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UPN
TRABAJO DE ESTRUCTURAS
INTEGRANTE:
 CERDAN MUÑOZ JOSE
PROFESOR:
ING: ERLYN SALAZAR HUAM...
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RESUMEN
En el siguiente trabajo, en el desarrollo de Estudios Geotécnicos con
Fines de Cimen...
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ABSTRACT:
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Foundations, consi...
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INTRODUCCION
El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para
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OBJETIVOS
 General
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Foundations with piles
a) HISTORIA Los primeros pilotes datan de h...
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c) DEFINICIÓN Son elementos que trasmiten la carga de la estructura, a
un estrato de suelo o...
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CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES
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d) CIMENTACIONES CON PILOTES
El pilote o sistema por pilotaje, es un tipo de cimentación pr...
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• Para consolidar o compactar suelos granulares.
• Como estructuras de retención o drenaje ...
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REQUISITOS
• Resistir la carga de diseño.
• No exceder la capacidad portante del suelo caus...
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PILOTES HINCADOS BAJO CARGA ESTATICA DE UN GATO
• Este método de hincado se usa donde no se...
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• También existen los que se perforan el hoyo y se inserta el pilote pre
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Tipología de pilotes según la forma de trabajar
 Pilotes que trabajan solo por fuste Son a...
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Tipología según el material empleado
 Pilote de hormigón armado ejecutado in situ
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 Pilotes sin ademe
Se hacen hincando primero la funda a
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necesario los pilotes son empalmados por soldadura o por remaches o
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1.- Las cimentaciones superficiales frecuentemente usadas en...
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Recomendaciones
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BIBLIOGRAFÍA
1. Tomlinson, M. J., “Cimentaciones: Diseño y Construcción”. Trillas, S.A de C...
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  1. 1. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 1 UPN TRABAJO DE ESTRUCTURAS INTEGRANTE:  CERDAN MUÑOZ JOSE PROFESOR: ING: ERLYN SALAZAR HUAMAN Curso: ESTRUCTURAS Y CARGAS TEMA: CIMENTACION CON PILOTES AÑO: 2015
  2. 2. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 2 RESUMEN En el siguiente trabajo, en el desarrollo de Estudios Geotécnicos con Fines de Cimentación Profunda, es necesario considerar métodos que ayuden a que el tiempo empleado en el análisis y diseño de cimentaciones sea el menor posible, tal que los costos de inversión sean mucho menores a los beneficios, que son obtener resultados de mayor confiabilidad. En el desarrollo de Estudios Geotécnicos con Fines de Cimentación Profunda, es necesario considerar métodos que ayuden a que el tiempo empleado en el análisis y diseño de cimentaciones sea el menor posible, tal que los costos de inversión sean mucho menores a los beneficios, que son obtener resultados de mayor confiabilidad, para calcular la capacidad de carga axial de pilotes hincados, perforados y excavados. Para el empleo de estos programas es importante elaborar el perfil estratigráfico del suelo a partir de apropiados estudios geotécnicos. Así mismo, establecer la cota del terreno, el nivel superficial del pilote y el nivel freático. Una vez determinados los parámetros de diseño, se define la base de datos, ingresando también el tipo de cimentación, la longitud y la geometría del pilote. Bajo la carga de trabajo se verificará que el asentamiento del suelo esté dentro los valores tolerables (2.54 cm.) para un factor de seguridad apropiado, caso contrario se modificará la geometría del pilote y se volverá a correr el programa. En el desarrollo del artículo se presentan los métodos, las condiciones para usar los programas y su aplicación en el diseño de la cimentación de puentes. Los resultados obtenidos por los diferentes programas serán comparados para dar las conclusiones y recomendaciones finales. Para el empleo de estos programas es importante elaborar el perfil estratigráfico del suelo a partir de apropiados estudios geotécnicos. Así mismo, establecer la cota del terreno, el nivel superficial del pilote y el nivel freático. Una vez determinados los parámetros de diseño, se define la base de datos, ingresando también el tipo de cimentación, la longitud y la geometría del pilote. Bajo la carga de trabajo se verificará que el asentamiento del suelo esté dentro los valores tolerables (2.54 cm.) para un factor de seguridad apropiado, caso contrario se modificará la geometría del pilote y se volverá a correr el programa. En el desarrollo del artículo se presentan los métodos, las condiciones para usar los programas y su aplicación en el diseño de la cimentación de puentes. Los resultados obtenidos por los diferentes programas serán comparados para dar las conclusiones y recomendaciones finales.
