UPC-624-BRAG-2009-2668-pilotes.ppt

Generalidades
1. La intención de este capítulo es poder
determinar lo siguiente:
a) Establecer cuando los pilotes son necesarios o
desestimarse su uso.
b) Que la construcción de la cimentación con
pilotes sea factible y económica.
c) Saber comparar y evaluar cimentaciones
existentes y lo más importante es como está
soportando las cargas de diseño originados.

2. La capacidad soportante del terreno a la
solicitación de un pilote o grupo de pilotes es de
vital importancia. El estudio de suelos debe ser
detallado desde la superficie hasta una
profundidad mayor a la punta del pilote, se
recomienda por lo menos 1.60 m por debajo de
ella.
3. La función de una cimentación estructural de
pilotes, es transmitir la carga de la
superestructura al terreno de tal manera que se
evite asentamiento objecionable.

4. Los principios básicos que afectan el
comportamiento de los pilotes no han sido
posible determinarlos en forma teórica ni
práctica a la fecha en forma completa. Es por
ello que el estudio de obras ejecutadas en su
forma más completa ayudaría en mucho,
principalmente en los que haya ocurrido fallas
y/o problemas.

Definición de Pilote:
• Un pilote es una unidad estructural introducida en
el terreno para transmitir cargas a los estratos
inferiores, o para alterar las condiciones físicas
del terreno (compactación) y es de tal forma,
dimensiones y largo, que el material soportante
subyacente a la base a dicha unidad, no puede ser
fácilmente inspeccionada.

Fig. 1
b
b
L
L L
Pilote prefabricado
de concreto
Pilote de madera Pilote de acero
b
d
bf
tf
tw

1.00 INTRODUCCION
• 1.10 Una cimentación estructural generalmente es
para transmitir la carga de la superestructura al
terreno de tal manera que se evite asentamientos
objecionables.
• 1.20 Una cimentación sobre pilotes es también una
cimentación estructural que transmite la carga de
la superestructura a través de uno o más estratos
del terreno de bajo valor soportante a un apropiado
estrato de capacidad resistente.

1.30 USOS DE PILOTES
En general puede decirse que los pilotes se usan para los
siguientes propósitos.
a) Para eliminar asentamientos objecionables.
b) Para transferir cargas de una estructura a través de un
fluido o terrenos malos a otros mejores.
c) Para transferir cargas de un terreno fácilmente
erosionable a otros mejores.
d) Para compactar terrenos granulares.
e) Para anclar estructuras sujetas a subpresiones
hidrostáticas o volteo
f) Para anclar estructuras contra terremotos.
g) Para servir de muertos para anclar cables, amarres
submarinos, proteger bancos de ríos, formar
“dolphings”.
h) Para proteger frentes marinos contra su destrucción por
objetos flotantes.

El escoger el tipo de
pilote adecuado deberá
tenerse en cuenta seis
principales aspectos:
1. Cargas totales.
2. Longitud.
3. Clase de servicio.
4. Características del lugar
5. Posibilidad de obtener-
los.
6. Equipos para el clavado
y manipuleo.

1.40 Transferencia de carga al terreno:
Como pilote-columna, como pilote de fricción
en una pequeña parte, como pilote de fricción en
toda su longitud y para alterar las condiciones
físicas del terreno.
A continuación se describen los casos anteriores:

a) Como columna, toda la carga se transmite
por la punta y en ella se forma un bulbo de
presión.

b) Como pilote de fricción en una pequeña
parte. Se forma los bulbos de presión.

c) Como pilote de fricción en toda su longitud.

1.50 El diseño de pilotes se basa en tres
condiciones básicas de igual importancia:
• La geología del lugar y el estudio del resultado de
las perforaciones de prueba.
• El estudio por una fórmula dinámica del tipo de
pilote con el equipo de clavado.
• El estudio de la capacidad de carga del pilote por
la fórmula estática. Con pilotes de prueba y
aplicando cargas a éste se logra buenos resultados
al estudio estático.

1.60 Estudio de los suelos
Antes de diseñar una cimentación por pilotes se
debe obtener la siguiente información básica:
a) El espesor de cada capa del terreno desde su
superficie y su inclinación respecto a ella, el
estudio deberá hacerse hasta encontrar un estrato
duro y que no se encuentre sobre material
compresible.
b) La naturaleza de cada estrato.
c) El grado de dureza y compresibilidad de cada
formación.
d) Información de agua subterránea, su nivel y
fluctuaciones.

1.70 Procesos y métodos de realizar la
investigación de los suelos
Para la investigación en el subsuelo deberá tenerse
un programa de exploración. Para esto se necesita
conocimientos de los métodos de exploración,
propiedades físicas de los materiales y equipos
adecuados para exploración.
Los usos de los equipos para cada caso pueden ser
muy diferentes debido a la complejidad de los
subsuelos naturales.
Según la profundidad que hay que investigar para
hacer una cimentación en pilotes se puede
clasificar en métodos simples y métodos comunes.

1.71 Métodos simples de sondeo
Varillas de sondeo.- Es el más
económico, requiere de poco
equipo.
Su operación se hace a mano. Es
muy difícil para determinar la
presencia de roca o suelo duro a
profundidades moderadas (máximo
10m).
Hay muchas variedades de barrenas
que se pueden ir añadiendo y llegar
a mayores profundidades, de 20m.
Las varillas de sondaje son de acero
redondo de diferentes diámetros
desde 5/8” hasta 1 ½” con un
extremo de punta y el otro con rosca
para poderles añadir secciones
adicionales.
Barrenas de mano. a) Helicoidal
b) Posteadora.

Forma de ejecutar el sistema:
• Se coloca un banquillo de
tres pies en el sitio que se va
realizar el sondaje.
• Se asegura la primera varilla
barreno en el sitio exacto
donde se va hincar.
• Se clava con un peso
adecuado y dándole vueltas
después de los golpes para
facilitar su penetración.
• Una vez encontrada la roca se
da por terminado el sondeo.
La vibración de la varilla
indica el rechazo.

1.72 Sistemas de sondeos con barrenas de
vástago hueco
• Existen sistemas patentados dependiendo del
equipo y sus barrenas, con estos se pueden llegar a
profundidades de 60m.

Sistema Auger
• La operación se
puede hacer a mano
o con un martinete
clavador.
• Las barrenas tienen
diámetros desde ½”
hasta 1 ½” en
longitudes de 3’-0”
con rosca y una T en
sus extremos para
dar vueltas y
aumentar secciones.
Barrena de vástago hueco.
a) Barrena ciega para avanzar.
b) Barrena después de haber quitado el
tapón y de insertar el muestreador.

Formas de ejecutar el
sistema:
1. Se coloca un banco de
trabajo, este escaparate
puede ser de varias formas
dependiendo de las
barrenas y equipo de
clavado.
2. Se coloca la primera
barrena en el lugar donde
se va a realizar el sondaje.
3. Se hunde la primera
barrena y se le aumentan
secciones de acuerdo a las
profundidades que se desee
llegar para obtener
muestras del terreno.
4. La perforación rotatoria
(según Hvorslev).
Perforadora rotatoria (según Hvorslev).

1.73 Pozos de prueba
Se deberán hacer de profundidades variables y en
cantidad apropiada para obtener la más completa
información de los diferentes estratos del terreno,
ya que dan información visual en su estado
natural, y permiten obtener muestras sin disturbar,
información sobre estabilidad de taludes, nivel de
la capa de agua, grado de compactación, tendencia
o socavación, su desventaja radica en su costo,
pérdida de tiempo y la imposibilidad de
profundizarlos al nivel necesario .

l.74 Pruebas de carga de terreno
• Se ejecutan junto con los pozos de prueba para
determinar la carga de seguridad que pueda resistir
el terreno, especialmente cuando se proyectan
cimientos corridos. La práctica corriente consiste
en excavar un pozo debajo de la elevación a la que
se intenta hacer la cimentación.
• Una plancha metálica gruesa, de por lo menos dos
pies cuadrados se coloca sobre el terreno como
plancha de apoyo. La carga se aplica por
incrementos sucesivos y los correspondientes
asentamientos del terreno se anotan a intervalos
regulares de tiempo.

1.75 Perforaciones Bourings
Revelan la naturaleza y espesor de las diversas
capas de terreno, indica su compactibilidad
relativa, y las alturas de las aguas subterráneas. Se
pueden obtener muestras del terreno a las
profundidades que se deseen. Se efectúan en
ubicaciones escogidas según la naturaleza y
extensión de las obras proyectadas y en tal forma
que se puedan interpolar sus resultados.

• El procedimiento usual consiste en clavar un tubo
exterior (casing) generalmente de 2 ½” con un
martillo o peso (255 a 300 lb) de una altura fija
(20” a 25”) forzando así al tubo a penetrar en el
terreno, a medida que el trabajo avanza se van
añadiendo secciones de tubo. A intervalos
regulares se detiene el clavado y se introduce un
tubo (de 1” a 1 ½”) que tiene un aditamento
especial en su extremo inferior (cuchara). Este
tubo se clava con un peso (220 lb) más o menos
un pie bajo el extremo inferior del tubo exterior, y
al sacarlo se obtiene en la cuchara una muestra del
terreno sin disturbar.

• Esquema
gráfico de las
perforaciones
(BOURINGS)

• Cuando se llega a la roca,
se limpia el casing con jet
y luego se introduce un
barreno giratorio de
perforación y se perfora
por lo menos 5’ dentro de
la roca para tener la
seguridad de que la roca
resistirá y no sea muy
delgada, o sea una piedra
o un lente rocoso.

1.76 Existen otros métodos para explorar el
suelo, no es en este capítulo de las fundaciones
sobre pilotes en los que debemos tratar estas
metodologías; pero se nombrarán en forma
sucinta las siguientes:
a) Exploración geoeléctrica
b) Exploración por refracción sísmica
Estos métodos geofísicos se basan en
diferenciales gravimétricos, magnéticos,
eléctricos.
Su uso es más aplicable a la industria minera y
petróleo, y sólo en algunos casos a la ingeniería
civil.

2. Tipos y características generales
de los pilotes
• 2.1 Los materiales que se usan
generalmente para los pilotes son:
• MADERA
• CONCRETO
• ACERO

PILOTES DE MADERA
2.2 El pilote común es de madera, es un árbol de
tronco recto, del que se han eliminado las ramas y
cuyo diámetro en la cabeza es de 8” o más.
2.3 Características generales
Los pilotes de madera cubren una vasta escala de
dimensiones y resistencias. Su disponibilidad
depende de las facilidades de transporte y
distancia de las regiones madereras. La madera es
fácilmente trabajable y se adapta a las estructuras
de diferentes tipos. Su elasticidad en flexión y su
flexibilidad hacen a los pilotes de madera muy
útiles en situaciones en las que otros tipos no se
pueden usar correctamente, también por su
elasticidad, los pilotes de madera son muy útiles
en defensas de estructuras marinas.

Los pilotes de madera deben reunir las
siguientes condiciones:
a) Ser de madera sana y de clase que resista al
clavado y cortados sobre la parte más alta del
terreno en que se encuentra el árbol.
b) Libres de dobleces, nudos grandes o sueltos,
abolladuras, rajaduras y podredumbre.
c) Ser lo más rectos posibles, y que adelgacen
uniformemente de la cabeza a la punta.

2.4 Tipos de madera
Los más usados son: Pino amarillo del Sur, Abeto,
Cedro, Ciprés, Nogal, Roble y Tornillo.
2.5 Clasificación
 Clase “A”.- Para la construcción pesada. (Pilotes
grandes de alta calidad, para uso en puentes de
ferrocarril y construcción pesada).
 Clase “B”.- Construcción en general. (Más chicos
pero de buena calidad, para cimientos de
construcciones, cepas de muelles, etc.)
 Clase “C”.- Construcción liviana. (Pequeños, para
cimentaciones de edificios de poca carga,
andamiajes y construcciones temporales).

2.6 Tolerancias.-
2.7 Longitud.- Se suministran en el mercado:
De 16 a 40 pies de largo: En múltiplos de 2 pies.
Con tolerancia de más o menos 1 pie.
Sobre 40 pies: En múltiplos de 5 pies. Con
tolerancia de más o menos 2 pies.
Pero el promedio de un embarque, no debe ser
menor que el largo especificado en el pedido.
2.8 Circunferencia y diámetro
La circunferencia se mide bajo la corteza y a tres
pies de la cabeza y en la punta.
Para pilotes hasta 40 pies de largo: cabeza de 12”
a 20”. Punta de 8” a 10”.

