Clase 06 pilotes

UnidadN°03
CONSTRUCCIONESESPECIALESEN
CONCRETO
10
CLASE06: PILOTES

Agenda
11
de pilotes y
1. Generalidades
2. Definición
características
3. Usosmás comunes
4. Procedimiento de instalación
5. Sistemasde pilotes máscomunes

Logrodela Clase
12
El alumno al finalizar la clase deberá
tener los conocimientos básicos de lo
que significa el pilotaje en las
excavaciones profundas, las clases de
pilotes, sus usos y sistemas principales
existentes

Fundacionesen pilotes
13
https://www.youtube.com/watch?v=j6rn5EPGkpQ
https://www.youtube.com/watch?v=iwXZySLF07Q
https://www.youtube.com/watch?v=yyr3qQ5NySM

Generalidades
14
1. Elobjetivo espoder determinar lo siguiente:
a) Establecer cuando los pilotes son necesarios o
cuando sedebe desestimar su uso.
b) Que la construcción de la cimentación con
pilotes seafactible y económica.
c) Saber comparar y evaluar
cimentaciones existentes
d) Lo más importante es poder modelar la
transmisión de cargasde diseño.

MODELAMIENTODE
TRANSMISIONDECARGAS
15

2. La capacidad
16
portante del terreno a la
solicitación de un pilote o grupo de pilotes esde
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
eviten asentamientos objetables.
Generalidades

4. El monitoreo y estudio completo
comportamiento de pilotes en
del
obras
ejecutadas, ayuda al entendimiento real del
comportamiento y generación de fallas.
Generalidades
https://www.youtube.com/watch?v=YV1eMPe-utY
https://www.youtube.com/watch?v=J1hoVSRO_7Q
18

FALLAPORMODELAMIENTO
HIDRAULICOINADECUADO
19

Definiciónde 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
• La dimensiones, especialmente el largo, hacen que
por debajo de la punta del suelo soportante
subyacente no sea sometida ainspecciones.
20

Fig. 1b
b
L
L L
Pilote prefabricado
de concreto
Pilote de madera Pilote de acero
b
d
bf
tf
tw
MATERIALESUSADOSENPILOTES
21

Fig.1
PILOTESPREFABRICADOS
DECONCRETO
22

En general puede decirse que los pilotes se usan para los
siguientes propósitos.
a) Paraeliminar asentamientos no permisibles.
b) Paratransferir cargasde una estructura através de un fluido o
terrenos malos aotros mejores.
c) Paratransferir cargasde un terreno fácilmente erosionable a
otros mejores.
d) Paracompactar terrenos granulares.
e) Paraanclar estructuras sujetas asub presiones hidrostáticas o
volteo
f) Paraanclar estructuras contra terremotos.
g) Para anclar cables, amarres submarinos, proteger bancos de
ríos
23
h) Para proteger frentes marinos contra su destrucción por
objetos flotantes.
USOSDEPILOTES

DAÑOSENPILOTESMARINOSPORELEMENTOSFLOTANTES
BARCO A LA DERIVA POR ROTURA DE AMARRES
DEBIDO AL EFECTO COMBINADO DE VIENTO Y
OLEAJE
24

26
DAÑOSENPILOTESMARINOSPOR
ELEMENTOSFLOTANTES

EFECTOSDELDAÑOPORBARCOALADERIVA
27

EFECTOSDELDAÑOPORBARCOALADERIVA
28

ilote adecuadodeberá
incipales aspectos:
ar
r materiales
puleo ehincado
ASPECTOSPARAELECCIONDELTIPODE
PILOTEAUSAR
Paraescoger el tipo de p
tenerse en cuenta seispr
1. Cargastotales.
2. Longitud
3. Clasede servicio
4. Características del lug
5. Posibilidad de obtene
6. Equipospara el mani
28

TRANSFERENCIADECARGAALTERRENO:
30
El modelamiento de la transferencia de
cargas puede analizarse de diversos modos:
a) Pilote-columna
b) Pilote de fricción en una pequeñaparte
c) Pilote de fricción en toda sulongitud
d) Pilote para estabilización de suelossaturados

a) COMOCOLUMNA,TODALACARGASETRANSMITE
PORLAPUNTAYSEFORMAUNBULBODEPRESIÓN
31

b) COMOPILOTEDEFRICCIÓNENUNAPEQUEÑA
PARTE.SEFORMANDOSBULBOSDEPRESIÓN
32

DE FRICCIÓN EN TODA SUc) COMO PILOTE
LONGITUD.
33

d) PILOTE PARA ESTABILIZACIÓN DE
SUELOS SATURADOS
34

Eldiseño de pilotes sebasaen tres condiciones básicasde
igual importancia:
1. La geología del lugar y el estudio del resultado de las
perforaciones de prueba.
2. El estudio por una fórmula dinámica del tipo de pilote
con el equipo de clavado.
3. 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).
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CONDICIONESBASICASPARAELDISEÑODEPILOTES

ESTUDIODELOSSUELOS
36
Para diseñar una cimentación por pilotes se debe
obtener la siguiente informaciónbásica:
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 seencuentre sobre material compresible.
b) Lanaturaleza de cadaestrato.
c) El grado de dureza y compresibilidad de cada
de agua subterránea, su nivel y
formación.
d) Información
fluctuaciones.