  3. 3. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 3 ABSTRACT: In this paper, the development of Geotechnical Purposes of Deep Foundations, consider methods that help the time spent on analysis and design of foundations as small as possible, so that the investment costs are much lower the benefits, which are getting most reliable results. In developing Geotechnical Purposes of Deep Foundations, you consider methods that help the time spent on analysis and design of foundations as small as possible, so that the investment costs piles. For the use of these programs it is important to develop the stratigraphic soil profile from appropriate geotechnical studies. Also, set the height of the terrain, the surface level of the pile and the water table. After determining the design parameters, the database is defined, also entering the foundation type, length and geometry of the pile. Under the workload it verifies that the soil settlement is within the tolerable values (2.54 cm.) For an appropriate safety factor, otherwise the geometry of the pile shall be amended and re-run the program. In developing the methods presented article, the conditions for using the programs and their implementation in the design of the bridge foundations. The results obtained by the different programs will be compared to give the final conclusions and recommendations. For the use of these programs it is important to develop the stratigraphic soil profile from appropriate geotechnical studies. Also, set the height of the terrain, the surface level of the pile and the water table. After determining the design parameters, the database is defined, also entering the foundation type, length and geometry of the pile. Under the workload it verifies that the soil settlement is within the tolerable values (2.54 cm.) For an appropriate safety factor, otherwise the geometry of the pile shall be amended and re-run the program. In developing the methods presented article, the conditions for using the programs and their implementation in the design of the bridge foundations. The results obtained by the different programs will be compared to give the final conclusions and recommendations.are much lower than the benefits, which are obtain most reliable results to calculate the axial load capacity of driven, drilled and excavated Key words: Piles, foundation
  4. 4. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 4 INTRODUCCION El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para superar las dificultades de la cimentación de estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentación más común en los edificios eran zapatas continuas, y sólo si el terreno era incapaz de soportar las presiones que ejercían las zapatas, se usaban pilotes. El diseño de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la divina providencia. En sus inicios, los pilotes eran todos de madera por su abundancia y su fácil maniobrabilidad, así que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en forma abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta manera, la capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad de soportar el peso del martillo sin astillarse. Es así que en un principio se crearon reglas primitivas mediante las cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al golpe de un martillo de peso y altura de caída conocidos. Como el tipo de estructura de esa época no sufría grandes asentamientos, no surgió otro material que lo reemplace. Conforme el costo de las cimentaciones piloteadas toma importancia, surge la necesidad de determinar un número de pilotes que no fuese mayor que el necesario para proporcionar seguridad a la estructura; se llega entonces a especulaciones teóricas que dan por resultado fórmulas de hinca, aunque posteriormente se determina que éstas adolecían de grandes defectos, haciéndose usual determinar la carga admisible del pilote ejecutando ensayos de carga sobre un pilote de prueba y determinando el número de pilotes mediante el cociente de la división de la carga total entre la carga admisible por pilote. Algunas estructuras resultaron satisfactorias, sin embargo, otras fallaron, de lo cual se deduce que el asentamiento de una cimentación no está necesariamente relacionado con el asentamiento de un pilote de prueba, aún cuando la carga por pilote fuese igual a la carga del pilote de prueba. De cualquier forma, es necesario conocer la capacidad de carga de un pilote porque forma parte de la información para desarrollar un proyecto de cimentaciones piloteadas. Para tener una cabal comprensión del comportamiento de pilotes, se debe conocer todos los tipos de pilotes y los métodos de instalación existentes. El diseño y la construcción de cimentaciones piloteadas es un campo de la mecánica de suelos en la que se requiere el criterio de un ingeniero que no se confíe en el discutible valor de una fórmula y que sepa hacer uso de su experiencia, sentido común e intuición del comportamiento de los materiales.