TOLERANCIAS EN PILOTES DE
MADERA

Para pilotes de 40 a 90 pies, punta de 6” a 9”, y
más de 90 pies, punta de 5” a 6”. Las cabezas no
deben ser mayores que lo que permiten las guías
del martillo clavador y nunca mayores que 1.2
veces el menor diámetro.
2.9 Almacenaje y manipuleo
Deben ser protegidos para evitar su descomposi-
ción y si se encuentran en agua salada, deben ser
protegidos contra su destrucción por animales
marinos. En su manipuleo se deben evitar some-
terlos a esfuerzos de flexión y golpes, especial-
mente en los pilotes que han sido tratados.

2.10 Descortezado
2.11 Tratamiento de protección
2.12 Hay muchos métodos de prevención de la madera.
Tipos de madera que resisten a igual que las tratadas con
preservantes:
 Maderas a prueba de syphaeromas, (madera de palma).
 Maderas de mal gusto (quebrado).
 Maderas silicosas (Angelique).
Los pilotes de madera pueden destruirse por el ataque de:
Hongos, en forma de vida vegetal que alimentándose de la
madera rompen la estructura celular.
Por termitas, cuya actividad muchas veces se confunde
con pudrimiento; por insectos Coleópteros como la
Nacerda, Ambrosia, etc.

PILOTES DE CONCRETO
2.13 Tipos.-Son de dos tipos principalmente:
prefabricados y fabricados en el sitio.
Pueden ser instalados por clavado o previa
perforación del terreno.
Los pilotes de concreto prefabricados, se usan para
soportar esencialmente, las cargas verticales en las
cimentaciones; para resistir cargas combinadas
verticales y laterales, como en los muelles;
caballetes, etc. y para resistir cargas laterales y
prevenir el pasaje de agua como en los rompeolas
y paredes de contención. Los pilotes fabricados en
sitio se usan en cimentaciones para recibir carga
vertical. La experiencia de su uso ha demostrado
sus numerosas ventajas en muchas condiciones de
servicio.

2.14 Adaptabilidad
El uso de pilotes fabricados o prefabricados en
sitio permite al diseñador su uso en forma
económica y resolver problemas donde otro tipo
de pilotes no se puedan usar.
2.15 Fabricación
Los pilotes de concreto se hacen “a la orden” del
largo, dimensiones, forma, resistencia, etc., que se
desee, y se diseñan de acuerdo con: sus facilidades
de construcción, de transporte, de clavado y los
factores económicos correspondientes.

2.16 Durabilidad
La ubicación del agua subterránea no es necesaria
cuando se usan pilotes de concreto, ya que ésta no
lo deteriora si están bien hechos.
La calidad del concreto se puede especificar para
resistir erosión por aguas en movimiento,
abrasión, contacto con álcalis, heladas, etc.
Los pilotes de concreto no son atacados por
termitas, ni animales perforadores marinos como
el Teredo y la Limnoria. Son a prueba de
incendios.
2.17 Condiciones del terreno
Pueden ser clavados en cualquier clase de terrenos
con penetración comparable a la de otros pilotes.

2.18 Economía
Son económicos si se les compara en base de “Costo por
tonelada de capacidad de carga”. La capacidad de carga de
estos pilotes se varía cambiando su diámetro y largo, por lo
tanto se requieren pocos pilotes para una carga
determinada.
2.19 Pilotes prefabricados
Generalmente se hacen de sección constante en todo su
largo, el hacerlos aguzados dificultaría su fabricación. Las
dos secciones más usadas son la cuadrada (ventaja: fáciles
de encofrar, fáciles de vaciar, fácil colocación del refuerzo
longitudinal, más área de superficie por volumen de
concreto). Y octogonales (ventajas: se adaptan a formas
metálicas, su resistencia a la flexión igual en todas
direcciones, los estribos pueden ser espirales continuos,
mejor apariencia y al colocarlos una pequeña rotación no
se nota, fáciles de manipular, fáciles de hacerlos huecos)
redondos (sólo cuando se hacen por centrifugación).

Fabricación e izaje de los pilotes de
concreto armado

Izaje de pilotes
de concreto
armado

2.20 Pilotes fabricados en sitio
Se pueden fabricar llenando con concreto
perforaciones hechas en el terreno de diferentes
maneras, muchas veces no requieren refuerzo
interior, a no ser que estén sometidos a esfuerzos
de flexión. No se pueden alargar ni cortar a un
nivel determinado después de fraguar.
Hay muchos tipos, dependiendo del método y
equipo que se use en su construcción.
Tienen la ventaja de no necesitar espacio para su
almacenamiento, se fabrican a su largo exacto, no
están sujetos a esfuerzos de manipuleo o clavado.

2.21 Sistema “Mechanical Auger” (The
Cementation Company London).
Se usan principalmente cuando se presentan casos de
terrenos en que las capas de material resistente se
encuentran en planos inclinados, y por lo tanto habrá gran
variación en el largo de los pilotes al diseñarlos, y también
donde por razones especiales hay que evitar el ruido y la
vibración que producen el clavado. El sistema consiste en
perforar el terreno con “Auger mecánico” o sea con
varillas con aletas helicoidales en su extremo inferior, que
varían en diámetro de 10” a 36” y que se operan
mecánicamente desde un equipo montado sobre camiones
especiales que pueden perforar hasta 20 pies de
profundidad. Luego se llena el hueco de la perforación con
concreto denso, vibrado, que puede ser armado o no.

El equipo abarca normalmente de:
 Una máquina fijadora.
 Un castillo para la perforación (generalmente
hidráulico) con suficiente potencia para hacer
avanzar el taladro continuo a la profundidad
requerida con la descompresión mínima de los
taladros continuos de suelo circundante.
 Castillos livianos de longitud y diámetro
requeridos, equipados con taladros convenientes
para que el material sea penetrado.

Equipo mecánico de perforación

Perforación
• Se coloca equipo rotatorio Auger.
• Se perfora con un helicoide.
• Este proceso se da en terrenos que
presentan capas de material
resistente que se encuentran en
planos inclinados.
• Se usa para evitar vibración y
ruido que produce el clavado.
• Se perfora hasta la profundidad
deseada (20 pies).
• Se retira el sistema Auger y se
coloca el martillo.

• Se compacta el concreto de la
base para formar el bulbo.
• En el caso de tener terrenos
malos o encontrar aguas
subterráneas se usan forros.
• Se coloca la parrilla de acero de
refuerzo y vacía el concreto.
• En el caso de tener terrenos
malos o encontrar aguas
subterráneas se usan forros.
• Se vacía concreto dentro de la
perforación o forro y se apisona
a medida que se levanta el forro
o se vacía directamente.
• Así hasta concluir todo el pilote.

2.22 Sistema “Prestcore” (British Steel
Piling Co.)
Consiste en un pilote pre-fabricado hecho en secciones, e
introducido en el terreno por perforación. Se usa
principalmente en lugares donde no hay mucho espacio
vertical que permita trabajar cómodamente. Tiene las
siguientes ventajas: Se evitan los desperdicios, las
secciones se fabrican con concreto denso y vibrado, lo que
los hace resistentes a los sulfatos en terreno húmedos o en
el mar, está reforzado en toda su longitud y no se puede
desplazar de su sitio, al aplicar el “groting” se elimina toda
el agua que pueda haber en la perforación, se obtiene gran
resistencia a la fricción dada la superficie rugosa resultante
al final de su fabricación, se pueden formar inclinados, se
puede colocar bajo agua, con la viga de amarra sobre el
nivel del agua, su proceso es simple.

Sección de pilote pre-fabricado con
concreto denso y vibrado, reforzado en
toda su longitud.

2.23 Sistema Franki (Franki Pile
Limited Co. London)
Existen varios tipos de pilotes Franki
a) Tipo clavados.- Consiste en clavar en el terreno un tubo-forro de
acero abierto en su fondo, colocando en su interior un tapón de mezcla
semi-húmeda que se consolida con un martillo de caída. No se golpea
el tubo-forro sino por golpes sucesivos sobre el tapón se baja el tubo
a la profundidad que se desee, desplazando lateralmente el terreno en
que se hinca. Luego que el forro ha llegado a su profundidad
requerida, se ensancha la base, agregando más material al tapón y
forzándolo fuera del forro con sucesivos golpes de un peso. Luego se
colocan dentro del forro, las varillas de refuerzo longitudinal que se
anclan en la base de mezcla, y se coloca el amarre de las varillas en
forma espiral. Luego se echa más mezcla dentro del tubo y se apisona
a medida que se levanta el forro, así se continúa hasta que se ha
formado todo el pilote.

Se usan en lugares abiertos, donde hay bastante espacio vertical como
para poder usar el equipo e implementos que llegan a 35 pies de altura.
Sólo resulta económico usar este sistema en casos en que se usen en un
solo lugar de 30 a 40 pilotes por lo menos y para cargas en cada uno de
hasta 90 Ton. si no es así, el sistema resulta caro. Estos pilotes se
pueden colocar hasta con 15º de inclinación de la vertical. Las
dimensiones normales son: Para los pilotes livianos 14” a 15” de
diámetro (resisten hasta 40 Ton.) para los medianos: 16” a 18” (carga
60 Ton.) para los pesados 20” a 22” (carga de 90 Ton.) y para los extra
pesados de 23” a 25” de diámetro (carga hasta 130 Ton.)
Las cargas que resisten son función de la naturaleza del terreno, largo
del pilote, etc. Se usa acero longitudinal en varillas de refuerzo de 5/8”
a 3/4" y los estribos helicoidales de 1/4".

Los pilotes Franki tienen características y ventajas importantes:
1. Vaciado a presión in-situ.- Permite compactar el suelo circundante,
la metodología de su construcción de expulsar el tapón y formar una
base ensanchada llamada bulbo da una mayor área de contacto y
gran capacidad de carga. El bulbo asentado en un suelo altamente
compactado tiene factores de seguridad muy elevados.
2. El tubo-forro o fuste rugado.- por su rugosidad desarrolla una
fricción lateral muy grande consiguiendo una máxima adherencia.
El tubo-forro usado tiene la longitud requerida para cada caso
logrando que el pilote no quede ni más largo ni más corto. Evitando
costos adicionales que representan en los pilotes prefabricados como
el descabezado o el empalme.
En construcciones que requieran movimientos de tierra como para
cabezales o para sótanos, el hincado del tubo-forro se puede hacer
sin necesidad de hacer ninguna excavación y se hará el vaciado del
concreto hasta la cota requerida de diseño, permitiendo ahorrar
costos de mantener una excavación abierta.

El refuerzo de los pilotes deberá calcularse en función a las características del
suelo y a las solicitaciones de momentos y/o fuerzas laterales.
Los valores “H” y “a” serán las de diseño estructural. Los cabezales o zapatas
deberán diseñarse considerando los pilotes como cargas puntuales y verificando
las flexiones, cortes y punzonamientos

b) Tipo Franki perforado.-
En muchos casos en que es impracticable o antieconómico usar el
sistema clavado, o se necesitan pocos pilotes en una zona, se puede
usar el sistema de huecos hechos por perforaciones clavando los
tubo-forro (no como en el caso anterior) sacando según el avance, el
material de dentro del tubo (en el caso anterior el terreno se
desplazaba). El resto del procedimiento es igual al anterior.

c) Franki “Miga Pile”.-
Se usan cuando no hay mucho espacio vertical para poder trabajar, y
cuando hay que eliminar por completo la vibración debida al
clavado. Consiste en secciones rectangulares prefabricadas de
concreto de 12”x12”x2’6” con un hueco central forrado con plancha
de acero, de 2” de diámetro, siendo la primera sección que se
introduce en el terreno, terminada en forma de punta con zapata
metálica para facilitar su penetración. Se coloca la primera sección
en el terreno y se le fuerza a penetrar por medio de gatas hidráulicas,
una vez en el terreno la primera sección se coloca encima la
segunda, que engrampa y se le pone dentro del hueco central un
tubo de acero ajustado con grouting, se le introduce con la presión
de las gatas y así se continúa hasta obtener el largo deseado.