PROCESOSYMÉTODOSDEREALIZARLAINVESTIGACIÓNDELOSSUELOS
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Para la investigación en el subsuelo deberá
tenerse un programa de exploración y asegurar
el conocimiento previode:
 Métodos de exploración, propiedades
físicas de los materiales y equipos
adecuados para la exploración
 Usos de los equipos para cada caso, según
la complejidad de los subsuelosnaturales

MÉTODOSSIMPLESDESONDEO
Varillasde sondeo.-
 Es el más económico, requiere
de poco equipo ycapacitación
 Laoperación esmanual
 Su limitación es por la presencia
de roca o suelo duro a
profundidades moderadas
(máximo 10m)
 Los barrenos se pueden ir 38
añadiendo y llegar hasta20m.

• Instalación de trípode en el
sitio de sondaje.
• Aseguramiento de la primera
varilla barreno en el sitio
exacto donde seva hincar.
• Clavar la varilla, dándole
vueltas después de los golpes
para facilitar supenetración.
• Una vez encontrada la roca se
da por terminado elsondeo.
• La vibración de la varilla
indica el rechazo.
PROCEDIMIENTODEEJECUCIÓN
39

SISTEMASDESONDEOSCONBARRENOSDE
40
VÁSTAGOHUECO
Existen sistemas patentados dependiendo del equipo y sus
barrenas, con estos se pueden llegar a profundidades de
60m.
REGISTRO
DE
MUESTRAS

SistemaAuger
• 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.
41

ejecutar elFormas de
sistema:
1. Se coloca un banco de
trabajo, este escaparate
puede ser de varias formas
dependiendo de
las y
equipo de
barrena
s
clavado.2. Se coloca la primera
barrena en el lugar donde
sevaarealizar 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 Hvosler), Fig.12
42

POZOSDEPRUEBA
43
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.

Pruebasdecargade terreno
44
• 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
incrementos
apoyo. La
sucesivos y
carga se aplica por
los correspondientes
asentamientos del terreno se anotan a
intervalos regulares de tiempo.

PERFORACIONESBOURINGS
45
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 susresultados.

Elprocedimiento usual consiste en:
1) 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
2) A medida que el trabajo avanza se van añadiendo
secciones de tubo.
3) A intervalos regulares se detiene el clavado y se
introduce un tubo (de 1” a 1 ½”) que tiene un
aditamento especial en suextremo inferior (cuchara)
4) Este tubo se clava con un peso (220 lb) a más o
menos un pie bajo el extremo inferior del tubo
exterior, y al sacarlo se obtiene en la cuchara una
muestra del terreno sindisturbar. 46
PERFORACIONESBOURINGS

de las perforacionesEsquema gráfico
(BOURINGS)
1.0 CLAVAR TUBO DE 2 ½”
DE DIAMETRO Y LONGITUD
47
VARIABLE, CON MARTILLO
DE 300 LBS DE PESO Y UNA
ALTURA DE CAIDA DE 20” A
25”

Esquemagráfico delasperforaciones (BOURINGS)
2.0 CONFORMESEAVANZA,SE VA
COLOCANDO SECCIONES DE
TUBOYSEDETIENEELCLAVADO A
DIFERENTES PROFUNDIDADES,
PARA INTRODUCIR UN TUBO DE
1” A 1 ½” DE DIAMETRO, CON
PRESIONDEAGUA(JET)
48

JET SE
49
3.0 CON EL
LAVA EL MATERIAL Y
AL SUBIR EL AGUA, SE
RECOGE MUESTRAS
PARA ANALIZAR, SE
SACAELJET

4.0 UNA VEZ EXTRAIDO ELJET, SE
INTRODUCE OTRO TUBO DE
DIAMETRO 1 ½” A 2” QUE LLEVA
UNCUCHARAENELEXTREMO
50
ESTE TUBO SE CLAVA
PESO DE 220 LBS, HASTA
CON UN
UNA
PROFUNDIDAD DE +/- 1 PIE POR
DEBAJO DEL EXTREMO INFERIOR
DELTUBO FUNDA, AL SACARLO SE
OBTIENE UNA MUESTRA NO
DISTURBADADELTERRENO

5.0 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 un estrato muy
delgado, o sea una piedra o un
lente rocoso.
51

Existen para explorar el suelo, no es en este capítulo
de las fundaciones sobre pilotes en los que debemos
tratar estasmetodologías:
a) Exploración geo-eléctrica
b) Exploración por refracciónsísmica
Estos métodos geofísicos se basan en diferenciales
gravimétricos, magnéticos eléctricas
Su uso es más aplicable a la industria minera y
petróleo, y sólo en algunos casosala ingeniería civil.
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OTROSMÉTODOSDEEXPLORACION