  5. 5. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 5 OBJETIVOS  General Elaborar un documento que proporcione la información reciente en pilotes de concreto colados in situ, prefabricados, y los procesos constructivos en edificaciones  Especificos  Elaborar una guía práctica que describan los métodos, técnicas, maquinaria, equipo y mano de obra calificada empleadas en cimentaciones profundas.  ™ Comparación y análisis de los pilotes usados en las distintas zonas de estudio
  6. 6. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 6 CIMENTACIONES CON PILOTES Foundations with piles a) HISTORIA Los primeros pilotes datan de hace 12,000 años, fueron utilizados por los habitantes neolíticos en suiza para construir sus casas en lagos poco profundos.
  7. 7. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 7 ACTUALIDAD b) Se construyó el campañac con cimientos de pilotes en donde se excavo grandes profundidades hasta llegar a suelo firme.
  8. 8. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 8 c) DEFINICIÓN Son elementos que trasmiten la carga de la estructura, a un estrato de suelo o roca que se extiende a varios metros por debajo de la estructura, permitiendo construir en lugares donde las condiciones de los estratos superficiales no son favorables HALTURA DE PILOTES:
  9. 9. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 9 CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES
  10. 10. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 10
  11. 11. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 11 d) CIMENTACIONES CON PILOTES El pilote o sistema por pilotaje, es un tipo de cimentación profunda de tipo puntual (indirecta), que se hinca en el terreno buscando siempre el estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas. e) USOS • Trasmitir las cargas ha estratos más firmes. • Trasmitir la carga a un suelo blando por fricción lateral. • Para soportar fuerzas de volamiento o levantamiento. • En estructuras marítimas costa afuera y en muelles • Alcanzar con las cimentaciones profundidades sin peligro de erosión y socavación.
  12. 12. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 12 • Para consolidar o compactar suelos granulares. • Como estructuras de retención o drenaje verticales. CASOS DONDE PUEDEN NECESITARSE PILOTES
  13. 13. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 13 REQUISITOS • Resistir la carga de diseño. • No exceder la capacidad portante del suelo causando su falla. • No experimentar asentamientos excesivos que ocasione daños a la estructura soportada. COLOCACIÓN DE PILOTES • Introduciéndolos bajo carga estática con un gato. • Hincándolos por medio de golpes con un martillo. • Perforando un hoyo y vaciando concreto o • Insertando el pilote y luego hincándolo.
  14. 14. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 14 PILOTES HINCADOS BAJO CARGA ESTATICA DE UN GATO • Este método de hincado se usa donde no se permiten vibraciones o en las pruebas de carga para verificar la capacidad del pilote. • Requiere de un apoyo o marco de reacción. PILOTES HINCADOS POR MEDIO DE GOLPES • Este método introduce el pilote con golpes de una maza (martillo), aplicados en la parte superior o cabeza del pilote. • Martillo de caída libre, simple efecto, doble efecto, diferencial, diesel, vibratorio. • Características importantes del equipo: Energía adecuada y capacidad de guía. PILOTES PERFORADOS • En este método se perfora un hoyo, se introduce el emparrillado de acero y se vacía el concreto.
  15. 15. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 15 • También existen los que se perforan el hoyo y se inserta el pilote pre fabricado, para posteriormente hincarlo. Hincado de pilotes Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el caso. Con un terreno débil en superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral será menos importante cuanto más débiles sean las capas del terreno atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.