2'-6"
B B
B-B
1'
1'
Zapata metálica
P P
P P
Gata
Tubo de acceso
Secciones
Sección de
Engrapamiento
A
B
C
D
A) Primera sección 1' x 1' x 2' - 6"
B) Colocación de segunda sección, tubo central y gata.
C) Proceso de colocación de secciones a presión en
suelos blandos.
D) Pilote terminado

d) Pilotes“Franki Compuestos”.-
Es un tipo similar al “Franki
clavado”. Se clava un forro
golpeando el “tapón” se agranda
la base y luego se baja por dentro
del forro un pilote de concreto
prefabricado con sus varillas de
refuerzo sobresaliendo por la
parte inferior, para que se anclen
a la base. Luego se empieza a
levantar el forro y al mismo
tiempo se introduce mezcla en el
espacio que queda entre el pilote
prefabricado y el terreno. Se deja
el peso clavador sobre el pilote
prefabricado, para que en esta
última operación, no se mueva
hacia arriba. El pilote
prefabricado en este caso puede
ser cuadrado o hexagonal, o de
refuerzo normal o pretensado.

e) Pilotes Franki de “diámetro grande”.-
Son pilotes perforados de gran diámetro y para cargas de gran
magnitud.
Para la perforación se usa un equipo especial “Tren Grab”, fabricado
por la Organización Franki, el equipo está montado sobre una grúa
de orugas y dispone de una cantidad de potencia hidráulica. La grúa
durante el trabajo opera con altura en la pluma de 87 pies y pesa 65
Ton.
El tubo forro (diámetro normal 4’2” en secciones de 9’9” de largo)
que se coloca primero, tiene un filo cortante, introducido en el
terreno, se limpia el material de su interior con el “Turn Grab”, se
coloca un segundo tubo que engrampa con el primero, se clava y se
limpia, y así sucesivamente hasta llegar a la profundidad requerida.
El Turn Grab, tiene tres hojas rotantes que se abren al diámetro
interior del tubo forro y se cierran para extraer el material perforado.
Se produce luego a levantar poco a poco el forro y llenar el hueco
con concreto. No se producen vibraciones en ninguna etapa del
trabajo. Se han llegado a obtener con este sistema hasta 1200 Ton.
de carga de trabajo por pilote.

f) Pilotes Franki “Sistema Auger”.-
Para este método se usa equipo rotario “Auger” montado sobre
camión. Es un equipo muy maniobrable y liviano. Se perfora con el
auger hasta la profundidad deseada, y luego se remplaza por un
martillo para compactar el concreto que se usa en la base. El
procedimiento para formar el pilote es el normal, se coloca la
parrilla del acero de refuerzo y se llena el concreto. (En casos de
terrenos malos, o encontrar agua subterránea, se usan forros).
g) Pilotes Franki de “Tubo liviano”.- Consiste en pilotes de concreto
forrados con un tubo de metal de sección delgada, que se deja en el
terreno.
Con equipo liviano; de altura hasta 30 pies, se clava el tubo en
secciones formando en su interior un “tapón de concreto” que se
golpea hasta obtener la profundidad requerida, las secciones del
forro se agregan por soldadura. Se usan tubos de 10” ó 12” en
secciones de 6 pies de largo. Luego se coloca el emparrillado del
refuerzo y se vacía el concreto. Se han instalado pilotes de este
sistema hasta 40 pies de profundidad, y sus cargas de trabajo varían
entre 20 y 35 Tons.

h) Pilotes Franki entubados.-
Son pilotes construidos exactamente como el pilote clavado e igual
al Franki tubo liviano que deja el tubo perdido en el terreno.
Su uso más frecuente es en estructuras provisionales (puentes,
muelles, plataformas, etc).
g) Pilote Franki con fuste de concreto plástico.-
El uso de este tipo de pilote es en suelos MUY BLANDOS donde el
terreno no sea capaz de proporcionar un confinamiento adecuado
para la compactación del fuste del pilote Franki clavado (estándar).
Es conveniente construir el fuste con concreto plástico de
consistencia fluida (slump de 4” a 6”). La hinca es idéntica al pilote
Franki clavado y la colocación de la armadura; se llena el tubo forro
con concreto plástico hasta un metro por encima del nivel de enrase
y luego se extrae el tubo de manera continua.

i) Pilotes perforados por percusión interior del tubo Franki.-
Cuando es necesario construir pilotes en terrenos muy duros, o con
presencia de piedras grandes, en los que no es posible efectuar una
hinca convencional, el equipo Franki es capaz de hincar el tubo
Franki perforando y comprimiendo fuertemente el suelo.
Se inicia la hinca del tubo sin construir el tapón clásico de
obturación del extremo inferior del pilote tipo Franki estándar.
Se colocan en las orejas del tubo de hinca Franki los cables
accionados desde el winche de la máquina, de modo tal de poder
ejercer un esfuerzo de tracción sobre el citado tubo de hinca Franki.
Bajo la acción de los golpes del martillo Franki se tritura la grava y
bolones, efectuando así una perforación por percusión, con una
extracción mínima del material triturado (hinca por “desplazamiento
del suelo”). Este hincado produce un aumento de la resistencia del
suelo a los esfuerzos horizontales y verticales.
Por aplicación sucesiva de este procedimiento, se alcanzará la cota
de fundación que finalmente se adopte en cada pilote.

Procedimiento perforado por percusión
(sin bulbo)

Pilotes Franki de densificación.-
Los pilotes Franki de densificación son utilizados para el
mejoramiento de suelos de cimentación, con el fin de incrementar su
resistencia y permitir la utilización de cimentaciones superficiales
convencionales, sin necesidad de recurrir a cimentaciones
profundas.
Su construcción se lleva a cabo con el mismo procedimiento
utilizado para el pilote Franki estándar, con la diferencia que en
lugar de emplear concreto en la confección del fuste se utiliza grava
o arena, confirmando las llamadas “columnas de grava o arena”.
El mejoramiento en suelos granulares se consigue por la
compactación que producen el desplazamiento de suelo y la
vibración que ocurren durante la construcción del pilote. En suelos
cohesivos el mejoramiento se logra por el efecto combinado del
reforzamiento que significa la presencia de columnas densas de
grava o arena y la aceleración de la consolidación por el drenaje a
través de las mismas.

Procedimiento Franki de densificación

2.24 Pilotes Raymond
a) De sección constante.-
Consiste de un forro de acero corrugado helicoidal, que se clava por
medio de una mandril sólido introducido en su interior. El fondo del
forro está cerrado por medio de una plancha metálica soldada. Una
vez clavado el forro a su profundidad, se deja en el sitio y se rellena
con concreto. Al clavarse estos tubos corrugados en íntimo contacto
con el terreno, la resistencia desarrollada durante el clavado se
mantiene en la punta y lados del pilote. Además el forro protege al
concreto especialmente durante el tiempo del fraguado. Son
económicos, el clavado con mandril permite planchas livianas de
metal en los forros, eliminan uniones costosas, se pueden variar sus
largos fácilmente, el diámetro más usado es de 12” O.D.

b) De sección variable escalonada.-
Son secciones de diámetros variables que se pueden interconectar
entre sí, se construyen en secciones de 8, 12, 16, 24 pies de largo y
los diámetros varían en diez categorías empezando con el Nº 000 de
8 5/8” y terminando con la Nº 7 de 17 ¾” O.D. Se usan en todo tipo
de terrenos y pueden funcionar como pilotes de fricción o de
resistencia por la punta. Sólo se usa acero de refuerzo dentro del
concreto, cuando el concreto del pilote se encuentre en tensión bajo
las cargas combinadas que actúan sobre él.
c) De sección variable continua.- Es decir que empiezan con una
dimensión en la cabeza y disminuyen constantemente hasta llegar a
la punta, con un diámetro mínimo de 8”. Se clavan con mandriles de
expansión.
Se fabrican en secciones de 8 pies de largo, con plancha de espesor
liviano, corrugados, en esperil, reforzados interiormente con
alambre enrollado en forma de espiral para hacerlos más rígidos a
las presiones del terreno y mantener su forma, la punta de 8” de
diámetro está cerrada con plancha de acero soldada. El pilote se
adelgaza uniformemente en 1” cada 2 ½ pies. Se usan
principalmente como pilotes de fricción.

Pilotes cilíndricos Raymond.-
Para usos especiales, de concreto pretensionados, de forma circular,
huecos. Tienen gran resistencia a cargas axiales y de flexión. Las
medidas estándar son: los de 36” O.D. con espesor de concreto de
4” a 4 ½ ” y 8 a 16 cables para el pretensionado, y los de 54” O.D.
con 4 ½” a 5” de espesor con 12 a 24 cables.
2.25 Pilotes Guild.- (C.L. Guild Construction Co.)
Son semejantes a los Raymond. Se hacen de sección constante, de
acero corrugado helicoidal, de diámetro 10” 12” y 14” con plancha
soldada en el fondo.
Se clavan con mandril de expansión, que está construido en
secciones y cuando está desinflado se introduce en el tubo y al
expandirlo se ajusta fuertemente contra sus paredes formando así
una sola unidad de clavado, luego se rellenan con concreto. El límite
práctico de este sistema es 80 pies de profundidad.

2.26 “Beneto Piles”.- (Waddington & Son Ltda. London)
Se colocan con el equipo especial tipo EDF-55 que pesa 34 Ton. se
transportan en remolques especiales horizontalmente y se levantan a su
posición de trabajo por control hidráulico.
Los forros para perforar son de tipo especial, con filos cortantes y para
su penetración se les da movimiento de rotación y de caída. Después
de llegar a su profundidad se les rellena de concreto, levantando y
rotando el forro, en forma tal que el pilote resultante tiene su superficie
rugosa aumentando su fricción.
Se pueden colocar hasta a 15º con la vertical.
Los diámetros usados son de 1.00 m, 890 mm y 670 mm. se clavan
hasta profundidades de 90 pies, y con cargas de diseño hasta 387 Ton.

2.27 “West Shell Piling”.-
Consiste el sistema en pilotes formados por secciones
prefabricadas de concreto armado, cilíndricas, huecas, en
largos de 3 pies y diámetros exteriores entre 14 ½” y 24”.
Cada sección tiene un rebajo para recibir una banda
metálica que los une para formar el pilote, la sección
inferior lleva punta sólida de concreto.
Se clavan las secciones por medio de un mandril interior
de acero que transmite la carga del martillo clavador en
toda su longitud. Llegando a su profundidad, se saca el
mandril y se rellena el interior con concreto armado. Los
pilotes de 24” resisten hasta cargas de 200 Ton.

2.28 Pilotes pre-fabricados,
pretensionados.-
Se empezaron a usar en 1949. Pueden ser sólidos o huecos. Son más
livianos y duraderos que los pilotes convencionales de concreto.
Manteniendo el concreto comprimido, se evitan rajaduras durante su
manipuleo y clavado. Sus ventajas principales son: Resisten a clavados
más intensos, indestructibles en agua de mar por ausencia de rajaduras,
mayor capacidad como columnas.
Tienen mucho mayor momento de inercia debido a que toda el área
contribuye por estar todo el concreto en compresión, esto tiene mucho
valor si la capacidad depende del radio de esbeltez.

2.29 Pilotes de concreto-comprimido Mac Arthur.-
Es un pilote que se puede colocar en cualquier suelo que permita ser
puesto bajo presión. En suelos de baja resistencia, debe ponerse una
cubierta. Los estratos de arena movediza fluida contenidos por un
estrato seco no darán problemas.
Se construye en diámetros de 14 a 24 pulgadas y de largo hasta 60’.
Método de construcción.
a) El aparato del pilote consiste en una cubierta y un núcleo. El fondo del
núcleo es de un tamaño que permita que la cubierta cierre
completamente cuando el núcleo se inserta en él.
El núcleo y la cubierta juntos se impulsan en el suelo hasta que se
obtenga la penetración requerida.
b) El núcleo es removido y la cubierta se llena con un concreto de
agregado grueso.
c) El núcleo se remplaza en la cubierta y está en contacto con el
concreto. La cubierta se retira, dejando el peso del martillo sobre el
concreto.

