Cimentaciones profundas

Análisis ydiseño deCimentaciones LL
Cimentaciones Profundas Página 1
DEDICATORIA
El presente trabajo dedicamos a Dios, porque gracias
a él tenemos todo lo necesario, y por colmarnos de
bendiciones, y a nuestros padres que siempre nos
apoyan en nuestras decisiones y por el esfuerzo que
ellos hacen para nuestra formación profesional que
nos servirá para ser útil en la sociedad.

PRESENTACION
El presente trabajo pretende dar a conocer el tema de CIMENTACIONES
PROFUNDAS, clasificación y tipos así como el proceso constructivo, su
utilización en los diferentes tipos de obras estructurales que es de mucha
consideración para el análisis y diseño de cimentaciones.
En este trabajo se podrá ver como se realizaron las investigaciones y análisis del
tema a presentar, también las fuentes de donde se obtuvieron datos para la
elaboración de este trabajo.
El presente trabajo, de carácter definitivo, es el resultado de los trabajos de grupo
que se tuvo que adjuntar varios apuntes obtenidos de diferentes medios de
información y bibliografías.
Dicho esto presentamos el presente trabajo denominado CIMENTACIONES
PROFUNDAS al cual moderadamente ponemos a su disposición ,esperando
siempre que si existe algunos errores fue sin ninguna intención más por el
contrario se desarrolló con la mayor preocupación.

AGRADECIMIENTO
Damos las gracias sobre todo a nuestros padres, quienes son el principal apoyo
para que podamos estudiar en la universidad, ellos Proporcionaron el material y
nos brindaron la comprensión por el tiempo que dedicamos al presente trabajo.
Desde luego agradecemos al ing. Wilson Gómez, Docente de la Asignatura de
Analisis y diseño de Cimentaciones II; quien aporto en nuestro desarrollo del
aprendizaje del curso, y nos guió para mejorar la calidad de nuestros
conocimientos, mediante sus explicaciones en el Aula.

INDICE
INTRODUCCION………………………………………………………. 3
I.- OBJETIVOS…………………………………………………………..7
II.- MARCO TEORICO………………………………………………….7
2.1 PILOTES……………………………………………………8
2.2 FUNCION DE LOS PILOTES……………………………8
III.- CLASIFICACION DE LOS PILOTES..…….…………………….10
IV.- CALCULO DE PILOTES………………………………………….11
V.- TIPOS DE PILOTES.……………………………………………….13
5.1-EN FUNCION DE LA MAQUINARIA UTILIZADA…….13
5.2-SEGÚN LA FORMA DE TRABAJO…………………….16
5.3-SEGÚN SU PERFIL LONGITUDINAL………………….18
5.4-POR EL TIPO DE MATERIAL…………………….…….19
5.5-CONSTITUIDOS POR NUEVOS MATERIALE……….21
5.6-POR EL TIPO DE PROCESO CONSTRUCTIVO…….23
VI.- OTROS TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS……….28
VII.- CONCLUSIONES..……………………………………………….28
VIII.- BIBLIOGRAFIA….……………………………………………….29

INTRODUCCION
La cimentación constituye el elemento intermedio que permite transmitir las cargas
que soporta una estructura al suelo subyacente, de modo que no rebase la
capacidad portante del suelo, y que las deformaciones producidas en éste sean
Admisibles para la estructura.
Por tanto, para realizar una correcta cimentación habrá que tener en cuenta las
características geotécnicas del suelo y además dimensionar el propio cimiento
como elemento de hormigón, de modo que sea suficientemente resistente.
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.
A medida que el desarrollo industrial aumenta, se crea una demanda de
estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote de

concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera, debido a
que podía ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote
hecho de madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho
mayores. Además que puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo
a las solicitaciones de carga y del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el
desarrollo de las máquinas de gran eficiencia de perforación a gran profundidad y
diámetro, se reemplazó parcialmente los pilotes hincados por los pilotes
moldeados in-situ. Posteriormente el acero, por su fácil maniobrabilidad y gran
resistencia de hincado a grandes profundidades, empezó a tener auge, siendo los
problemas de corrosión solucionados con la introducción de capas de pinturas
durables y resistentes. 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, aun 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.

