CIMENTACIONES PROFUNDAS

1. UNIVERSIDAD
AUTONOMA DE
QUERETARO
FACULTAD DE INGENIERIA
ARQUITECTURA
GEOTECNIA Y CIMENTACIONES
Maestra: Rosario Vazquez Pascual
PILOTES DE CIMENTACION
POR +MARTHA LIZETH DEL OLMO MARTINEZ
+ISAAC EDUARDO LOPEZ RUFINO

2. PILOTES

3. MARCO
HISTÓRICO
El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para superar las
dificultades de la cimentación de estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el
tipo de cimentación más común en los edificios eran zapatas continuas, y sólo si el
terreno era incapaz de soportar las presiones que ejercían las zapatas, se usaban pilotes. El
diseño de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la
divina providencia.
En sus inicios, los pilotes eran todos de madera por su abundancia y su fácil
maniobrabilidad, así que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en
forma abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta manera, la
capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad
de soportar el peso del martillo sin astillarse. Es así que en un principio se crearon reglas
primitivas mediante las cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al
golpe de un martillo de peso y altura de caída conocidos.
Como el tipo de estructura de esa época no sufría grandes asentamientos, no surgió otro
material que lo reemplace. A medida que el desarrollo industrial aumenta, se crea una
demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote
de concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera, debido a que
podía ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote hecho de
madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores. Además que
puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y
del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las máquinas de gran
eficiencia de perforación a gran profundidad y diámetro, se reemplazó parcialmente los
pilotes hincados por los pilotes moldeados in-situ.

4. Posteriormente el acero, por su fácil maniobrabilidad y gran resistencia de hincado a grandes profundidades,
empezó a tener auge, siendo los problemas de corrosión solucionados con la introducción de capas de pinturas
durables y resistentes. Conforme el costo de las cimentaciones piloteadas toma importancia, surge la necesidad de
determinar un número de pilotes que no fuese mayor que el necesario para proporcionar seguridad a la estructura;
se llega entonces a especulaciones teóricas que dan por resultado fórmulas de hinca, aunque posteriormente se
determina que éstas adolecían de grandes defectos, haciéndose usual determinar la carga admisible del pilote
ejecutando ensayos de carga sobre un pilote de prueba y determinando el número de pilotes mediante el cociente
de la división de la carga total entre la carga admisible por pilote.
Algunas estructuras resultaron satisfactorias, sin embargo, otras fallaron, de lo cual se deduce que el asentamiento
de una cimentación no está necesariamente relacionado con el asentamiento de un pilote de prueba, aún cuando la
carga por pilote fuese igual a la carga del pilote de prueba. De cualquier forma, es necesario conocer la capacidad
de carga de un pilote porque forma parte de la información para desarrollar un proyecto de cimentaciones
piloteadas.
Para tener una cabal comprensión del comportamiento de pilotes, se debe conocer todos los tipos de pilotes y los
métodos de instalación existentes. El diseño y la construcción de cimentaciones piloteadas es un campo de la
mecánica de suelos en la que se requiere el criterio de un ingeniero que no se confíe en el discutible valor de una
fórmula y que sepa hacer uso de su experiencia, sentido común e intuición del comportamiento de los materiales.

5. 3.5 Cimentaciones con pilotes de fricción
NORMAS TÉCNICAS
COMPLEMENTARIAS
PARA DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE
CIMENTACIONES
En suelos blandos, se usan comúnmente como
complemento de un sistema de cimentación
parcialmente compensada para reducir
asentamientos, transfiriendo parte de la carga a
los estratos más profundos El espacio dejado
entre la punta de los pilotes de fricción y toda
capa dura subyacente deberá ser suficiente para
que en ninguna condición pueda
llegar a apoyarse en esta capa a consecuencia de
la consolidación del estrato en el que se
colocaron.