2.30 Pilotes de concreto comprimido con base de hongo.-
Es un pilote que tiene la particularidad de poder apoyar en estratos de
poco espesor y de resistencia alta. El efecto hongo-base es de una
zapata que se asegura un asimiento firme en un estrato delgado.
Si el estrato duro y delgado se encuentra a poca profundidad los
pilotes serían cortos y muy económicos.
La forma del hongo-base puede ser variada de acuerdo a las
condiciones del suelo.
La resistencia en el proceso es una medida de la capacidad de carga en
los suelos menos cohesivos, esto lo conseguimos cuando impulsamos
a través del concreto fresco depositado en la base del hongo.
Método de construcción
a) El aparato del pilote consiste en una cubierta y un núcleo. El fondo del
núcleo es de un tamaño que permita que la cubierta cierre
completamente cuando el núcleo se inserta en él. El núcleo y
embalando juntos se manejan en la tierra hasta que se obtenga la
penetración requerida.
b) Una carga de concreto se deposita en la cubierta.
c) El núcleo es reemplazado en la cubierta en contacto con el concreto y
la cubierta es incorporada para encontrar el núcleo.

d) El núcleo y la cubierta son reducidos a través del concreto
depositado.
e) El núcleo es retirado y la cubierta llenada de concreto. El núcleo es
reemplazado en contracto con el concreto.
f) La cubierta es removida alejando la cubierta por encima del núcleo
de una manera tal que asegurará un eje de concreto continuo por la
presión positiva.

2.31 Pilotes de pedestal de concreto comprimido Mac Arthur.-
Estos pilotes son ventajosos donde los estratos de soporte tienen
espesores limitados, permite profundidades económicas.
Cuando el estrato de soporte es de piedra o las piedras son agudas
inclinadas el pedestal se ancla mejor y asegura un asimiento firme.
También pueden usarse pilotes muy cortos para consolidar un estrato
el cual está bajo una superficie de material pobre.
El diámetro más grande manejado es de 16 pulg. y es más usual es de
14 pulg.
Método de construcción
a) El pilote consiste de una cubierta y un núcleo, el extremo más bajo del
núcleo es vaciado con el fondo de la cubierta, y al final hecho plano.
Un pie de pressed-steel es usado donde necesario para prevenir el
ingreso de agua agua-productivas o la entrada de materia que podría
forzarse por otra parte en la cubierta a través de la presión de la parte
de atrás de la tierra cuando el núcleo está alejado. El núcleo y la
cubierta se conduces en la tierra hasta que a penetración requerida sea
obtenida.
b) El núcleo es alejado y una carga de concreto se deja caer al fondo de la
cubierta.

c) El núcleo es reemplazado en la cubierta y la cubierta es tirada de 18
pulg. a 4 pies con la presión del núcleo y martillo que permanecen en
el concreto (aproximadamente 7 toneladas).
d) La carga de concreto se apisona fuerte.
e) El núcleo es alejado y la cubierta llenada del concreto. El núcleo se
reemplaza en el contacto con el concreto.
f) La cubierta se retira firmemente mientras el concreto está bajo la
presión del peso del martillo y el núcleo.

2.31 Pilotes de concreto simple
Este tipo de pilotes pueden ser hincados a través de suelos suaves o
duros. El cabezal de concreto fuerza al pilote a salir mientras que el
tubo es introducido. El suelo debe ser lo suficientemente firme para
que se pueda formar un buen molde para el concreto fresco después de
que el entubado o guía ha sido removido.
Diámetro ligeramente pequeño que el del interior de la carcasa debe
ser insertado después de vaciar el concreto.
La punta del entubado que se usa es sólida y dejada en el sitio, como se
muestra en la figura; pero, algunas veces, si el suelo es firme par que
entubado pueda pararse, una punta de palanca es usada para ser puesta
en la guía o entubado y la abertura superior es retirada junto con ella.

Resulta difícil cerciorarse si es que el suelo se desmorona y pueda caer
dentro del hoyo en la parte más honda del mismo. Para prevenir esto,
se debe insertar una caja de refuerzo. Ocasionalmente, los pilotes son
insertados a través de la carcasa o tubo de colocación, en vez de vaciar
el concreto a través de estos. El método ilustrado es el método estándar
de colocación de pilotes de concreto simple.

Las cargas de trabajo para los pilotes simples británicos ha sido
recomendada por los fabricantes como de 40 45 toneladas largas para
un diámetro de 16 pulgadas y de 55 o 60 toneladas largas para
diámetros de 18 pulgadas cuando se dan 4 golpes o equivalentemente,
cuando se produce una penetración de 5/8”.
Tipos:
a) Pilotes simples compactados.-
Son similares a los estándar, con la diferencia de uqe estos posee un
casquillo suelto colocado alrededor de la parte más baja el tubo de
hincado y un collar de resortes
b) Pilotes simples de bulbo.-
Pueden ser formados con el método estándar o el de compactación. Un
mandril largo y pesado trabajando dentro del tubo es usado durante el
retiro del tubo para comprimir el concreto y llevarlo de esta manera a
la parte más honda de tal manera que se forme un bulbo. La punta del
tubo puede dejarse en el lugar donde se le colocó. Cuando la
resistencia al hincado es inadecuada, el bulbo debe hacerse alargado
para proveer al pilote u buen soporte.

2.32 PILOTES EXPRESS FRANCESES
Estos pilotes son formados colocando un tubo de acero de 18” de
diámetro para la colocación. La parte baja es cubierta con una punta
sólida o con hojas de metal. Se coloca una caja de refuerzo y el tubo es
llenado con concreto. Mientras se vacía el concreto, un miembro de
hincado y el martillo so usados para compactar el concreto por debajo
del tubo. El diámetro del pilote puede aumentarse de esta manera y
puede formarse un bulbo en la parte más honda. Seguidamente, se
vacía una cierta cantidad de concreto, se levanta el tubo y se repite la
operación, produciendo de esta manera un pilote con diámetro variable
de acuerdo al estrato en el cual se encuentra.
Estos pilotes son normalizados y controlados por empresas poseedoras
de patentes.

2.33 VIBRO-PILOTES
Estos pilotes son ideales cuando el suelo no es tan suave de manera
que se produce una cierta resistencia al fluido del concreto. Es
particularmente aconsejable su uso cuando el suelo presenta baja
capacidad de perforación pero posee a la vez una consistencia tal que
presenta resistencia al flujo del concreto para profundidades
considerables. La base posee un anillo alargado que disminuye la
resistencia friccional durante el hincado del pilote. Se utiliza acero de
refuerzo.
Método de conformado
Un tubo de acero con una zapata de acero que pose un tamaño
ligeramente mayor se coloca a la profundidad requerida. El tubo es
llenado con concreto y conectado al martillo por nexos extractores. La
extracción del tubo y el cimiento del pilote son efectuados por el
martillo: cada golpe hacia arriba es seguido por un golpe hacia abajo.
Durante la ejecución del golpeteo hacia abajo, la fricción del tubo
sobre el concreto acomoda a este último. El eje de concreto así
terminado, presenta una superficie corrugada.

Estos pilotes son usados extensivamente en Europa y en las Islas
Británicas y son normalizados por la British Steel Piling Co., Ltd.

2.34 PILOTES RIDLEY
Se forman por el hincado de un tubo de acero pesado con
una zapata y parcialmente llenado con lechadas de
cemento o grout. Un pilote de concreto prevaciado con
hombreras es colocado a través del tubo. El tubo es sacado
lentamente, mientras la presión sobre el pilote prevaciado
causa que la hombrera sobre el pilote de concreto fuerce al
concreto fresco a salir lateralmente.

2.35 PILOTES DE CONCRETO
ENCAJONADOS FABRICADOS IN-SITU
Se usan cuando se requiere soporte en los costados del agujero
realizado mientras se vacía el concreto. Se utiliza una caja pesada
exterior la cual es colocada en su sitio con el martillo y luego se
introduce una carcasa permanente ligera. La caja exterior es luego
extraída y vuelta a usar. El interior de la carcasa debe ser
inspeccionado. Cuando el suelo es tan suave tal que se puede disponer
este tipo de pilotes, el sopote lateral deberá ser pequeño y se debe
considerar una acción de columna. Esto podrá requerir de refuerzo,
aunque rara vez es necesario usarse en la cuantiosa cantidad de pilotes
verticales que se encuentran debajo de las construcciones. Cuando se
utiliza refuerzo pesado, algunas veces la carcasa ligera puede ser
remplazada para ser aprovechada como un tubo de acero a prueba de
agua.

Los pilotes encajonados no necesitan espacio para ser almacenados y
el corte de la longitud en exceso o la construcción de pilotes cortos no
se hacen a menudo dado que se pueden fabricar a la medida requerida.
No requieren además de manipuleo especial de equipos y no están
sujetos a daños por manipuleo. El concreto no está sujeto a daños por
el hincado de pilotes adyacentes al mismo.
Este tipo de pilotes se usa cuando el suelo es muy suave y blando o
donde el suelo presenta dificultad para comprimirse y como en
consecuencia de ello, pudiere causar deformaciones sobre un pilote sin
cajón.
Pueden ser hechos en varios diámetros de 12” a 20” y la longitud
límite de estos está alrededor de los 75 pies.
Método de conformado
El aparato consiste de una tubería guía y un núcleo. La parte baja del
núcleo es de una medida cercana a la de la caja para que luego esta
pueda ser insertada sobre el núcleo. El núcleo y la caja son hincados
juntos en el suelo hasta llegar a la profundidad requerida. El núcleo es
removido y se inserta una carcasa de pilote en la caja guía. La carcasa
se introduce con el propósito de contener al concreto antes de
colocarlo. Esta carcasa debe ser de un material liviano y puede ser lisa,
corrugada, riberteada o con pequeñas hendiduras.

El núcleo es reemplazado dentro de la caja en contacto con la parte alta
de la carcasa. El martillo es asegurado hasta que se fije la posición del
núcleo. El collar inferior es jalado hacia el collar superior. Esto causa
el retiro de la caja mientras que la carcasa es sostenida para que el
pilote recién formado no se vea afectado por los movimientos de la
caja guía.

2.36 PILOTES DE CONCRETO CON
PEDESTAL
Este tipo de pilote es colocado en suelos, demasiado sueltos para permitir el
uso de un pilote en compresión, que cubren un estrato que puede desarrollar
un adecuado soporte, proporcionado que la carga pueda ser repartida en
cualquier lugar. Esta base de columna sirve para distribuir la carga dentro de
un gran área que de otra manera sería el casco.
Este tipo puede ser útil en superficies rocosas saturadas. El concreto es
dirigido por el agujero del pilote hasta la superficie de la roca. Evitando las
presiones inusuales (que podrían ser conducidas en un tipo de pilote donde la
punta descansa sobre la superficie de la roca) y resultando en menor
posibilidad de cubrir la superficie por los ángulos.
Proceso constructivo
a) El mecanismo del pilote consiste en una cubierta y un centro. El fondo del
centro. El fondo del centro es de un tamaño, que cierra la cubierta
completamente cuando el centro se inserta en él. El centro y la cubierta se
encuentran en la tierra hasta cuando se obtiene la penetración requerida.
b) El centro es removido y se deposita concreto en la cubierta.
c) El centro se reemplaza en la cubierta en contacto con el concreto y la cubierta
es incorporada sobre el centro.
d) El centro y la cubierta se mueven de nuevo abajo a través del concreto
previamente depositado.

e) El centro está alejado y la cubierta se queda como una cáscara arrugada. El
centro se reemplaza en la cubierta en el contacto con la parte superior de la
cáscara. El martillo baja una y otra vez para que la posición del centro se
arregle.
f) Cuando el concreto llene la cáscara, se retira la cubierta, o la cáscara puede
llenarse antes de la cubierta se retire.

2.37 FORMA DE PILOTES DE PEDESTAL
DE CONCRETO REFORZADO
Este tipo de igual que la forma de pilotes de concreto de pedestal, con
adición de una malla de refuerzo que se pone en la cáscara antes de
vaciar el concreto.
2.38 PILOTES TUBULARES
Pilotes tubulares con puntas sólidas de acero
Este tipo de pilote es económico donde las cargas concentradas tienen
que ser llevadas a través de agua y suelo hacia roca, con tal que la
profundidad a la roca no exceda de 30 a 40 pies, o donde muy pocos
pilotes sean requeridos y el costo de instalación para hincar pilotes de
concreto pudiera ser excesivo.