TIPOSYCARACTERÍSTICASGENERALESDELOS
PILOTES
Losmateriales que seusan generalmente para
los pilotes son:
• MADERA
• CONCRETO(ARMADOYPREESFORZADO)
• ACERO
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PILOTESDEMADERA
54
El pilote común de madera, es un árbol de tronco recto, del que
se han eliminado las ramas y cuyo diámetro en la cabeza esde 8”
o más.
Características generales
- Dimensiones y resistenciasvariables
- Suaplicación esta condicionada alas facilidades de transporte
y distancia de las regionesmadereras.
- La madera es fácilmente trabajable y se adapta a las
estructuras de diferentestipos.
- Suelasticidad en flexión y su flexibilidad hacen a los pilotes de
madera muy útiles en situaciones en las que otros tipos no se
pueden usarcorrectamente
- Por su elasticidad, son muy útiles en defensas de estructuras
marinas.

Los pilotes de madera deben de 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.
55
c) Ser lo más rectos posibles, y que adelgacen
uniformemente de la cabezaala punta.
CONDICIONESPILOTESDEMADERA

Abeto, Cedro,
56
Tipos de madera
Los más usados son: Pino amarillo del Sur,
Ciprés, Nogal y Roble.
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. (buena calidad, para
cimientos de construcciones, cepasde muelles,etc.)
Clase “C”.- Construcción liviana. (cimentaciones de edificios
de poca carga,andamiajes y construcciones temporales).
PILOTESDEMADERA

Tolerancias.-
Longitud.-
 De 16 a 40 pies de largo: En múltiplos de 2 pies. Con
tolerancia de máso menos 1pie.
 Sobre40 pies: Enmúltiplos de 5 pies. Contolerancia de más
o menos 2pies.
Elpromedio de un embarque, no debe ser menor que el largo
especificado en el pedido.
Circunferencia y diámetro
Lacircunferencia semide bajo la corteza y atres pies de la
cabezay en la punta.
Parapilotes hasta 40 pies de largo: cabezade 12” a20”. Punta
de 8” a10”.
57
PILOTESDEMADERA

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 y nunca
mayores que 1.2 vecesel menor diámetro.
Almacenaje y manipuleo
Deben ser protegidos para evitar su descomposición y si
se encuentran en agua salada, deben ser protegidos
contra su destrucción por animales marinos. En su
manipuleo se deben evitar someterlos a esfuerzos de
flexión y golpes, especialmente en los pilotes que han sido
tratados. 59
PILOTESDEMADERA

Los pilotes de madera pueden destruirse
por:
a) Hongos, en forma de vida vegetal que
alimentándose de la madera rompen la
estructura celular.
b) Termitas, cuya actividad muchas veces
seconfunde con pudrimiento
c) Insectos Coleópteros como la Nacerda,
Ambrosia, etc.
60
PILOTESDEMADERA

PILOTESDEMADERADAÑADOSPORHONGOS
61

TIPOSDEPILOTESDECONCRETO
62
Laexperiencia de suuso ha demostrado susnumerosas ventajas en
muchas condiciones de servicio.
PREFABRICADOS FABRICADOSINSITU
a) Soportar
carga
s cimentaciones
verticales en las Cimentaciones para recibir
carga vertical.
b) Resistir cargas combinadas verticales y
laterales, como en los muelles;
caballetes, etc.
c) Resistir cargas laterales y prevenir el
pasaje de agua como en los rompeolas y
paredes de contención

PILOTESDECONCRETO
Tipos.-
Son de dos tipos principalmente: prefabricados y
fabricados en el sitio, pueden ser instalados por clavado o
previa perforación del terreno.
Lospilotes de concreto prefabricados, seusan para:
a) Soportar cargasverticales en las cimentaciones
b) Resistir cargascombinadas verticales y laterales, como
en los muelles; caballetes, etc.
c) 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 susnumerosas ventajas en muchas
condiciones de servicio. 63

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.
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.
64
PILOTESDECONCRETO

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 susceptibles a ataques de
bichos, pero si acorrosión.
Condicionesdel terreno
Pueden ser hincados en cualquier clase de terrenos con
penetración comparable ala de otros pilotes.
65
PILOTESDECONCRETO

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 cargadeterminada.
Pilotesprefabricados
Generalmente sehacen de sección constante en todo sulargo, en
secciones:
 CUADRADAS (fáciles de encofrar, fáciles de vaciar, fácil colocación
del refuerzo longitudinal, más área de superficie por volumen de
concreto)
 OCTOGONALES Y/O CIRCULARES (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 senota, fáciles demanipular
PILOTESDECONCRETO
66

Fabricacióne izaje delospilotes de
concretoarmado
67

IZAJEDELOSPILOTESDE
CONCRETOARMADO
68

LA UBICACIÓN DEL
PUNTO DE IZAJE SE
PREVEEAL DISEÑAR
ELPILOTE
69

Pilotesfabricadosen sitio
Se pueden fabricar llenando con concreto
perforaciones previas, hechas en el terreno en
algunos casos,no requieren refuerzo interior
 No se pueden alargar ni cortar a un nivel
determinado después de fraguar.
 No serequiere espacio para almacenamiento
 No están sujetos a esfuerzos de manipuleo o
hinca. 70
PILOTESDECONCRETO