1.- OBJETIVOS
1.1.- OBJETIVO GENERAL
Conocer y/o aumentar el conocimiento sobre el tema de CIMENTACIONES
PROFUNDAS.
1.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Conocer los tipos de cimentaciones profundas.
- Conocer sus diferentes usos en los diferentes y consideraciones que se
debe tomar en cuenta.
2. MARCO TEORICO
2.1 CIMENTACIONES PROFUNDAS
Para poder diferenciar una cimentación superficial con una cimentación
profunda tenemos la siguiente relación:
Superficiales: cuando el nivel de cimentación es inferior a cuatro veces la
dimensión menor del cimiento.
Profundas: cuando el nivel es superior a diez veces la dimensión menor.
Entre ambos grupos evidentemente hay gran cantidad de casos intermedios.
Dentro de las cimentaciones profundas el caso más común y más usado en
las estructuras es el de pilotes, pero a la vez también podemos encontrar lo
que se denomina pantallas, los piquetes, o “picots” los cajones y pozos de
cimentación las columnas de grava o de terreno inyectado, estabilizado, etc.

2.1.1 PILOTES
El pilote es un elemento estructural que forma parte de la infraestructura de
la edificación, su utilización es cuando se tienen circunstancias especiales:
• Cuando el terreno firme para cimentar se halla a mucha profundidad. (Más
de 5 m).
• Cuando la obra vaya a tener cargas muy fuertes o concentradas y el terreno
no tenga suficiente resistencia.
• Se justifica su utilización luego de evaluar y concluir que el terreno no
permite cumplir económicamente con los requisitos mecánicos
fundamentales, utilizando cimentaciones superficiales, como en los casos
de la existencia de suelos blandos, sueltos, y/o expuestos a socavación,
típica de los cauces de los ríos.
• Se utiliza únicamente cuando resulta más barato que retirar el terreno de
poca capacidad portante y sustituirlo por otro más resistente.
• Evita asientos e incremento de tensiones sobre edificios vecinos.
2.1.2 FUNCIONES DE LOS PILOTES
a) Transferir cargas de la superestructura y del resto de la infraestructura a
través de estratos débiles o compresibles, a través del agua o aire,
hasta estratos inferiores con la suficiente capacidad de carga como para
soportar la estructura, comportándose el pilote como una extensión de
columna o pilar. Estos estratos inferiores pueden ser rocas, arcillas

duras o suelos de baja compresibilidad. Al pilote que reposa sobre estos
estratos se le denomina "pilote de punta".
b) Transferir o repartir la carga sobre un suelo relativamente suelto a través
de la fricción de superficie entre el pilote y el suelo. Este tipo de pilote se
le denomina "pilote de fricción" y a su vez se puede subdividir, según
Terzaghi, en pilotes de fricción en suelos de grano grueso muy
permeable y pilote de fricción en suelos de grano fino o de baja
permeabilidad. En la naturaleza es difícil encontrar estratos de suelos
homogéneos, por lo que no existe un límite real entre estas categorías.
c) En situaciones donde el suelo alrededor de un pilote lo mueve hacia
abajo, a esto se le denomina "fricción negativa", esta fricción tiende a
hundir el pilote y si éste no puede penetrar más, en la punta del pilote se
generará una presión concentrada. Este caso se puede presentar
cuando se hinca un pilote en un estrato blando en cuya superficie se
coloca un relleno que consolide el terreno, entonces éste al consolidarse
generará en las caras del pilote unas fuerzas de fricción hacia abajo que
se denominan fricción negativa.
d) Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a subpresiones, momentos de
volteo o cualquier efecto que trate de levantar la estructura. Las fuerzas
horizontales se resisten por pilotes en flexión o por grupos de pilotes
verticales e inclinados que actúan como un sistema estructural,
combinando las resistencias axiales y laterales de todo el grupo.
e) Alcanzar con la cimentación profundidades que no estén sujetas a
erosión, socavaciones u otros efectos.
f) Para evitar los daños que puede producir una futura excavación a la
cimentación de una edificación adyacente; en este caso el pilote lleva la
carga de la cimentación debajo del nivel de excavación esperado