Este tipo puede usarse ventajosamente para apuntalamiento o para
soportar cargas en sótanos donde tales cimentaciones no fueron
provistas cuando el edificio fue construido, ya que puede ser formado
desde secciones cortas requiriendo pequeña altura de paso para el
hincado. Secciones tan cortas como de 2 pies han sido usadas,
permitiendo maniobrar el martillo para ser ejecutados en alturas de
paso de 5 pies o menos.
Método de colocado:
a) Se coloca la punta de hierro colado en el terreno y luego se coloca un
tubo de acero sobre dicha punta. El tubo y la punta se llevan al terreno.
b) Una manga transportadora encaja la primera sección de tubo y una
segunda sección del tubo es unida a la primera. El apilado es
continuado, con tantas secciones añadidas continuamente como sean
requeridas para alcanzar el estrato final.
c) El pilote se corta a la medida requerida para luego taponarlo y llenarlo
de concreto. Si el esfuerzo sobrepasa los 1000psi en la sección
transversal, el tubo se prolonga sobre la altura de corte hasta que la
interfase entre la capa de concreto y el tubo de acero librará la carga
aplicada por el tubo de acero hacia la cabeza; o se coloca una plancha
de acero en la cabeza del tubo.

Los tubos usados para pilotes son aquellos sin soldadura, soldado en
espiral o soldado con traslape. Para un colocado del pilote difícil o
incierto o donde pueda encontrarse obstáculos, se recomienda el uso
de tubos sin soldadura o soldados en espiral.

Los empalmes se pueden hacer entre las secciones del tubo. Las fundas
interiores que tienen un hincado ajustado, con un borde extendido
entre la sección del tubo, son utilizadas por algunos ingenieros.
Aplicando una cantidad pequeña de cemento bituminoso o compuesto
en el exterior del anillo antes del hincado, se obtiene un empalme
hermético.
Otros ingenieros sueldan el tubo, usando correas para dirigir las
secciones y para proporcionarles más fuerza al empalme soldado. Si
las dos secciones pueden ser soldadas juntas antes del hincado, una
buena manera de asegurar la alineación es formar una pirámide de tres
tubos horizontales, el tubo superior que es rotado para la soldadura. La
soldadura debe ser hecha clavando con tachuelas enfrente de la
primera punta y entonces haciendo enfrente de secciones, para evitar la
distorsión de la alineación.

Se prefiere la soldadura eléctrica blindada. Cuando la pared del tubo es
más fina de ¼ pulg, la soldadura se debe hacer contra un anillo de
reserva que entre en el tubo flojamente, no sujetada, y simplemente
permite la fusión completa sin la posibilidad de quemarse. Otro
método es obtener el anillo de reserva del propio tubo, cortando con el
soplete un círculo de 2 pulg de ancho del extremo del tubo,
disminuyendo su circunferencia quitando una suficiente cantidad para
permitir que el anillo se deslice dentro del extremo de tubo, y la
soldadura de tachuela en la posición con cerca de 1 pulg de
proyección. Con paredes de ¼ pulg y más pesado, un anillo de forro no
es necesariamente usado. A veces las abrazaderas de rápida apertura
están provistas de tres ventanas a través de os cuales la soldadura de
tachuela se pueda hacer antes de quitar la abrazadera y soldando el
ensamble circular.

2.39 CAISSONES, TIPO DE PILOTES Y DE
CAISSONES
Pilotes Caissones
Existen varios tipos de cimentaciones, las cuales pueden llamarse
pilotes caisson, desde que ellos presentan características de ambos:
caissones y pilotes.
Perforación en Caisones
Este tipo es una mezcla, confinada, firme al fin de la columna que
termina en la cavidad de una roca en la que a carga es entregada por
soporte directo y fijación al macizo rocoso. Debido a estas
características, es posible soportar cargas pesadas con una pequeña
sección de la columna, y alcanzar profundidades considerables.
Numerosas instalaciones de 100 a 140 pies de largo han sido hechas.
Las profundidades comúnmente pueden ser alcanzadas a menos costo
y con una velocidad mayor que para caissones neumáticos.

Es posible pasar a través de piedras grandes que detendrían los pilotes
hincados. Los diámetros son pequeños comparados con los caissones
que no tienen núcleos de acero. El uso de núcleos H o reforzados es
posible debido a la deposición de la carga del núcleo por fijación en el
concreto y desde allí en la roca en fijación, evitando así de otra manera
la gran intensidad de carga sobre la roca. Si la carga es demasiado
pequeña para requerir de un núcleo de altura llena, la carga trasmitida
por la armadura de acero puede transferirse a la punta del núcleo
proyectando la distancia necesaria de fijación desde la cavidad de la
roca, después que el suelo es removido y no desplazado, estos
caissones pueden ser puestos cerca de estructuras existentes. Las
armaduras son comúnmente de 24 o 30 pulgadas de diámetro, y están
provistos de bordes de cizalladura con acero de alto porcentaje de
carbón. El peso de acero con núcleo H puede oscilar desde ser ligeros
hasta tener varios ciento libras por pie de longitud. La exactitud en la
alineación e inclinación ha sido excelente. La profundidad de la
cavidad de la roca depende del apoyo y el esfuerzo cortante de la roca,
usando un factor de seguridad razonable.

La profundidad de la cavidad requerida para transferir a carga en la
roca puede ser calculada por la siguiente fórmula, recomendada por la
Corporación de Excavaciones en Caissones.
Profundidad de la cavidad pulg = (R-0.35f`cAc)/(0.05f`cCs)
Donde Cs: circunferencia del interior de la armadura del caisson (en
pulgadas).
En trabajos diseñados y construidos a la fecha, se ha usado un esfuerzo
de fijación de 200psi sobre la periferia de las paredes de la cavidad de
la roca. El valor del esfuerzo cortante de la roca puede calcularse
fácilmente, inyectando lechada entre el núcleo H y la cavidad de la
roca pero no llenando el remanente del caisson con concreto, y
levantándolo.
La armadura de acero es contada cuando lleva su parte de la carga,
aunque es comúnmente aconsejable descontar una cantidad por
corrosión de 1/16 pulg. Concreto de alta resistencia es usado
generalmente.

Método de formación:
a) Para mantener la alineación, una plantilla pesada de madera es
frecuentemente enterrada 1 o 2 pies por debajo del terreno. Una
porción de la armadura se conduce (comúnmente a una profundidad de
60 a 70 pies), impulsada a chorro si es necesario. El material dentro del
tubo es limpiado hacia fuera por chorreo, usando un escardillo,
bombeo de arena, soplo con chorros de aire, o removiendo el núcleo, y
las secciones de armadura agregadas y soldadas como sea necesario,
usando articulaciones de cabo y exteriormente mangas soldadas de
plato de 12 pulg. Arenas limosas y lodos son fácilmente removidos por
chorreo y bombeado de arena. Cuando existen estratos duros, un
taladro muerde varias pulgadas menos en diámetro que cuando el
caisson es trabajado arriba y abajo, y el material es chorreado o tirado.
Las piedras pequeñas son superadas fácilmente por introducción de un
taladro de revolución y el uso de un escardillo por un tiempo corto. Las
piedras pesadas han sido perforadas por los mismos medios, y una
carga de dinamita usada para destrozar la obstrucción en pedazos
menores que 8 pulg., las cuales pueden ser entonces removidas por un
balde sumergible. La arcilla puede ser quitada por removiendo el
núcleo hacia fuera con un cilindro de sección corta, y soplando hacia
fuera el tapón sobre el terreno.

b) La armadura es conducida al macizo rocoso, y la arcilla se bate
arriba por los taladros de revolución y removida a la roca.
c) El taladro de revolución se perfora de 1 a 2 pies en la roca y la
armadura se condice abajo desde 6 a 24 pulgadas para asentar en la
roca y sellar cualquier flujo de agua.
d) La perforación de revolución se continúa hasta la profundidad total
de la cavidad de la roca, la cual es entonces limpiada afuera, lavada,
e inspeccionada por un hombre bajado dentro de la cavidad. En el
caso de escape de gases naturales, el aire puede ser forzado, y una
lámpara de minero o una máscara de oxígeno puede usarse.
e) Unos pocos pies de lechada de concreto se ponen en el fondo de la
cavidad de la roca y el núcleo se coloca ahí, o también la lechada se
pone después de que el núcleo es asentado. Si es necesario terminar
el caisson en humedad, suficiente lechada es colocada en el fondo
bajo la carga total de agua, por medio de un balde de descarga de
fondo, para llenar la cavidad y extender alrededor de 3 pies por
encima de la armadura, después de lo cual el núcleo de acero es
insertado y la lechada permitida asentarse por varios días. Entonces
el caisson se bombea afuera.
La lechada es llevada hasta un punto varios pies por encima de la
cavidad de la roca por dentro de la armadura, después de lo cual la
armadura está llena de concreto.

f) La lechada es llevada
hasta un punto varios
pies por encima de la
cavidad de la roca por
dentro de la armadura,
después de lo cual la
armadura está llena de
concreto.
Cargas de una
magnitud de 1500
toneladas son
transmitidas fácilmente
por este método. Estos
pilotes caissones son
controlados e
instalados por la
Corporación de
Excavaciones en
Caissones.

La patente de Pilotes de Presión
Este tipo de pilotes puede ser instalado donde el espacio sobre la
cabeza es limitado, y cercano a estructuras adyacentes. Se usa
frecuentemente para apuntalamiento.
Estos pilotes son formados por el hundimiento de tubos de 12 pulgadas
de diámetro en el terreno, prácticamente por su peso propio, mientras
se excava el suelo por métodos bien sostenidos. Una ampliación es
frecuentemente hecha en el suelo en el pie. El refuerzo es colocado
entonces. El agua del terreno es conducida afuera cerrando la parte
superior y aplicando aire comprimido. La lechada de cemento es
admitida a través del casquete y usada para formar el pedestal;
entonces el concreto es introducido y forzado en el suelo mientras el
tubo es levantado gradualmente por la presión de aire. El fondo de
tubo es mantenido por debajo del tope del concreto en todo momento
y la presión de aire se reduce a medida que el tubo asciende, para
evitar engrandecimiento de la columna de concreto cerca del tope. Los
collares de concreto son forzados afuera hasta donde se encuentren
estratos más suaves.
Es posible instalar este pilote en un… para la instalación bajo el agua,
se usan bloqueadores de aire.

Pilotes de concreto a presión
Estos pilotes pueden instalarse en espacios muy limitados, aún por
debajo de estructuras existentes y dentro de sótanos donde solamente
bajos espacios sobre las cabezas son disponibles, puesto que no se
necesita ninguno equipo engorroso. La instalación de estos pilotes es
silenciosa, y también se hace sin la vibración o la perturbación del
terreno adyacente a las estructuras existentes.
Estos pilotes se forman por hundimiento de un casing de acero en el
terreno por descenso simple y ordinario por métodos de buen
hundimiento, o por chorreo, izamiento con grúa o otros medios. Este
casing, que es retirado gradualmente por contrapresión a medida de
cómo progresa el trabajo del concreto, se cierra en la cima por una
cabeza hermética de presión teniendo las conexiones necesarias para el
aire y los tubos de concreto y medidores de presión. El concreto es
inyectado mediante la línea de alimentación al fondo de la cobertura
después de que el agua del suelo ha sido expulsada por la presión de
aire. El casing se retira gradualmente a medida de cómo progresa el
concreto. La presión ocasiona que el concreto se expanda en el espacio
libre anulado con tal fuerza que los pandeos irregulares se forman
adondequiera que la presión exceda la resistencia del terreno. Esto
provee una presión uniforme de contacto con el suelo e incrementa la
capacidad portante.

• Pilotes de hasta 30 pulgadas
de diámetro y 100 pies de
largo han sido usados. No
hay longitud límite, estas
pueden instalarse en una
masa u horizontalmente. Los
pilotes se han puesto en
arenas movedizas, arcillas
suaves, suelos orgánicos
(cieno), y otros estratos de
suelos difíciles, y muchos se
han construido en corrientes
de aguas profundas desde
barcazas en las cuales
equipos y materiales de
construcción ligeros y
flexibles fueron llevados.
Refuerzo de barras, mallas,
formas, o rieles pueden
usarse. La resistencia a la
fricción puede ser
determinada a partir de la
presión de aire usada.