PILOTESDEACERO
71
Desde 1908,la experiencia con la sección “H” ha demostrado ser la
mejor.
a) Pueden ser usadosen terrenos duros y hasta rocablanda.
b) Seclavan 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.
c) Sepueden obtener en largos según las necesidades deobra.
d) Resistenclavados fuertes, especialmente cuando deben resistir
por fricción.

d) Capacidad de desarrollar gran valor soportante, se pueden clavar hasta el
rechazo.
e) Bajo costo de hincado. 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 essencillo ybarato.
f) Las uniones desarrollan toda su resistencia a la compresión, y el 100% de la
resistencia ala flexión seobtiene 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
causanpequeños desplazamientos del terreno.
h) Tienen vida larga, que muchas veces excede a las de las estructuras que
soportan.
72
i) Donde se requiera resistir a grandes esfuerzos laterales, fuerzas de
terremotos, suresistencia ala flexión esde gran valor.
j) Requieren menos espacio para su transporte y almacenaje que los de
madera o concretoprefabricados.
k) Sonfácilmente sacadospara volverlos a usar.
l) Inmunidad alos ataques de los animales marinos, termitas ypodredumbre.
PILOTESDEACERO

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 vezde lamadera.
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 algunaobstrucción.
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 seacorta si el “alma” másdelgada secorroe más rápidamente.
73
PILOTESDEACERO

PILOTESDEACERO
• Silos pilotes metálicos están expuestos ala intemperie o al aguadeben tomarse serias
provisionesparasiprotección.
•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.
•Losempalmes 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 hacerel hueco en le terreno al calvarlos, másgrandeque la sección
del pilote, perdiéndose asísoporte lateral ysoporte porfricción.
• 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 sedebe de dejar la punta aescuadracon 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 másbaja marea. Un método
74

Tipos
Haymuchos tipos de pilotes metálicos, entre ellos podemoscitar:
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
másde 125 pies).
75
PILOTESDEACERO

b) Armcofoundation products.-Tienen tres clasesde 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
espesoresde plancha de 0.141 a0.500 por pulgada.
 Caissones Armco.- Son de igual tipo pero de diámetros entre
24” y 36” con espesor de plancha de 0.500 de pulgada. Seusan
para soportar cargasmayoresy en cimentaciones enroca.
 TubosHel-Cor.- Tubos livianos con corrugaciones helicoidales, se
clavan con mandriles internos de expansión. Se usan en
diámetros de 10 5/8” a22 1/8”serellenan con concreto.
c) SeamlessSteelPipePiles.-(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.
Puedenser de punta abierta ocerrada.
76
PILOTESDEACERO

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 zapatasen punta para terrenofirmes.
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. Secalvan con equipostandard.
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. Secalvan 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 deconcreto.
PILOTESDEACERO
77

2.53PilotesdeFierro
78
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) Tubosconbrida 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. Sehan 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.- Sonmuy 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 deterreno.
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 ½y 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, desplazandoel terreno con aguaapresión.
79
PILOTESDEACERO

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, seles rellena con concreto armado.
Se ha llegado a penetraciones de 90 pies, y cargas de trabajo de 350
Ton.
80
PILOTESDEACERO

TIPOSDEPILOTESMETALICOSMASEMPLEADOS
81

82

83

Bibliografía
84
• Baud,Alonso: Tecnologíade la construcción
• Salas,Jiménez: Mecánica de cimentación
• http://www.inmac.com.ar/newsletter/NL2_tablestac
as_gaviones_geo.pdf
• http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/historia/
construc.htm
• http://silsoul.es/s1/tablestacas.htm
• http://www.conteciondelitorales.com/index1.php
• http://www.gtcorporation.com/spain/projects.html

3.ANALISISDELHINCADODEPILOTES
85
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 eldiseñador.
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 suma de la resistencia de cada uno de los
pilotes que forman el grupo tomandocomo unidad.

PRUEBADECONTINUIDADDELCONCRETO
87

3.3 Se entiende como “Fórmula de Hinca” 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.ANALISISDELHINCADODEPILOTES
88

3.4FórmulaBásica
89
La energía aplicada al pilote por el martillo en el instante
del golpe y el trabajo hecho en el 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 alapenetración.
• Estasimple relación seestablece por:
Energíacinética del martillo: ½mv² =Wh =Rds.
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)
esla penetración por golpe.