  16. 16. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 16 Tipología de pilotes según la forma de trabajar  Pilotes que trabajan solo por fuste Son aquellos en los que la carga recibida por el pilote es transmitida al terreno por el rozamiento entre el terreno y el fuste del pilote Un ejemplo de esta situación es la de un terreno homogéneo en profundidad y con poca capacidad portante.  Pilotes que trabajan solo por punta También llamados pilotes columna, son aquellos en los que la carga se transmite por la punta del pilote, esto sucede cuando está empotrado en un terreno mucho más competente que el resto de terreno que esta por encima de él. Un ejemplo de esto, es cuando existe una roca a una determinada profundidad y el material que cubre dicha roca es un suelo residual de baja capacidad portante.
  17. 17. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 17 Tipología según el material empleado  Pilote de hormigón armado ejecutado in situ Es el más utilizado de todos, pues resuelve un amplio espectro de problemas de cimentaciones profundas, consiste en realizar una perforación y rellenarla con una armadura y hormigón. Tipos de pilotes de concreto colados en el lugar Se dividen en dos amplias categorías: con ademe y sin ademe, ambos tienen un pedestal de fondo.  Pilotes con ademe Se hacen hincando una funda de acero en el terreno con ayuda de un mandril colocado dentro de la funda. Cuando el pilote alcanza la profundidad apropiada, el mandril se retira y la funda se rellena con concreto. Los pilotes pueden ser con pedestal o sin pedestal
  18. 18. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 18  Pilotes sin ademe Se hacen hincando primero la funda a la profundidad Deseada y luego llenándolo con concreto Fresco, entonces la funda se retira gradualmente .  Pilotes de hormigón Prefabricados Se preparan usando refuerzo ordinario y son cuadrados u octagonales en su sección transversal. El refuerzo se proporciona para que el pilote resista el momento flexionante durante su levantamiento y transporte, la carga vertical y el momento flexionante causado por la carga lateral.  Pilotes de acero Son perfiles metálicos que se clavan en el terreno. Se utilizan muy poco. Son construidos a base de tubos o de secciones laminadas de acero. Los pilotes de tubo se hincan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados. En muchos casos, los pilotes a base de tubos son rellenados con concreto una vez que han sido hincados. Cuando es
  19. 19. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 19 necesario los pilotes son empalmados por soldadura o por remaches o pernos.  Pilotes de madera Se solía emplear en terrenos muy blando como zonas pantanosas, este tipo se empleaba en la antigüedad por los romanos, los edificios venecianos están apoyados sobre pilotes de madera. La longitud máxima está entre 10 y 20 m , la madera debe estar recta, sana y sin defectos. Pilotes compuestos Las porciones superior e inferior de los pilotes compuestos están hechas de materiales diferentes, como de acero y concreto, o madera y concreto.  Los pilotes de acero y concreto consisten en una porción inferior de acero y en una porción superior de concreto colado en el lugar. Este tipo se usa cuando la longitud del pilote requerido para un apoyo adecuado excede la capacidad de los pilotes de concreto simple colados en el lugar  Los pilotes de madera y concreto Consisten en una porción inferior de pilote de madera debajo del nivel freático permanente y una porción superior de concreto . En cualquier caso, la formación de juntas
  20. 20. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 20 apropiadas entre dos materiales disímiles no es fácil y por esta razón, los pilotes compuestos no son muy usados Tipología de pilotes según el procedimiento de ejecución  Pilotes de desplazamiento tipo CPI-2 hincado de tubería a golpe de maza  Pilotes de desplazamiento tipo CPI-3 hinca de tubería con tapón de grava u hormigón  Pilotes de extracción CPI-4 encamisados con entubación recuperable
  21. 21. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 21  Pilotes de extracción CPI-5 con camisa perdida  Pilotes de extracción CPI-6 perforación con lodos  Pilotes de extracción CPI-7 barrenado con hélice
  22. 22. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 22  Pilotes de extracción CPI-8 perforación con barrena continua Tipos de pilotes según su longitud y los mecanismos de transferencia de carga Dependiendo de la longitud del pilote y de los mecanismos de transferencia de carga al suelo los pilotes se dividen en dos tipos: pilotes de punta y pilotes de fricción.  Pilotes de punta Si los registros de perforación del suelo establecen la presencia de capas de roca o de material rocoso en un sitio dentro de una profundidad razonable, los pilotes se pueden extender hasta el estrato rocoso.