2.40 Caissones Rotinoff
Estos son formados conduciendo en una cavidad un pilote de concreto
de gran diámetro con un martillo pesado especialmente construido. Los
estratos superiores son disparados fuera por medio del aire comprimido
que es soplado al pie del eje del hueco; a través de las últimas pocas
yardas de arena compactada el pilote es hincado sin disparo, así se va
formando una bombilla consolidada bajo la punta parecido a la que se
forma bajo una pila sólida, a fin de obtener mayor capacidad portante
que aquella dada por no caissones guiados. En lo alto del caisson, para
la operación de impulsión, se pone un aparato pesado de acero que
contiene casquete protector, martillo, y tubo de descarga para el suelo.
El martillo se compone de varios anillos arreglados alrededor del tubo
de descarga y soportado por gatos de aire comprimido con un golpe
máximo de 0.35 pulg. Comprimiendo y agotando, el aire mueve el
martillo arriba y abajo alrededor de veinte veces por minuto. El peso
de martillo es favorecido por las condiciones del suelo, y el impulso
comienza con un pequeño peso, el cual se aumenta gradualmente.
Cargas de prueba muy grandes han sido llevadas.

Pilotes Caissones Gow
Estos pilotes son útiles en dispersar las cargas pesadas sobre el estrato
portante seleccionado. Esta dispersión al exterior permitirá también
que la carga sea levada sobre un estrato firme bastante delgado encima
de un estrato mas pobre para obtener el valor de su capacidad
repartidora de carga, proveyendo que los sedimentos sean esperados a
partir de que el estrato más suave subyacente esté dentro de límites
permisibles. Después que os casing son instalados en secciones cortas,
ellos pueden ponerse debajo en espacios de cabeza limitados y pueden
usarse para apuntalamiento. Ellos pueden ser usados únicamente
cuando el estrato inferior es suficientemente firme y libre de que el
agua del suelo permita a un hombre excavar la campana.

Método de formación:
a) Un foso poco profundo es excavado.
b) El casing cilíndrico superior es conducido debajo de este foso, y el
suelo adentro es excavado.
c) Un segundo cilindro de alrededor de 2 pulgadas menos de diámetro
que el primero se pone adentro y conducido abajo, y el suelo adentro
es excavado. Este proceso se repite hasta que el caisson alcanza toda la
profundidad, el cilindro más bajo llega a ser del diámetro especificado
del eje. El cilindro más bajo es conducido hasta el estrato final portante
para sellar fuera.
d) Donde sea necesario aumentar el área portadora, el suelo por debajo
del fondo del cilindro se acampana hacia fuera por contacto.
e) La sección más baja se llena de concreto, y el cilindro más bajo se
retira mediante el cilindro superior.
f) Este proceso se repite hasta que el eje ha sido completado y todos los
cilindros retirados.

La excavación del eje puede hacerse mecánicamente, por una máquina
excavadora rotativa parecida a un gran perforadora de tubo hueco, en
arcillas por debajo del nivel de agua. Si se usa en arenas encima del
nivel del agua del terreno, debe agregarse agua. Puede usarse
únicamente en suelos que permanecerán para bastante anhelarán
periodos, pero puede ir a profundidades considerables. Este equipo se
llama excavadora rotatoria Gow y a veces ha sido conocida como la
máquina de Caza.

2.41 Pilotes Caissones del Oeste
Estos son caissones puestos por los métodos de hincado de pilotes,
teniendo las características y ventajas de ambos tipos de
cimentaciones, específicamente, poder de gran soporte, diámetro
relativamente grande, y la oportunidad de inspeccionar las
condiciones portantes en la base. Los diámetros oscilan desde 24 a 36
pulgadas. Cargas superiores a 400 toneladas pueden cargarse ya que
puede utilizarse el valor total de la compresión del concreto. Dado qe
le tubo es removido, puede resultar económico.
Método de formación
a) Un tubo caisson de acero pesado es hundido en la roca, las piedras
son rotas por un taladro de revolución.
b) Los materiales son removidos por bombeo de arean, baldes, etc, hasta
que el macizo rocoso quede expuesto.
c) Cuando se limpia el tubo se llena de concreto, o en seco o por.

d) El tubo se retira para re-usarlo.
e) Estos caissones son instalados por el Corporación de Cimentaciones
del Oeste.

PILOTES DE ACERO
2.50 Los pilotes metálicos se usan desde 1838, en forma de tubos de
fierro fundido, o ejes sólidos de fierro forjado con discos o alas de
tornillo que podían penetrar distancias cortas. El uso de secciones
estructurales de acero se empezó en 1900 con secciones “I” o
secciones fabricadas con ángulos y platinas, hasta que después de
1908 se llegó a la sección “H” que la experiencia ha demostrado ser
los mejores. Son muy convenientes para ser clavados en terrenos
duros y hasta roca blanda. Tienen las siguientes ventajas:
a) Se clavan en largos hasta de 200 pies; muy útiles en muelles con
gran profundidad de agua o a través de suelos blandos de mucho
espesor hasta encontrar terrenos soportantes.
b) Se pueden obtener en largos según las necesidades de obra.
c) Resisten clavados fuertes, especialmente cuando deben resistir por
fricción.

d) Capacidad de desarrollar Fran valor soportante, se pueden clavar
hasta el rechazo.
e) Bajo costo de clavado. Pocos empalmes, facilidad de prepararlos en
el taller, poder levantarlos de una sola vez reducen su costo de
clavado, el corte a su nivel final es sencillo y barato.
f) Las uniones desarrollan toda su resistencia a la compresión, y el
100% de la resistencia a la flexión se obtiene por soldadura.
g) Dado su pequeño desplazamiento del terreno al clavarlos, son los
únicos que se pueden clavar a su penetración deseada sin necesidad
de recurrir al jetting. Se pueden clavar muy próximos a estructuras
existentes ya que causan pequeños desplazamientos del terreno.
h) Tienen vida larga, que muchas veces excede a las de las estructuras
que soportan.
i) Donde se requiera resistir a grandes esfuerzos laterales, fuerzas de
terremotos, su resistencia a la flexión es de gran valor.
j) Requieren menos espacio para su transporte y almacenaje que los de
madera o concreto prefabricados.
k) Son fácilmente sacados para volverlos a usar.
l) Inmunidad a los ataques de los animales marinos, termitas y
podredumbre.

2.51 el material de los pilotes”H” debe ser de acuerdo con las
especificaciones ASTM A-7 y se obtienen en largos de acuerdo con las
necesidades de la obra.
Cuando se usan como pilotes de fricción en terrenos blandos, puede ser
necesario ponerles aditamentos laterales (lagging) de diferentes tipos
para aumentar su fricción lo más conveniente es adicionarles piezas de
madera empernadas al “alma” y en ciertos casos es necesario ponerles
también en las “alas”. También se usan planchas metálicas o pedazos
de sección “H” en vez de la madera.
El extremo de los pilotes “H” debe dejarse a escuadra y sin filo para su
clavado, si se les hace punta pueden desviarse al clavarlos al encontrar
alguna piedra grande o alguna obstrucción.
Cualquier perfil metálico simétrico puede clavarse como pilote, pero
debe de tenerse en cuenta que los pilotes “H” están fabricados de
forma tal, que el “alma” y las “alas” sean de igual espesor, en otros
perfiles generalmente las “alas” son más rígidas que el “alma” para
eficiencia a la flexión. En el agua o ubicaciones a la intemperie la vida
de los pilotes metálicos se acorta si el “alma” más delgada se corroe
más rápidamente.

Si los pilotes metálicos están expuestos a la intemperie o al agua deben
tomarse serias provisiones para si protección.
Los extremos superiores de los pilotes metálicos, especialmente
cuando estén empotrados en estructuras de concreto zapatas o vigas, se
terminan en planchas de apoyo que son de diferentes formas,
generalmente planchas planas con montantes de refuerzo.
Los empalmes pueden ser remachados, empernados o soldados. Los
empalmes soldados son los más eficaces y de mayor uso. Los
empalmes deben procurar ponerse en las caras interiores para evitar
hacer el hueco en le terreno al calvarlos, más grande que la sección del
pilote, perdiéndose así soporte lateral y soporte por fricción.
Las puntas de los pilotes pueden reforzarse poniéndoles planchas
soldadas para bajar la presión entre el área bruta del acero y la roca a
3000 a 6000 libras por pulgada cuadrada (esto en comparación con
esfuerzos a la compresión de 6000 a 18000 libras por pulgada
cuadrada encontrada para pequeños cubos de roca), y como dijimos
anteriormente la experiencia indica que se debe de dejar la punta a
escuadra con el pilote.
Si los pilotes de acero están expuestos a la intemperie o el agua, deben
tomarse serias precauciones para su protección. Los expuestos deben
ser protegidos por pinturas especiales, en los casos de muelles deben
ser forrados con concreto encima del nivel de la más baja marea. Un
método muy eficiente de protección es la “Protección Catódica”.

2.52 Tipos
Hay muchos tipos de pilotes metálicos, entre ellos podemos citar:
a) Bethlehem “H” Piles.- Se construyen con igual espesor de material en
el alma y las alas, de acero o con aleación de cobre, desde la sección
BP8 (de peso: 36 libras por pie, de 8” x 8” que se recomiendan para
cargas hasta de 48 Ton. a profundidades de 60 pies) a la BP14 (de 117
libras por pie, de 14” x 14” para cargas de 120 Ton a profundidades de
más de 125 pies).

b) Armco foundation products.- Tienen tres clases de pilotes:
 Tubos Armco.- De platinas de acero en forma helicoidal, con
plancha plana en su cabeza y punta cónica, se clavan con equipo
Standard, se fabrican en diámetros de 10” a 22” con espesores
de plancha de 0.141 a 0.500 por pulgada.
 Caissones Armco.- Son de igual tipo pero de diámetros entre 24”
y 36” con espesor de plancha de 0.500 de pulgada. Se usan para
soportar cargas mayores y en cimentaciones en roca.
 Tubos Hel-Cor.- Tubos livianos con corrugaciones helicoidales,
se clavan con mandriles internos de expansión. Se usan en
diámetros de 10 5/8” a 22 1/8” se rellenan con concreto.
c) Seamless Steel Pipe Piles.- (Nacional Tube Division)
Son tubos de acero sinc ostura de diámetro uniforme. Se fabrican
desde 8” de diámetro hasta 24”. Se clavan con equipo Standard.
Pueden ser de punta abierta o cerrada.

d) Rendez Foundation Colums.- Constan de dos secciones semi-
hexagonales, de acero rolado soldadas a todo lo largo para formar
un conjunto exagonal continuo. Se construye en tres tipos Nº3 de
13”x13” espesor de la plancha ½”, Nº4 de 16”x16” de 5/8” y Nº6 de
20”x20” espesor de 7/8” se han fabricado e instalado pilotes de este
tipo de hasta 110 pies de largo. Se suministran con extremos
abiertos o con zapatas en punta para terreno firmes.
e) South Dirham Pipe Piles.- Son tubos de acero de espesor ¼” a ¾”
en dimensiones de 30 a 40 pies de largo y diámetros de 16” a 30”
con punta cónica. Se calvan con equipo standard.
f) Monotube Piles (The Union Metal Manufacturing Co).- Son
tubos construidos con plancha acanalada (ondulada) que se calvan
sin necesitar mandril interior, y se llenan de concreto después de
instalados, terminan en punta. Se fabrican con aceros de 50000 psi a
la rotura y rolados en frío; en diámetros de 12” a 18” que pueden
recibir cargas de 40 a 60 toneladas. Se calvan con equipo standard,
se han instalado pilotes de este tipo hasta de 150 pies de largo. Se
unen en secciones por soldadura. Se fabrican también de tipo
telescópico o de diámetro variable de la cabeza a la punta. Se les
puede rellenar de concreto.