Desgraciadamente en el hincado real la cosa se complica,
es necesario aplicar coeficientes y correcciones para
compensar factores que afectan losresultados.
Senecesita:
 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 elterreno.
90
3.4FórmulaBásica

3.5TiposdeFórmulas
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 Fórmulas 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 seguridad8.
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.) 91

Otras fórmulas tratan de cubrir las variables usando expresiones
para la eficiencia de la energía aplicada incluyendo el peso
relativo del pilote ydel martillo (The Dutch,Ritter,etc.)
La fórmula de mayor aplicación y uso es la “Engineering
News” que se desarrolló para usarse en el clavado de
pilotes de madera y con martillos decaída.
La capacidad límite soportante Ru (considerada como la
resistencia límite al clavado) de cada pilote se podría
obtener de larelación:
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 elterreno”). 92

• Para usar con martillos de caída o de simple
acción, la fórmula es:
doble acción,
diferencial avapor o dieseles:
Ru =
• Y para usar con martillo de
X
ef Wr h Wr + e2Wp
s+ ½ (C1 + C2+ C3) Wr + Wp
12 ef En
s+ ½ (C1 + C2+ C3)
Wr + e2Wp
Wr + Wp
Ru = 3.6bx
3.6a
93

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 (Seobtiene de los catálogos de
los fabricantes de equipo declavado).
 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 el peso del émbolo por su carrera más el producto del
área del pistón por la presión de vapor en el martillo con valor
máximo igual a la suma de los pesos del émbolo y cuerpo del martillo
por la carrera delpistón).
 h: Altura libre de caída del martillo (para martillos de caída) en
pulgadas y carrera del pistón para martillos de simple y dobleacción).
 ef: Eficiencia(cuadro).
94

Cuadro
95
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: Pesodel pilote en libras. Incluyendo el pesodel cabezalde
• l:
• L:
• e:
clavado, cuerpo del martillo y puntas de acero si seusan.
Largodel pilote en pulgadas, de la cabezaal centrode
resistencia al clavado.
Largodel pilote en pies.
Coeficiente de restitución (tablae)
ef = Eficiencia

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 concretoprefabricado.
0.25 Para amortiguadores de madera fresca clavando pilotes detubos.
0.00 Para condiciones de cabezas deterioradas de pilotes demadera.
96
s: Penetración final del pilote (Usando el promedio de losúltimos
5 golpespara martillos de caída y de los últimos 20golpes
para los otros tipos; enpulgadas).
C1:Margen de compresión temporal para la cabezadel pilote, y
cabezal de clavado en pulgadas (tabla C1).
C2:Compresión temporal del pilote, enpulgadas.
C3:Tolerancia de compresión temporal del terreno, en pulgadas
(tabla C3).
Tabla “e” = coeficiente de restitución.

A: Promedio de la sección transversal del pilote en la cabeza y al centro de
resistencia la clavado en pulgadascuadradas.Enle casode pilotes de resistencia
por lapunta, el centro deresistenciaestáenlapunta.
97
E: Módulo de elasticidad del material delpilote.
p1: Esfuerzopor pulgada cuadrada en el amortiguador de clavado, o en la
cabezadel pilote, si no seusaamortiguador.
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 concretofabricados en sitio.
1P =
Ru
Área de la cabeza del pilote

• p3: Esfuerzopor pulgada cuadrada en la proyección horizontal dela
punta del pilote, o en áreasagrandadasbajo pilote “H” (parapilotes
que apoyan por supunta y pilotes de secciónconstante).
Área de la punta
• p3: Esfuerzopor pulgada cuadrada de un pilote ala altura delnivel
del terreno, en casode pilotes de fricciónaguzados.
p3 =
Área bruta a la altura del terreno
p2 =
Ru
A
Ru
Ru
p3 =
98

• Si en la fórmula (2.1a) no se consideran las pérdidas por
impacto, la eficiencia mecánica se toma en 100%, las pérdidas
elásticas en el cabezal, pilote y terreno se representan por un
término constante igual a 1.0, H se toma en pies y se
multiplica por 12, y se asume un factor de seguridad 6, se
obtiene la siguiente expresión para uso de martillos de caída,
obteniéndose cargasde trabajo en vezde cargaslímites:
2 Wr H
s + 1.0
R = A2.1a
99

“Engineers News Formula”
Esta fórmula se ha modificado para su usopara:
Martillos de simple acción:
100
2 En
s + 0.1
R =
2 Wr H
s + 0.1
Martillos de doble acción y diferenciales
R = (A2.1b)
(A2.1c)

Si n es el número de golpes por pie de penetración,se
puede expresar:
Para martillos de simple acción:
101
“Vulcan Iron Works Formula”
Martillos doble acción y diferencial:
R =
20n
120 + n
x En
R =
20n
120 + n
rx W H A 2.2a
A2.2b

TABLAC1
TOLERANCIASPARACOMPRENSIÓNTEMPORALC1SOBRECABEZADEPILOTES
MATERIALSOBREELCUALSEAPLICAEL
GOLPE
HINCADOFÁCIL
p1 =500 psi sobre
amortiguador o sobre cabezasin
amortiguador (pulg.)
HINCADOMEDIO p1 =1000
psi en cabezaosobre
protector de cabeza(pulg.)
HINCADODIFÍCIL p1 =1500psi
en cabezao sobre protectorde
cabeza (pulg.)
HINCADOMUYDIFÍCILp1 =2000 psi
sobre cabezao protector
(pulg.)
CabezaPilote de madera 0.05 0.10 0.15 0.20
Pilotes prefabricados de concreto de 3-
4 pulgadas 0.05 +0.07 0.10 +0.15 0.15 +0.22 0.20 +0.30
1/2 - 1 pulgadasolo en cabezadepilolte
de concreto prefabricado 0.025 0.05 0.075 0.10
Pilotes con protector de acero y almade
madera para pilotaje de acero otubos 0.04 0.08 0.12 0.16
3/16 pulgadas discode fibra, plancha de
acero,para hincados severos o hincado
de monotubos 0.02 0.04 0.06 0.08
Cabezade pilote o tubo deacero 0 0 0 0 102