  23. 23. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 23
  24. 24. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 24 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1.- Las cimentaciones superficiales frecuentemente usadas en las construcciones sufren un Conjunto de daños generados por diferentes factores que mencionamos. Estos factores modifican la geomorfología de los suelos ocasionando fisuras, grietas, Rajaduras, oxidaciones, desprendimientos, degradaciones, etc. debilitando poco a poco Los elementos del edificio en contacto con el terreno como son las cimentaciones. Las zonas más vulnerables de estos problemas en el país se encuentran mayormente, en Pie de valles, quebradas de costa y selva. 2. • Para afrontar los efectos de los suelos con los problemas mencionados han llevado a Usar diversos tipos de cimentaciones. Con las cimentaciones convencionales, no siempre han podido afrontar las distintas Situaciones adversas que los suelos contaminados, empobrecidos, expansivos y otros Afectan la funcionalidad y durabilidad de los cimientos. Entre las posibles soluciones se encuentran tratamientos complicados, desconocidos Que al ser usados resultan económicamente onerosos además de tener una efectividad Limitada para un solo problema como agua, o sales, o humedad, etc. Estas son las razones por las que se justifica proponer la cimentación levantada sobre Pilotes cortos. 3. • La cimentación por pilotes como sistema, engrana en una unidad monolítica con la losa Y vigas riostras que se ofrece como una alternativa integral para edificaciones livianas Por cuanto afronta simultáneamente varios problemas. La losa levantada sobre los pilotes sólo permite que menos del 10% de la superficie del Edificio esté en contacto con el terreno, disminuyendo la transferencia de sales, Humedad y otros deteriorantes. Así mismo permite un ambiente interno fresco debido al colchón de aire que se forma Entre el suelo y la losa, a diferencia del cimiento corrido que proporciona una elevada Transmisión de calor, humedad por el contacto directo con el suelo.
  25. 25. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 25 Recomendaciones Es preciso mencionar que este sistema por ser relativamente nuevo en nuestro medio Requiere de un mayor estudio del comportamiento y de manera complementaria proponer Soluciones de tratamientos para limitar aún más las transferencias de sales, humedad y Otros para que el sistema enfrente las adversidades venideras con el tiempo, en resumen Podemos mencionar: • Ante transmisión de sales y agentes contaminantes que por presencia de humedad Reacciona originando degradaciones en los pilotes, puede hacerse un tratamiento de Terreno local para cada pilote, en los primeros metros para no debilitar la capacidad de Carga del pilote en el terreno. • Ante la expansión y contracción de las arcillas expansivas, se debe definir el sistema de Manera rígida que garantice solidez a la edificación, pues este sistema no restringirá su Movimiento natural. • Ante alto potencial de arenas sueltas, el pilote se debe fundar alcanzando el estrato Estable, a cambio de incrementar los costos se puede lograr un mejor funcionamiento Del sistema. • Ante suelos bajos inundables, levantar adecuadamente la losa hasta llegar al nivel Deseado sin la necesidad de la partida de movimiento de tierras que incrementa Notablemente los costos en el presupuesto.
  26. 26. ESTRUCTURAS Y CARGAS Página 26 BIBLIOGRAFÍA 1. Tomlinson, M. J., “Cimentaciones: Diseño y Construcción”. Trillas, S.A de C. V. México, Enero de 1996. 2. Meyerhof, G.G., “Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations” Journal of the Geothecnical Engineering Division ASCE Vol. 102 PP. 195-228. Marzo, 1976. 5. O´Neill. M. W. and 3.S. A. Sheitkn, “Geotechnical Behavior of Underreams in Pleistocene Clay,” Drilled Piers and Caissons II, pp. 57-75. Ed. By C. N. Baker, Jr., ASCE. May, 1985. 4. WWW.google.com 5.www.imagenes de pilotes.com

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