2.53 Pilotes de Fierro
Son pilotes de fierro fundido o fierro forjado, de espesores por lo
menos de 1”, que se usaban hace años y se les llenaba con concreto. Su
principal ventaja era su gran durabilidad, especialmente bajo agua,
actualmente su costo sería muy elevado. Sus principales desventajas,
es que deben ser clavados muy cuidadosamente, para hacer coincidir
los huecos necesarios para empalmar las uniones empernadas de sus
accesorios de amarre transversal, y de arriostramiento; la tendencia a
su rotura en los puntos de empalmes bajo el impacto de los buques y
los largos relativamente cortos que se pueden usar. Hay tres tipos
principales:
a) Tubos con brida en la parte inferior, la brida tiene un pequeño
hueco. Se hincan por presión de agua, también se usan con punta de
cono y hueco en el centro.
b) Pilotes de Disco. Son tubos de fierro fundido con una plancha de
diámetro mucho mayor en su parte baja. Pueden ser económicos para
trabajos livianos en arena. Se han colocado tubos de 9” con discos de
36” y de 12” con discos de 72”. Se hincan por jetting y hay que tener
mucho cuidado para que se mantengan a plomo y en su ubicación al
clavarlos.

c) Pilotes entornillados.- Son muy superiores a los tipo disco pues
causan menos perturbaciones. Pueden resistir grandes cargas y el
esfuerzo para sacarlos es considerable ya que se tiene que levantar
con él, un cono de terreno.
Consisten de un eje de fierro, de 3” a 10” de diámetro, teniendo a
sui extremo inferior una o dos vueltas de “alas” de tornillo de fierro
fundido de diámetro entre 1 ½ y 5 pies. Se entornillan en le
terreno por medio de cabrestantes, el tornillo penetra en casi toda
clase de terreno y puede desplazar piedras que no sean muy grandes,
es mas difícil de colocar en arena, muchas veces se ayuda la
penetración con jet, en la actualidad se diseñan pilotes de este tipo,
pero huecos, de acero en vez de fierro fundido para economizar
peso, y con aberturas en el fondo para ayudar al entornillado,
desplazando el terreno con agua a presión.

La Braithwaite Foundation Co. London, tiene pilotes de este sistema.
Constan de foros de acero corrugado de 1/8” de espesor, de diámetros
19”, 22” ó 42” que llevan en su parte baja “hélices” de concreto
armado, fierro fundido o acero de diámetros 6’-0” ó 10’-0”,
respectivamente y punta cónica.
Se instalan con maquinaria especial. Un mandril se fija a la hélice y
transmite el “entornillado” al pilote. Una vez llegado a su
profundidad requerida, se les rellena con concreto armado.
Se ha llegado a penetraciones de 90 pies, y cargas de trabajo de 350
Ton.

2.54 TIPOS DE PILOTES METALICOS
MAS EMPLEADOS

3.00 ANALISIS DEL CLAVADO DE
PILOTES
3.1 En una cimentación sobre pilotes, el elemento esencial no es sólo
el pilote, cuyas propiedades en su fabricación pueden ser muy bien
conocidas, sino el terreno donde transmitirá su carga, que por su
naturaleza variable y compleja se asume igual a lo obtenido en las
pruebas efectuadas en uno o más puntos, riesgo que debe tener en
cuenta el diseñador.
3.2 Debe tenerse presente que los resultados que se obtienen, ya sea
por pruebas de carga o por fórmulas de la resistencia de un pilote, no
se puede aplicar para un grupo de pilotes, ya que en muchos casos la
resistencia como grupo es mucho menor que la sima de la resistencia
de cada uno de los pilotes que forman el grupo tomando como unidad.

3.3 Se entiende como “Fórmula de clavado” una ecuación que trata de
dar la carga soportante de seguridad, o la carga límite, substituyendo
en ella ciertos valores o cantidades observados o medidas durante la
operación del clavado.
La experiencia ha probado que las fórmulas deben usarse con mucha
discreción y con conocimiento del trabajo a ejecutar, por eso no se
puede recomendar una fórmula en particular. Debido a los factores
variables e irregulares se han dado casos de diseños en que las cargas
de seguridad deducidas han hecho fallar las estructuras sobre la
cimentación y en otros casos se ha sub-estimado la capacidad
resistente de los pilotes ocasionando costos excesivos en la
cimentación.

3.4 Fórmula Básica
Consiste en la ecuación “La energía aplicada al pilote por el martillo
en le instante del golpe y el trabajo hecho en le pilote es decir la
distancia que el pilote se mueve permanentemente en el terreno bajo el
golpe del martillo multiplicada por la cantidad desconocida de la
ecuación que es la resistencia del terreno al penetración”.
• Esta simple relación se establece por:
Energía cinética del martillo: ½ mv²: Wh : Rd s.
En la cual: (m) es la masa del martillo, (V) es la velocidad del martillo
en el instante del golpe, (W) es el peso del martillo, (h) es la distancia
de la que cae el martillo, (Rd) es la resistencia en el terreno al
movimiento del pilote y (s) es la penetración por golpe.

Desgraciadamente en el clavado real la cosa se complica, es necesario
aplicar coeficientes y correcciones para compensar factores que
afectan los resultados. Se necesitan:
 Encontrar la energía realmente aplicada al pilote que parte de esta
energía se aplica a hacer penetrar el pilote y dar márgenes por las
diferentes clases de terrenos y las condiciones variables del clavado.
 La resistencia del terreno a la penetración del pilote se debe: al
desplazamiento del terreno a medida que avanza el pilote; a la
reducción del volumen de vacíos en el terreno adyacente al pilote y su
movimiento lateral, y al hecho de que el movimiento del pilote tomado
como unidad debe vencer la resistencia a la fricción entre el pilote y el
terreno.

3.5 Tipos de Fórmulas
Existen las fórmulas: Empíricas, Estáticas que igualan la resistencia
del terreno al valor soportante del pilote, y las dinámicas que igualan la
resistencia del terreno a la energía del golpe del martillo, determinando
así un valor soportante.
3.6 Formulas Dinámicas.-
La idea básica consiste en que la capacidad soportante es igual a la
fuerza dinámica del clavado (el peso del martillo por su golpe igual a
la resistencia del terreno al clavado por la penetración). La fórmula
más elemental se basa en el principio anterior, con factor de seguridad
8.
Luego se perfeccionaron las fórmulas introduciendo los “coeficientes
fijos” para compensar en algo los factores presentes y no expresados
en los términos variables de las fórmulas. (Engineering News,
Wellington, Vulcan, etc.)

Otras fórmulas tratan de cubrir las variables usando expresiones para la
eficiencia de la energía aplicada incluyendo el peso relativo del pilote
y del martillo (The Dutch, Ritter, etc.)
La fórmula de mayor aplicación y uso es la “Engineering Neews” que
se desarrolló para usarse en el calvado de pilotes de madera y con
martillos de caída.
La capacidad límite soportante Ru (considerada como la resistencia
límite al clavado) de cada pilote se podría obtener de la relación:
Ru s : Wr h si no hubieran pérdidas de energía de diferentes
fuentes (La fórmula completa de clavado de pilotes es “Energía
aplicada igual a trabajo útil más la suma de las pérdidas por impacto,
en el cabezal de clavado, en le pilote y en el terreno”).

• Para usar con martillos de caída o de simple
acción, la fórmula es:
3.6a
• Y para usar con martillo de doble acción,
diferencial a vapor o diesel es:
3.6b
Wp
Wr
xWp
e
Wr
x
C
C
C
a
h
Wr
f
e
Ru







2
)
3
2
1
(
2
1
_
_
:
Wp
Wr
xWp
e
Wr
x
C
C
C
a
En
ef
Ru





2
)
3
2
1
(
2
1
_
_
12
:

Significado de los símbolos:
 Ru: Capacidad límite de carga del pilote en libras antes de aplicar
ningún factor de seguridad (Considerada como la resistencia
límite al clavado):
 Wr: Peso de la masa que cae, en libras (Se obtiene de los catálogos de
los fabricantes de quipo de clavado).
 Wc: Peso del cuerpo del martillo, en libras, para martillos de doble
acción (de catálogos).
 En: Energía estimada del martillo por golpe, en pies-libras según los
catálogos de los fabricantes. Los martillos deben de funcionar a
la velocidad indicada en cada tipo, para su mayor eficiencia.
(Energía para martillos de doble acción: Suma de la energía
obtenida multiplicando e peso del émbolo por su carrera más el
producto del área del pistón por la presión de vapor en le martillo
con valor máximo igual a la suma de los pesos del émbolo y cuerpo
del martillo por la carrera del pistón).
 h: Altura libre de caída del martillo (para martillos de caída) en
pulgadas y carrera del pistón para martillos de simple y doble acción.
 ef: Eficiencia

Cuadro 3.61
Tipo de martillo o marca Acción % de eficiencia
Cualquier marca Caída libre 100
Accionado por cables y winches de fricción Caída libre 75
Mckierman-Terry Simple 85
Raymond Simple 80 a 85
Warrington-Vulcan Simple 75
Vulcan-California Doble 65
Mckierman-Terry SerieB Doble 85
Nacional y Union Doble 85
Mckierman-Terry 0 a 7 Doble 75
Martillos diferenciales de Vapor ------ 75
Martillos diesel ------ 100
Martillos BSP Semi automáticos Simple 80
• Wp: Peso del pilote en libras. Incluyendo el peso del cabezal de clavado,
cuerpo del martillo y puntas de acero si se usan.
• l: Largo del pilote en pulgadas, de la cabeza al centro de resistencia al
clavado.
• L: Largo del pilote en pies.
• e: Coeficiente de restitución

s: Penetración final del pilote (Usando el promedio de los últimos 5
golpes para martillos de caída y de los últimos 20 golpes para los
otros tipos; en pulgadas).
C1: Margen de compresión temporal para la cabeza del pilote, y cabezal
de clavado en pulgadas. (Ver tablas)
C2: Compresión temporal del pilote, en pulgadas. (Tablas)
C3: Tolerancia de compresión temporal del terreno, en pulgadas (Tablas)
0.80 Para amortiguadores de micarta.
0.55 Sin amortiguador.
0.50 Para amortiguador de roble.
0.40 Para masa de martillos de simple acción golpeando directamente en cabeza
de pilotes de concreto prefabricado.
0.25 Para amortiguadores de madera fresca clavando pilotes de tubos.
0.00 Para condiciones de cabezas deterioradas de pilotes de madera.

A: Promedio de la sección transversal del pilote en la cabeza y al centro
de resistencia la clavado en pulgadas cuadradas. En le caso de
pilotes de resistencia por la punta, el centro de resistencia está en
la punta.
E: Módulo de elasticidad del material del pilote.
pl: Esfuerzo por pulgada cuadrada en el amortiguador de clavado, o en la
cabeza del pilote, si no se usa amortiguador.
p2:Esfuerzo por pulgada cuadrada en la sección transversal promedio en
pilotes de madera o de concreto, o en el área de los forros de
pilotes tubulares de acero, o en el área promedio de mandriles,
o área neta de forros y núcleos por pilotes de concreto fabricados
en sitio.
pilote
del
cabeza
la
de
Area
Ru
pl
_
_
_
_
_
:

• p3: Esfuerzo por pulgada cuadrada en la proyección horizontal de la
punta del pilote, o en áreas agrandadas bajo pilote “H” (para pilotes
que apoyan por su punta y pilotes de sección constante).
• p3: Esfuerzo por pulgada cuadrada de un pilote a la altura del nivel
del terreno, en caso de pilotes de fricción aguzados.
A
Ru
p :
2
punta
la
de
Area
Ru
p
_
_
_
:
3
terreno
del
altura
la
a
bruta
Area
Ru
p
_
_
_
_
_
_
:
3

4.00 Selección del martillo apropiado
4.1 Las fórmulas dinámicas para clavar pilotes ayudan a la selección
del peso adecuado del martillo por usar ya que se puede deducir la
proporción de la energía que queda realmente para el clavado
descontando las pérdidas, para que el clavado sea eficiente y
económico las pérdidas deban ser lo menores posible.
4.2 Procedimiento general para escoger el tipo de pilote
el escoger el pilote para una cimentación se hace en sucesivas
soluciones, luego e analizan y verifican sus factores de seguridad y
asentamientos. No existen métodos únicos.
El siguiente procedimiento creo que es el mejor:

1. El estudio de suelos debe especificar la naturaleza de cada estrato,
grado de dureza y compresibilidad de cada estrato, sus espesores,
nivel de la napa freática; con esta información se escoge la forma de
transferencia de la carga al subsuelo, fricción de punta, o mixto.
2. De la transferencia de las cargas de la estructura y de las
características del subsuelo se elije el tipo de pilote, de acuerdo a la
carga de trabajo escogida y de las características estructurales del
pilote.
3. Se dimensiona el pilote y se hace el diseño estructural. Este diseño
debe tener en cuenta lo siguiente:
a) Como transmiten la carga a la estructura (compresión tracción y
fuerzas horizontales)
b) Solo para el caso que el pilote tenga un tramo libre y trabajo
como columna (puede ser aire o agua) ese tramo debe diseñarse
también como columna.
c) Esfuerzos producidos por izaje solo para pilotes de concreto
prefabricados.
d) Esfuerzos durante su colocado, es decir, los esfuerzos
producidos en el hincado; para tales efectos debe conocerse el
martillo clavador.