g) En áreas de suelos expansivos o colapsables, para asegurar que los
movimientos estacionales no sucederán.
h) Proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos, contra
impactos de barcos u objetos flotantes.
i) Soportar muros de contención, contrafuertes o cimentaciones de
máquinas.
j) Compactar el suelo.
3.- CLASIFICACION DE PILOTES
Se pueden clasificar en los siguientes tipos:
a) pilote aislado: aquél que está a una distancia lo suficientemente alejada
de otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos.
b) grupo de pilotes: son aquellos que por su proximidad interaccionan entre
sí o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente
rígidos, como para que trabajen conjuntamente.
c) zonas pilotadas: son aquellas en las que los pilotes están dispuestos con
el fin de reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las
cimentaciones. Suelen ser pilotes de escasa capacidad portante individual
y estar regularmente espaciados o situados en puntos estratégicos.

d) micropilotes: compuestos por una armadura metálica formada por tubos,
barras o perfiles introducidos dentro de un taladro de pequeño diámetro,
pudiendo estar o no inyectados con lechada de mortero a presión más o
menos elevada.
4.- CÁLCULO DE PILOTES
Factores que se toman en cuenta:
a) Su construcción. Se calcula la sección del hormigón y del hierro de que
está compuesta su armadura; así como también la transmisión de fuerzas
por frotamiento con el terreno y presión de la punta.
b) El transporte del taller a la obra por las vibraciones que sufre el material.

c) Su levantamiento por grúa.
d) Su hinca.
d) Las cargas a soportar. Como regla general, el cálculo se basa
principalmente, en los esfuerzos que sufre durante su transporte y la
tensión producida al ser izado por la grúa para prepararlo a la hinca. Se
determina el número de pilotes, colocándolos según la forma de la losa
sobre la que irá la construcción, así como los momentos y la reacción que
el pilote ejerce en su eje, pues es necesario tener muy en cuenta el
esfuerzo cortante a que está sometida la losa. Se obtienen las medidas de
las losas para cimentaciones con pilotes.

5.- TIPOS DE PILOTES
5.1 TIPOS DE PILOTES EN FUNCIÓN DE LA MAQUINARÍA UTILIZADA
- CON ENTUBACIÓN Y TRÉPANO
• Formación de pilotes hincados por percusión sin extracción de tierras

- CON CUCHARA BIVALVA
•Excavación, entubación, armadura, colado y extracción de entubación.

- CON BARRENA HELICOIDAL
• Excavación, armado con separadores y colado.

5.2 TIPOS DE PILOTES SEGÚN LA FORMA DE TRABAJO
a) pilotes por fuste: en aquellos terrenos en los que al no existir un nivel
claramente más resistente, al que transmitir la carga del pilotaje, éste

transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del fuste. Se
suelen denominar pilotes “flotantes”
b) pilotes por punta: en aquellos terrenos en los que al existir, a cierta
profundidad, un estrato claramente más resistente, las cargas del pilotaje se
transmitirán fundamentalmente por punta. Se suelen denominar pilotes
“columna”.

5.3 TIPOS DE PILOTES SEGÚN SU PERFIL LONGITUDINAL
- De sección uniforme. Son los más comunes.

- Troncos cónicos. Permiten un fácil hincado pero tienen la tendencia a hundirse
con el paso del tiempo, debido a su forma de cuña. Son pilotes que trabajan por
fricción.
- Escalonados. Llamados también telescópicos, pueden construirse por tramos,
para una más fácil ejecución.
- De bulbo. Presentan un ensanchamiento en la base, que mejora notablemente
su resistencia por punta.
5.4 TIPOS DE PILOTES POR EL TIPO DE MATERIAL

a) hormigón “in situ”: se ejecutarán mediante excavación previa, aunque
también podrán realizarse mediante desplazamiento del terreno o con
técnicas mixtas (excavación y desplazamiento parcial).
b) hormigón prefabricado: podrá ser hormigón armado (hormigones de alta
resistencia) u hormigón pretensado o pos tensado.
c) acero: de secciones tubulares o perfiles en doble U o en H. Los pilotes
de acero se deben hincar con azuches (protecciones en la punta)
adecuados.
d) madera: se usan para pilotar zonas blandas amplias, como apoyo de
estructuras con losa o terraplenes.
e) mixtos, como los de acero tubular rodeados y rellenos de mortero.

