad; se ve que hay una notable disminución.

Como el concreto es, generalmente, una parte de toda la construcción, se encuentre disponible en todas partes del país para la fabricación de pilotes. El acero puede ser económico en áreas industriales pero puede ser más costoso cuando la obra se encuentra a gran distancia de las fábricas de acero.

Las características de la manipulación y del transporte de los pilotes pueden influir en la selección del tipo de pilote. La facilidad de colocar los tubos de entibación de algunos tipos de pilotes unos dentro de otros hace la carga más compacta, especialmente para el transporte por agua. El peso ligero unido a la gran resistencia a una manipulación ruda, es, decididamente una ventaja de los pilotes de tubos, los de tubo de entibación estriado y los tubos de entibación corrugados, que constituyen una parte de muchos de los pilotes fabricados "in situ". Los pilotes de madera son también ligeros y de fácil manejo. Los pilotes largos, de acero de sección H y de concreto prefabricados deben manipularse por medio de eslingas para evitar que sé flexionen o rompan.

Los requisitos de los Códigos de Construcción se van haciendo más uniformes en todo el país. Los códigos especifican, generalmente, las cargas máximas permisibles por pilote, pero más corrientemente estipulan pruebas de carga para determinar las máximas cargas admisibles.

(www.construaprende.com 2011)