6. 3.5.1 Estados límite de falla
De acuerdo con el tipo de diseño adoptado, la revisión de los estados
límite de falla podrá consistir en verificar que resulta suficiente para
asegurar la estabilidad de la construcción alguna de las capacidades de
carga siguientes:
b) Capacidad de carga del sistema suelo–pilotes de fricción
Despreciando la capacidad del sistema suelo–losa, se verificará entonces
para cada pilote individual, para cada uno de los diversos subgrupos de
pilotes y para la cimentación en su conjunto, el cumplimiento de la
desigualdad siguiente para las distintas combinaciones de acciones
verticales consideradas:
ΣQFC<R donde
ΣQFC es la suma de las acciones verticales a tomar en cuenta en la
combinación considerada, afectada de su correspondiente factor de
carga.
Las acciones incluirán el peso propio de la subestructura y de los pilotes
o pilas y el efecto de la fricción negativa que pudiera desarrollarse sobre
el fuste de los mismos o sobre su envolvente.
R es la capacidad de carga que se considerará

7. La capacidad de carga por adherencia lateral de un
pilote de fricción individual bajo esfuerzos de
compresión, Cf , se calculará como:
Cf = AL f FR (3.12)
donde
AL es el área lateral del pilote;
f es la adherencia lateral media pilote–suelo; y
FR se tomará igual a 0.7, salvo para pilotes
hincados en perforación previa

8. Los pilotes de punta son los que transmiten la mayor parte de la carga a un estrato
resistente por medio de su punta. Generalmente, se llama pilas a los elementos de más
de 60 cm de diámetro colados en perforación previa.
Capacidad por punta
La capacidad de carga de un pilote de punta o pila, Cp , se calculará de preferencia a
partir de los resultados de pruebas de campo calibradas mediante pruebas de carga
realizadas sobre los propios pilotes. En las situaciones en las que se
cuente con suficientes resultados de pruebas de laboratorio realizadas sobre muestras de
buena calidad y que exista evidencia de que la capa de apoyo sea homogénea, la
capacidad de carga podrá estimarse como sigue:
a) Para suelos cohesivos
Cp = (cu Nc* FR + pv) Ap
3.6 Cimentaciones con pilotes de punta o pilas

9. b) Para suelos friccionantes
Cp = ( pv Nq* FR + pv) Ap (3.14)
donde Ap es el área transversal de la base de la pila o del pilote;
pv es la presión vertical total debida al peso del suelo a la profundidad de desplante de
los pilotes;
pv es la presión vertical efectiva debida al peso del suelo a la profundidad de desplante
de los pilotes;
cu es la cohesión aparente del suelo de apoyo determinada en ensaye triaxial no–
consolidado no–drenado, (UU); y
Nc* es el coeficiente de capacidad de carga definido
en la tabla 3.2.
Tabla 3.2 Coeficiente Nc*
φu 0° 5° 10°
Nc* 7 9 13
φu es el ángulode fricción aparente;
Nq* es el coeficientede capacidad de carga
definidopor:

10. REGLAMENTO
DE
CONSTRUCCION
DEL ESTADO DE
QUERETARO
En caso, de que, habiéndose cumplido
estrictamente las especificaciones de hincado en
el proyecto, la profundidad
De la punta discrepe mas de 50 cm. Respecto a la
prevista, deberá investigarse la causa y tomarse las
medidas correspondientes.
En los pilotes de fricción, se admitirán las
tolerancias de las normas técnicas
Complementarias.

11. DEFINICIÓN
Se denomina pilote al elemento constructivo de
cimentación profunda de tipo puntual utilizado en
obras, que permite transmitir las cargas de la
superestructura e infraestructura a través de
estratos flojos e inconsistentes, hasta estratos más
profundos con la capacidad de carga suficiente para
soportarlas; o bien, para repartir estas en un suelo
relativamente blando de tal manera que atraviesen
lo suficiente para que permita soportar la estructura
con seguridad.

12. PRINCIPIOS
DE
FUNCIONA
MIENTO
Los pilotes son columnas esbeltas con capacidad para
soportar y transmitir cargas a estratos, mas resistentes o de
roca, o por rozamiento en el fuste. Por lo general, su
diámetro o lado no es mayor de 60 cm.
Los pilotes deben recibir fuerzas longitudinales de
compresión, ya que las cargas por flexión producen
deformaciones mayores con alto grado de peligrosidad.
La capacidad de los pilotes depende de la resistencia
desarrollada de éstos y el subsuelo

13. FORMAS DE LOS PILOTES

14. LOS PILOTES
SON SEGÚN SU
FUNCION DE
TRABAJO

15. PILOTES
APOYADOS
EN MANTO
RESISTENTE.

16. PILOTES
TRABAJAND
O POR
FRICCIÓN DEL
FUSTE CON
EL SUELO.
Se recomienda su uso cuando la capa resistente se encuentra a
una gran profundidad, debido a que resulta económico.