5.5 PILOTES CONSTITUIDOS POR NUEVOS MATERIALES
Fibra de vidrio: Tubos de fibra de vidrio de alta resistencia que se rellenan de
concreto después del hincado. Su uso más común es para estructuras marinas
(diques, atraco de embarcaciones, muelles)
Tablestaca SuperLoc: De polímero reforzado con fibras. Resiste impactos,
deformación a largo plazo, rayos ultravioleta e intemperismo mejor que las
tablestacas de PVC. Su instalación es similar a las tablestacas metálicas.

Pilotes térmicos: Consiste en extraer energía térmica del suelo a través de la
cimentación profunda y proveer los sistemas apropiados (sondas) que permitan
que sea utilizada en las edificaciones. Puede ser usado para calefacción o
enfriamiento. En Alemania se ha usado por más de 20 años. Las condiciones de
diseño involucran las propiedades de conductividad térmica del suelo
estratificado, la geometría de la cimentación y la distribución en planta de los
elementos.

Pilote Soilex: Utiliza una bolsa expandible que funciona como una ampliación de
la base después de instalar el pilote, inyectando concreto o mortero. De esta
manera, se forma un bulbo, 5 a 10 veces más grande que el diámetro original.
Dado que es capaz de tomar esfuerzos de compresión y tensión, se puede utilizar
como pilote de punta, o como ancla.

5.6 TIPOS DE PILOTES POR EL TIPO DE PROCESO CONSTRUCTIVO:
a) pilotes prefabricados hincados: la característica fundamental de estos
pilotes estriba en el desplazamiento del terreno que su ejecución puede
inducir, ya que el pilote se introduce en el terreno sin hacer excavaciones
previas que faciliten su alojamiento en el terreno.

LAS FORMAS DE HINCAR PILOTES PUEDEN SER:
• Por vibración
• Percusión con golpes de maza
Los pilotes hincados podrán estar constituidos por un único tramo, o por la unión
de varios tramos, usando juntas. La resistencia a flexión, compresión y tracción del
pilote nunca será superior a la de las juntas que unan sus tramos. Se pueden
construir aislados siempre que se realice un arriostramiento (rigidizar o poner
soportes) en dos direcciones ortogonales y que se demuestre que los momentos
resultantes en dichas direcciones son nulos o bien absorbidos por la armadura del
pilote o por las vigas riostras.

b) pilotes hormigonados “in situ”: son aquellos que se ejecutan en
excavaciones previas realizadas en el terreno.
Se diferencian los siguientes tipos:
Pilotes de desplazamiento con azuche,
Pilotes de desplazamiento con tapón de gravas,
Pilotes de extracción con entubación recuperable,
Pilotes de extracción con camisa perdida,
Pilotes de extracción sin entubación con lodos tixotrópicos,
Pilotes barrenados sin entubación,
Pilotes barrenados,
Hormigonados por el tubo central de la barrena y
Pilotes de desplazamiento por rotación.
PILOTES DE CONCRETO VACIADO EN CAMISAS NO RECUPERABLES
Se coloca en el terreno de forma permanente, un tubo de pared delgada
ondulada y reforzada, de forma cilíndrica o troncocónica, y se llena de
concreto armado o sin armar.
Deben ser llenados inmediatamente luego de colocados, cuando se retira el
mandril o núcleo central que se inserta dentro del tubo para mantener su
forma durante la puesta en obra pues si no, la presión lateral del suelo puede
deformar o abollar el tubo delgado, obstruyéndolo, especialmente en suelos
arenosos densos.
El tubo que sirve de molde no cumple funciones estructurales o resistentes,
sino que evita que el suelo esté en contacto directo con el concreto del pilote.
Entre 13 pilotes de este tipo se pueden mencionar los siguientes: Pilotes
Raymond Escalonados Normales, Pilotes Punta de Botón, Pilotes Cobi ,
Pilotes Urilon Monotube.