TABLAC3
PARACALCULO DE P3
CONDICIONES DELMOVIMIENTO DELSUELOEN PULGADAS
103
ESTADO DELSUELO
COEFICIENTEC3ENPULGADAS
ROCAS 0.00
DURO 0.05
SEMIDURO 0.10
SUELTOS 0.15
MUY SUELTOS 0.20

4.Seleccióndel martilloapropiado
104
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 menoresposible.
2. Procedimiento general para escoger el tipo depilote
el escoger el pilote para una cimentación sehace en
e analizan y verifican sus
asentamientos. No existen
sucesivas soluciones,
luego factores de
seguridad y
métodos únicos.

Elsiguiente procedimiento esmasrecomendable:
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, omixto.
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 delpilote.
105

3. Sedimensiona el pilote y sehace el diseño estructural. Este
diseño debe tener en cuenta losiguiente:
a) Como transmiten la carga a la estructura (compresión
tracción y fuerzashorizontales)
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 comocolumna.
106
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, secalcula las cargasque 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 seguridadapropiado.
 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) FORMULADEHINCA.
5. Secalcula los asentamientos del suelo y secomparan con
los asentamientos tolerables por laestructura.
6. Repetir los pasos 2 al 5 hasta encontrar los factores de
seguridad adecuadosy asentamientos menores tolerables. 107

a) PESOS Y DIMENSIONES DE MARTILLOS HINCAPILOTES UNION
Fabricados por la Uniòn Iron Works, Hoboken, N. J.
108
Nªdeltamaño
DIMESIONES TOTALES CILINDRO
Potenciadelacalderaen
caballosdevapor
EFICIENCIA
Pesomedio
Pesodelapiezamóvil
Altura
Anchura
Profundidad
Diámetro
Carrera
Golpesporminuto
AirecomprimidoAirepor
minutoalapresión
atmosférica
Tamañodelatobera
TAMAÑO DE LOS PILOTES QUE
HINCARA EL MARTILLO
Kg Kg. mm. mm. mm. mm. mm. m2 pulgadas
0 9526 2495 3962 914 635 356 914 90 100+ …. 3 …………………….
0 6158 1202 3073 775 597 267 610 110 50+ ….. 2 …………………….
1 4060 699 2591 711 514 241 533 130 35+ 17 * 1 1/2 …………………….
2 2665 431 2203 635 419 184 406 145 25+ 8.5 * 1 1/4 …………………….
3 2041 308 1950 597 375 159 356 170 20+ 7.1 * 1 1/4 …………………….
4 1168 163 1607 508 318 133 305 200 12+ 4.2 * 1 …………………….
5 680 95 1283 438 260 108 2289 240 10+ 2.8 * 1 …………………….
6 386 45 1080 356 210 83 178 340 8+ 2.1 * 3/4 …………………….
8 100 18 889 203 127 60.3 165 450 …. 1.7 * 3/4 7.62 cm. !
9 44 11 749 171 108 50.8 102 550 …. 1.3 * 1/2 5.08 y 7.62 cm. !
(+) 7 Kg/cm2 (100 lb./pulg.2) de presión
* 6.3 - 7 Kg/cm2 (90 - 100 lb./ pulg.2) de presión. Los hincapilotes Unión son de doble efecto.
! Tamaño en centimetros de las tablestacas de madera.

b) PESOS Y DIMENSIONES DE MARTILLOS HINCAPILOTES McKIERNAN-TERRY
Fabricados por Mc. Kiernan-Terry Drill Co., New York, N. Y.
109
Nªdeltamaño
caballosdevapor
EFICIENCIA
Pesomedio
Pesodelapiezamóvil
Altura
Anchura
Profundidad
Diámetro
Carrera
Golpesporminuto
minutoalapresiónatmosférica
Tamañodelatobera
TAMAÑO DE LOS PILOTES QUE
HINCARA EL MARTILLO
11-B-2 5981 1644 3023 762 660 314 508 120 60 17 3 53 cm. * Màximo. !
10-B-2 4536 1134 2794 711 610 254 508 115 50 14.1 2 51 cm. Máximo
9-B-2 3066 680 2337 610 508 216 406 140 40 11.3 1 1/2 43 cm. Máximo
7 2268 363 1854 686 533 318 241 225 35 9.9 1 1/2 25 x 36 cm. Máximo
6 1315 181 1600 610 483 248 222 275 25 7.8 1 1/4 15 x 30 cm. 30 cm.(12")
5 680 91 1448 483 356 178 178 300 20 5.7 1 1/4 10 x 30 cm. 30 cm.(12")
3 306 31 1575 356 330 82.6 146 … 15 2.5 1 7.6 x 30 cm. 30 cm.(12")
2 156 22 940 279 254 103 133 … 10 2.4 3/4 7.6 x 20 cm. 23 cm.( 9")
1 66 9.5 1194 229 279 57 95 … 10 2.1 3/4 5 x 25 cm. 23 cm. ( 9")
0 43 2.5 610 203 305 57 102 … 5 1.3 3/4 5 x 25 cm. 23 cm. ( 9")
Los Hincapilotes Mc. Kiernan-Terry son de doble efecto.
* Tamaño en centimetros de las tablestacas de madera.
! Tamaño en centimetros y pulgadas de las tablestacas de acero.

