Cimentacion de pilotes_jose

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

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.

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

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.

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

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.

ACTUALIDAD
b) Se construyó el campañac con cimientos de pilotes en donde se
excavo grandes profundidades hasta llegar a suelo firme.

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:

CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES

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.

• Para consolidar o compactar suelos granulares.
• Como estructuras de retención o drenaje verticales.
CASOS DONDE PUEDEN NECESITARSE PILOTES

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.

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.

• 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.

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.

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

 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

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

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

 Pilotes de extracción CPI-5 con camisa perdida
 Pilotes de extracción CPI-6 perforación con lodos
 Pilotes de extracción CPI-7 barrenado con hélice

 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.

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.

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.

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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