Se usan en caso de suelos con agua subterránea, o suelos agresivos, para
evitar que las sustancias corrosivas entren en contacto con el concreto
fresco.
Su costo generalmente es más elevado que el de los pilotes con camisa
recuperable.
PILOTES DE CONCRETO VACIADO PUESTO EN OBRA CON TUBO
RECUPERABLE
Son los pilotes que son vaciados dentro de un tubo forma o camisa metálica que
se hinca en el terreno por percusión y luego se va extrayendo a medida que se
vacía el concreto dentro.
De esta forma, la camisa puede rehusarse en nuevos pilotes.
Entre los diferentes tipos de pilotes fabricados mediante esta técnica se pueden
mencionar los siguientes:
Pilotes Simplex
Pilotes Express
Pilotes Vibro
Pilotes Franki
Consideraciones:
 diámetro < 0,45 m: no se deben ejecutar pilotes aislados, salvo en
elementos de poca responsabilidad en los que un posible fallo del
elemento de cimentación no tenga una repercusión significativa;
 0,45 m < diámetro < 1,00 m; se podrán realizar pilotes aislados siempre
que se realice un arriostramiento en dos direcciones ortogonales y se
asegure la integridad del pilote en toda su longitud.
 diámetro > 1,00 m; se podrán realizar pilotes aislados sin necesidad de
arriostramiento siempre y cuando se asegure la integridad del pilote en

toda su longitud y el pilote se arme para las excentricidades permitidas y
momentos resultantes.
6.- OTROS TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS:
 Los cajones y pozos de cimentación.
 Los paneles de pantalla, simples o combinados en forma de +, H, T, etc.
 Los piquetes, o «picots», elementos de forma troncocónica en los que el
hormigón se comprime contra el terreno por la misma pieza que,
hincada, sirvió para abrir el hueco hormigonado en el terreno.
 Los pilotes de base ensanchada o acampanada (zapilotes), o con bulbos
a lo largo del fuste.
 Las columnas de grava o de terreno inyectado, estabilizado, etc.
7.- CONCLUSIONES
 El proyecto de una cimentación de pilotaje es análogo al de cualquier
otra parte de una estructura. Se suponen unas dimensiones y se
comprueba si con las dimensiones propuestas se tiene la seguridad
necesaria y se revisa sucesivamente hasta que se encuentre que el
proyecto es satisfactorio. Se comparan varios proyectos y al final se
selecciona uno, basándose esta selección en el costo y en el tiempo
necesario para su construcción.

 El colocar pilotes en una cimentación puede ser inútil en algunos lugares
y bajo ciertas condiciones puede ser muy perjudicial. Por ejemplo: una
capa; la de un suelo bastante firme situada sobre otra capa profunda de
suelo blando, pudiera actuar como una losa natural para distribuir la
carga de una cimentación poco profunda. La hinca de pilotes en la capa
firme puede romperla o reamasarla; el resultado final seria la
concentración de cargas en un estrato blando con el correspondiente
asentamiento excesivo.
8.- BIBLIOGRAFIA
 Arnau Rodríguez, J.M., Fernández Tadeo, c. Y Correa Lloreda, l.
"ensayo de control de integridad en pilotes". Cimbra. Enero 1993.
 Schmitt, h. Y Heene, a. Tratado de construcción. Gustavo Gili, 1988.
 Calculo practico de estructuras de edificios - Ing. José Calavera Ruíz -
segunda edición
 - Editorial INTEMAC (Instituto Técnico de Materiales y Construcciones).
 Colegio de Ingenieros Civiles de México A.C ”La Ingenieria Civil de
México,un encuentro con la historia”1996,México
 Berry P. Y. Reid D. “Mecánica de Suelos” Mc Graw-Hill, 1993
 Jiménez Salas, J. A. Et al “Geotécnia y Cimientos I, II y III” Ed.Rueda,
1981
 Lambe. T. Y Whitman, R. “Mecánica de Suelos” John Wiley, 1996
 Rico, A. Y Del Castillo, H. “La Ingeniería de Suelos en las Vías
Terrestres” Limusa S.A., 1978
 Sower G. “Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones”,
Limusa S.A., 1994
 Terzaghi K. “Mecánica Teórica de los Suelos” ACMI, 1998

 Peck, R. Y Thornburn, T. “Ingeniería de Cimentaciones” Limusa S.A.,
1983
 Delgado, M. “Ingeniería de Cimentaciones” Alfaomega, 1999

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