c) PESOS Y DIMENSIONES DE MARTILLOS HINCAPILOTES DE VAPOR WARRINGTON-VULCAN
Hincapilotes California (compound), doble efecto
Fabricados por Vulcan Iron Works, Chicago, I 11
110
Nªdeltamaño
caballosdevapor
EFICIENCIA
Pesomedio
Pesodelapiezamòvil
Altura
Anchura
Profundidad
Diámetro
Carrera
Golpesporminuto
minutoalapresión
atmosférica
Tamañodelatobera
TAMAÑO DE LOS PILOTES QUE HINCARA EL
MARTILLO
0 * 7371 3402 4572 … … 419 1219 50 60 41.1 2 1/2 61 cm. ** Máximo ! 56 cm. ***
1 + 4536 2268 4039 … … 343 914 60 40 27.6 2 46 cm. Máximo 46 cm.
1 * 4355 2268 3962 … … 343 914 60 40 27.6 2 46 cm. Máximo 46 cm.
2 + 2994 1361 3658 … … 267 914 70 25 16.4 1 1/2 36 cm. 36 cm. (14") 36 cm.
2 * 2858 1361 3505 … … 267 914 70 25 16.4 1 1/2 36 cm. 36 cm. (14") 36 cm.
3 * 1678 816 2896 … … 203 762 80 18 10.8 1 1/4 25 cm. 30 cm. (12") ……..
4 * 635 249 2134 … … 102 610 80 8 1.8 1 20 cm. 20 cm. ( 8") ……..
E 1724 431 2362 … … 267-194 406 150 25 13.0 2 30 cm. ó 20 x 30 cm. 36 cm.
F 816 150 1803 … … 176-135 305 190 15 4.7 1 1/2 20 cm. ó 15 x 25 cm. 30 cm.
G 340 45.4 1194 … … 119-95 203 270 7 1.8 1 10 x 20 cm. 30 cm.
Para los martillos de vapor Warrington-Vulcan el número de golpes por minuto es mínimo y la presiòn del vapor o del aire, es de 5.6 Kg/cm2
(80 lb./pulg.2
).
Para los California S.H. (E. F. G.), LA Presión del vapor o del aire en el martillo es de 6 Kg./cm2 (85 lb./pulg.2)
* Base estándar. + Base Mc. Dermid. ** Tamaño en centiometros de las tablestacas de madera.
! Tamaño en centimetros y pulgadas de las tablestacas de acero.
*** Diámetro Máximo del pilote de Hormigòn en centimetros.

Herramientas deperforación
113

SINFINPARAPERFORACION
CONEXIONESHEXAGONALESMACHO-HEMBRA
CONUNIOMEDIANTEPASADORYPASOCENTRAL
HUECOPARAINYECCIONDEAGUA,ESPUMAO
AIRE
114
CABEZALDEPERFORACION
CABEZASCONDIENTESYPICAS
PARATODOTIPODETERRENO

FORMULAESTATICA
115
5.1 Usosdela fórmulaestática
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 alos pilotes deprueba.

• Lafórmula estática puede expresarseen la siguienteforma:
Donde:
fu
Rt
=Valor de la fricción límite, en libras por piecuadrado.
=Cantidad de la cargalímite que seasumellevada por
la punta del pilote enlibras.
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).
fu =
Ru - Rt
As
5.1
116

Elporcentaje 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 sila cargano essuficientemente grande.La arcilla durapuedeproporcionar
granresistenciaenlapunta,ylaarcilla blanda,prácticamenteninguna.
Lassiguientesfórmulassemiempíricashassidopresentadas: Para
pilotes redondos:
117
Ru = rp
2 (1.3 c Nc + y Df Nq + 0.6 + y + rp Ny) + 2¶ rp Df s 5.1a
para pilotes cuadrados:
Ru = rp
2 (1.3 c Nc + y Df Nq + 0.8 + y + rp Ny) + 2¶ rp Df s 5.1b
Donde:
rp Radiodel pilote redondo, o la mitad del lado del pilote cuadrado,
en pies.
y Pesoefectivo del terreno, en libras por piecúbico.
Df Profundidad de la punta del pilote debajo de la superficie del
terreno enpies.