4. Después de los puntos 1, 2 y 3 de la carga de trabajo del pilote
tentativa, se calcula las cargas que puede soportar el suelo con las
fórmulas estáticas, o sea su resistencia del suelo por adherencia o
fricción en el área lateral del pilote y su capacidad de carga en la
punta.
 La fórmula estática nos permite encontrar la longitud del pilote
y un factor de seguridad apropiado.
 Tener en cuenta que para un pilote de punta, su longitud será
pasar todos los estratos blandos hasta el estrato duro (resistente)
donde deberá alcanzar el rechazo (esta parte de hincado se
calcula con fórmulas dinámicas) FORMULA DE HINCA.
5. Se calcula los asentamientos del suelo y se comparan con los
asentamientos tolerables por la estructura.
6. Repetir los pasos 2 al 5 hasta encontrar los factores de seguridad
adecuados y asentamientos menores tolerables.

5.0 FORMULA ESTATICA
5.1 Usos de la fórmula estática
Antes de poner la orden por los pilotes, es necesario considerar los
largos totales de empotramiento en estratos con resistencia de fricción,
y las capacidades de sustentación bajo el punto de vista de fricción, y
las capacidades de sustentación bajo el punto de vista de fricción,
deduciendo a resistencia en la punta del pilote, si existiera, para así
tener un chequeo preliminar de los largos de diseño de los pilotes. Del
examen de un gran número de resultados de récords de pilotes de
prueba, se obtienen tablas que dan el orden de magnitud de los valores
de fricción que pueden usarse en los estudios preliminares. También
existen tablas de valores experimentales de la cohesión y adherencia de
diferentes tipos de terrenos contra los pilotes. Debe tenerse gran
precaución en el uso de dichas tablas, y no hay sustituto a los pilotes
de prueba.

• La fórmula estática puede expresarse en la siguiente forma:
5.1
Donde:
fu Valor de la fricción límite, en libras por pie cuadrado.
Rt Cantidad de la carga límite que se asume llevada por la
punta del pilote en libras.
As Área de la superficie del pilote, actuando en fricción, en
pies cuadrados.
Ru Capacidad límite de carga del pilote en libras, antes de
aplicar ningún factor de seguridad (Considerada como la
resistencia límite al clavado).
As
Rt
Ru
fu



El porcentaje de la carga soportada por carga en la punta, varía con el
terreno, el pilote y el método de su clavado. Varía con la intensidad de la
carga, y puede no actuar si la carga no es suficientemente grande. La
arcilla dura puede proporcionar gran resistencia en la punta, y la arcilla
blanda, prácticamente ninguna.
Las siguientes fórmulas semi empíricas has sido presentadas:
Para pilotes redondos:
5.1a
para pilotes cuadrados:
5.1b
Donde:
rp Radio del pilote redondo, o la mitad del lado del pilote cuadrado,
en pies.
y Peso efectivo del terreno, en libras por pie cúbico.
Df Profundidad de la punta del pilote debajo de la superficie del
terreno en pies.
s
Df
r
Ny
r
y
Nq
Df
y
Nc
c
r
Ru p
p
p *
*
*
2
)
*
6
.
0
*
*
*
*
3
.
1
(
2







s
Df
r
Ny
r
y
Nq
Df
y
Nc
c
r
Ru p
p
p *
*
*
2
)
*
8
.
0
*
*
*
*
3
.
1
(
2








Nc Factores sin dimensiones de capacidad de resistencia,
dependientes del valor de Φ
Nq (Φ puede asumirse de por lo menos 30º en materiales sin
cohesión, a no ser que se
Ny determine otra cosa).
c Cohesión, en libras por pie cuadrado (El término 1.3Nc se
usa sólo en terrenos con cohesión)
s Esfuerzo cortante límite promedio del terreno, en libras por
pie cuadrado.

5.2 Fricción
Los valores de fricción dependen del tipo del terreno, profundidad,
grado de consolidación y de saturación, forma del pilote, cantidad de
compactación por el pilote, superficie y textura del pilote, y muchas
veces del tiempo transcurrido entre el clavado y la prueba. La
información en esta materia por publicaciones es muy escasa.
Los estratos superiores de terreno absorben las cargas menores, y
ninguna carga llega a los estratos inferiores o la punta del pilote hasta
que se hayan aplicado cargas fuertes, posiblemente mayores que las
cargas de trabajo. La duración de la carga es un factor en terrenos
cohesivos. Para el estudio de la fricción entre el terreno los pilotes es
esencial contar con perforaciones (borings) y muestras del terreno para
su examen.

5.3 Influencia del tipo de terreno en la fricción
Los valores unitarios de la fricción para un pilote en arena: aumenta
con la profundidad, en arena densa se puede encontrar el rechazo a
poca profundidad, en arena suelta se puede llegar a clavar los pilotes a
grandes distancias.
En arcilla floja: depende de las propiedades de la arcilla; en arena
suelta la resistencia por la punta es negligible, así como la resistencia
al clavado permanece casi constante con la profundidad, la fricción en
el pilote varía.
En limo suelto: es bajo durante el clavado, debido a la licuefacción,
pero después de unos días o semanas el limo aparentemente recupera
su valor de fricción.

El valor unitario de la fricción para un pilote en arcilla puede variar
grandemente para la misma clase de arcilla, dependiendo del método
usado en el clavado del pilote. El clavado puede haber remoldeado el
terreno en tal forma que se haya roto la estructura original y la arcilla
se haya vuelto más plástica alrededor del pilote, a no ser que el pilote
se haya colocado en una perforación don tubo de forro.
La presión hidrostática puede interferir por lo menos en forma
temporal la adherencia entre el pilote y el terreno. Se deduce que si un
determinado tipo de pilote ha sido probado a una fricción en un terreno
no significa que otro pilote en el mismo terreno pero colocado por otro
método resista la misma fricción.
5.4 Distribución de la fricción.-
Una idea de la distribución obtenida durante el clavado en diferentes
estratos se obtiene pasando los record de penetración pie a pie de
profundidad a resistencias al calvado por medio de las fórmulas (5.1ª)
o (5.1b) y efectuando los gráficos. Deduciendo la tolerancia por
resistencia en la punta del pilote, se puede determinar la capacidad de
fricción de cada estrato.

5.5 Fricción inicial y permanente.-
De la cantidad total de fricción, toda la que ocurre en arena y grava y
½ de la que ocurre en terrenos que contienen una apreciable cantidad
de arcilla y limo se pueden tomar como operativas durante el clavado y
por consiguiente incluirlas en la resistencia.
Los pilotes clavados en terrenos cohesivos, rompen la estructura del
terreno y por lo tanto pierden temporalmente su resistencia.
El escurrimiento que se produce alrededor de los pilotes clavados en
excavaciones llenas de agua, puede reducir el valor de la fricción a
menos del empuje hidrostático hacia arriba y los puede levantar. Una
vez reestablecido el balance hidrostático, la fricción puede actuar. Por
el reclavado o pruebas de carga se puede determinar la seguridad de la
estructura.

5.6 Textura superficial del pilote.-
El valor de la fricción varía grandemente en razón de la clase de
acabado que tiene la superficie del pilote; por ejemplo se ha observado
que en pilotes de concreto los prefabricados tenían sólo 1/6 del valor
de os fabricados en sitio, debido a los rugoso de sus uperficie (en los
fabricados en sitio) y las variaciones de su diámetro al colocar el
concreto a presión y encontrar terrenos de diferentes firmeza.
5.7 Forma del pilote.-
La forma del pilote afecta el valor de la fricción unitaria. Se ha
encontrado en pruebas en arcilla arenosa que el valor de fricción es
mayor por pie cuadrado para pilotes redondos que para cuadrados,
cuando el diámetro del pilote redondo es igual a la dimensión del lado
del cuadrado (La proporción aproximada es de 4 a 3). Las pruebas
también indican que los valores de la fricción aumentan con el
diámetro de los pilotes.

5.8 Forma cónica.-
La forma cónica de los pilotes aumenta la resistencia a la fricción. La
carga crea en el terreno reacciones horizontales y verticales durante el
clavado de los pilotes.
5.9 Orden del clavado.-
El clavado de pilotes en grupos puede afectar la resistencia debido a la
compactación del terreno, y debe anotarse en el reporte del inspector
del clavado.
5.10 Humedad del terreno.-
Puede perderse gran parte del valor de fricción en pilotes clavados en
terrenos secos en que por alguna razón (proximidad a ríos con
avenidas) se inunden subiendo el nivel de la capa de agua.

6.00 Factor de seguridad
6.1 Relación de la carga de trabajo, carga límite.-
Después de determinar la capacidad soportante límite, dicho calor debe
ser dividido por un factor de seguridad conveniente para obtener el
valor de carga de diseño de los pilotes.
Para las fórmulas (3.6a) y (3.6b) se toma el factor de 2 a 2 ½.
La Engineering News Formula incluye un factor de seguridad de 6.
Para la fricción estática se toma un factor de seguridad menor
(generalmente 1.5) y para las pruebas de carga, el factor más usado es
2.
6.2 Relación de la carga viva y carga muerta.-
A seleccionar el Factor de Seguridad debe tenerse presente la relación
entre los valores de las cargas vivas y muertas. Los códigos establecen
estos valores distinguiendo los casos de: muelles con cargas vivas
parciales (cargas debidas a grúas móviles, trenes, terremotos, etc.)

6.3 Pilotes en Grupos.-
En zapatas aisladas, el agrupamiento de los pilotes puede reducir los
valores por fricción por pilote (los pilotes de las esquinas tienen los
menores valores).
6.4 Efecto del cambio de las condiciones de terreno:
Movimiento lateral.- En los casos de terremotos, la oscilación hace
perder el contacto de la parte superior de los pilotes con el terreno
perdiendo fricción.
Vibración.- La vibración tiende a compactar los terrenos, produciendo
asentamientos.
Frecuencia Natural.- Existe una frecuencia natural de vibración en el
sistema terreno-pilote. En este punto la relación de penetración por
golpe es muchas veces mayor que si la frecuencia que se use en el
clavado es mayor o menor (Hay un margen entre 0.5 y 1.5 de la
frecuencia natural.

Existen Tablas de Frecuencia Natural para diferentes
terrenos que indican: El tipo de terreno, la frecuencia
natural en ciclos por segundo y la presión soportante de
seguridad en toneladas por pie cuadrado.
Ejemplos:
Arena grano medio 19.1 cps 1.05 Ton*sq. ft.
Arcilla húmeda 23.8 2.70
Arena uniforme, densa 24.1 3.25
Hormigón 28.1 4.90
Arcilla compacta 28.1 4.90
Caliza 30.0 5.2 26.25
Granito 40.0 10.50 105.00

12.0 Empalmes de pilotes
12.1 Pilotes de concreto:
Se pica el concreto sin destruir el refuerzo en una longitud suficiente
para tener traslape por adherencia.
Se coloca el nuevo refuerzo longitudinal y transversal.
Se encofra con madera, acero u otros elementos.
Se usa resinas epóxicas para pegar el concreto nuevo con el existente y
se vacía el nuevo concreto.
12.2 Pilotes de acero:
Se hacen por soldadura.
12.3 Pilotes pretensazos:
Se perfora huecos verticales, se ancla armadura convencional con
resinas epóxicas y se construye la parte adicional.

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