Nc Factoressin dimensiones de capacidadde resistencia,
dependientes del valor deΦ
Nq (Φ puede asumirsede por lo menos 30º enmateriales
sin cohesión, ano ser quese
determine otra cosa).
118
Ny
c Cohesión, en libras por pie cuadrado(Eltérmino 1.3Ncse
usasólo en terrenos concohesión)
s Esfuerzocortante límite promedio del terreno, en libras por
pie cuadrado.

5.2 Fricción
119
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 esmuyescasa.
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 suexamen.

5.3 Influenciadel tipo deterreno enla fricción
120
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
agrandes distancias.
En arcilla floja: depende de las propiedades de la arcilla; en arena
suelta la resistencia por la punta es inelegible, 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 suvalor 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
sehayacolocado en una perforación don tubo deforro.
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 mismafricción.
5.4 Distribucióndela 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 cadaestrato.
121

5.5 Friccióninicialypermanente.-
122
Dela cantidad total de fricción, toda la que ocurre en arena y grava y
½de 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 laresistencia.
Los pilotes clavados en terrenos cohesivos, rompen la estructura del
terreno y por lo tanto pierdentemporalmente suresistencia.
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 Texturasuperficialdel pilote.-
123
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 los fabricados en sitio, debido a lo rugoso de su
superficie (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 Formadel 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 lospilotes.

5.8 Formacónica.-
Laforma cónica de los pilotes aumenta la resistencia ala fricción. La carga crea
en el terreno reacciones horizontales y verticales durante el clavado de los
pilotes.
124
9. Ordendel 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.
10. Humedaddel 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)seinunden subiendo el nivel de la capadeagua.

6.- Factordeseguridad
125
1. Relacióndela cargadetrabajo, carga límite.-
Después de determinar la capacidad soportante límite, dicho valor debe
ser dividido por un factor de seguridad conveniente para obtener el valor
de cargade diseño de lospilotes.
Paralasfórmulas (3.6a) y (3.6b) setoma el factor de 2 a2½.
LaEngineering NewsFormula incluye un factor de seguridad de6.
Para la fricción estática se toma un factor de seguridad menor
(generalmente 1.5) y para laspruebas de carga,el factor másusado es2.
2. Relacióndela cargavivaycarga muerta.-
Al 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 (cargasdebidas agrúas móviles, trenes, terremotos, etc.)

6.3 Pilotesen Grupos.-
En zapatas aisladas, el agrupamiento de los pilotes puede reducir los valores
por fricción de cada pilote (los pilotes de las esquinas tienen los valores
menores).
126
6.4 Efectodel cambiodelascondicionesde 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 piecuadrado.
Ejemplos:
127
Arena granomedio
Arcilla húmeda
Arena uniforme, densa
Hormigón
Arcilla compacta
Caliza
19.1 cps
23.8cps
24.1cps
28.1cps
28.1cps
30.0cps
1.05 ton sq.ft.
2.70 ton sq.ft.
3.25 ton sq.ft.
4.90 ton sq.ft.
4.90 ton sq.ft.
5.20 ton sq.ft.
a 26.25 ton sq.ft.
40.0 cps 10.50 ton sq.ft.Granito
a 105.00 ton sq.ft.

Ejemplo de refuerzo en punta delpilote
128

Ejemplo de refuerzo en punta delpilote
129

Ejemplo de refuerzo en cabezadel pilote
130

Ejemplo de pilotes inclinados
159

Guíapara
pilotes
inclinados
160

Hinca de
pilotes
inclinados
161

Hinca de
pilotes
inclinados
162

Hinca de
pilotes
inclinados
163

Apuntalado
para hincade
pilotes
inclinados
164

Apuntalado
para hincade
pilotes
inclinados
165

Hinca de pilotes inclinados
166

Demolición de
cabezal de
pilotes
168

Hinca de
pilotes
inclinados
169

Hincadocon
martillo
percutor
172

Hincado
provisional para
apuntalamiento
de pilotes
inclinados
173

APLICACIÓNDE
MICROPILOTESEN
REFORZAMIENTODE
PUENTETRUJILLO
192

ElPuente Trujillo
Viaducto debajo PuenteTrujillo – Proyecto LíneaAmarilla.
Túnel
Objetivo

Limites Máximos y Plan de Respuesta

• Mantenimiento del desvío delcanal.
• Ejecución del proyecto en épocasdeestiaje.

Excava ción manual debido al limitado espa cio de trabajo

Procesoconstructivo lento (porfases).

Sensibilizar ala población con las condiciones y alcance del proyecto.

Trabajadores
Municipalidad de Lima
Mediosde comunicación
Sociedad

BIBLIOGRAFIA
PECK,RalphB.
Ingeniería deCimentaciones
LEONARDS,G.A.
Foundation Engineering
CHELLIS,RobertD.
Pile Foundations
QUINN,Alonzo de F.
Desingand Construction of Ports and MarineStructures
COMITÉPERUANODEMECÁNICADESUELOS
Seminario deActualización de Conocimientos (Nov.1986)
201

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