17. UNA
COMBINACIÓN
DE AMBOS:
Es decir por
apoyo directo en
la capa resistente
y rozamiento
sobre una parte
de su longitud
empotrada.

18. CLASIFICACIÓN
SEGÚN SU
FORMA DE
TRABAJO

19. PILOTES
RÍGIDOS DE
PRIMER ORDEN
Funcionan principalmente
como una columna que al
soportar una carga sobre su
extremo superior, desarrollan
su capacidad de carga con
apoyo directo sobre un
estrato resistente.
Los pilotes rígidos de primer
orden son el mejor apoyo y
el más seguro, porque se
apoya en un terreno de gran
resistencia.

20. PILOTES
RÍGIDOS DE
SEGUNDO
ORDEN.
Son aquellos que al estar
soportando una carga
sobre su cabeza dentro de
un estrato profundo de
suelos menos firmes como
un estrato profundo de
suelo granular o coherente.
En este caso se debe
utilizar un pilote rígido de
segundo orden y éste se
debe profundizar hasta que
la punta llegue a encontrar
terreno firme de mayor
espesor

21. Los pilotes están sumergidos en una capa
blanda y no apoyan en ningún estrato de
terreno firme, por lo que la carga que
transmite al terreno lo hace únicamente por
efecto de rozamiento del fuste del pilote, su
valor resistente es en función de la
profundidad, diámetro y naturaleza del
terreno.
Se calcula la longitud del pilote en función
de su resistencia. En forma empírica
sabemos que los pilotes cuya longitud es
menor que la anchura de obra, no pueden
soportar su carga.
PILOTES
RIGIDOSDE
TERCER ORDEN

22. Pilotes
prefabricados
También se los conoce por el
nombre de pilotes pre
moldeados, estos pertenecen a
la categoría de cimentaciones
profundas; pueden estar
construidos con concreto
armado ordinario o con
concreto pretensados similares
a postes de luz o secciones
metálicas

23. SEGÚN EL
SISTEMA
CONSTRUCTIVO

24. Pilotes de
Desplazamiento
Los pilotes de desplazamiento son los
pilotes que se construyen sin extraer las
tierras del terreno y tienen dos sistemas
de ejecución diferentes.

25. Dos tipos
 Pilotes de Desplazamiento con
Azuche:
Se utilizan cuando los pilotes
poseen diámetros pequeños (se
considera entre 30 y 65 cm.
aproximados) y el terreno es
resistente pero poco estable.
 Pilotes de Desplazamiento con
Tapón de Gravas
Este sistema se realiza por una
hinca y entubación por golpe
sobre un tapón de gravas u
concreto, introducido antes en la
entubación.

26. Pilotes con
Extracción de
Tierra
Este sistema de Pilotaje por Extracción
de Tierras requiere que las tierras de la
excavación sean extraídas antes de la
ejecución del hormigonado de pilotes.
La excavación se puede realizar de
diferentes modos, de acuerdo a las
características del terreno. Para lo cual se
utilizan maquinarias diferentes como
cucharas, trépanos, barrenas y otros.

27. Pilotes
vaciados in
situ
Los Pilotes vaciados in situ son un tipo de pilotes ejecutados
en obra, tal como su nombre lo indica, en el sitio, en el
lugar.
La denominación se aplica cuando el método constructivo
consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual se le
colocará un armado en su interior y posteriormente se
rellenará con concreto.

28. i. Pilotaje
"in situ"
en seco
Este tipo de pilotaje
comprende diferentes
fases como son la
perforación del subsuelo
con hélice o cazo,
colocación de armadura
de acero y vertido de
concreto mediante tubo
tremie que se realiza de
abajo a arriba.

29. II. Pilotaje "in
situ" con
camisa
recuperable
o perdida
En terrenos fangosos o
cercanos al nivel del
mar o cuencas de ríos.
Este pilotaje comprende
la introducción de
camisas para sujeción de
las paredes a perforar,
perforación del terreno,
colocación de
armaduras y vertido de
concreto.

30. III. Pilotaje "in
situ" con
ayuda de
lodos
bentoníticos
Esta perforación no se realiza en seco ya que
hay que suministrar el lodo bentonítico a la
perforación, el cual penetra en las fisuras del
terreno para crear una pequeña "costra" que
impida la caída de las paredes perforadas. Así
estos lodos se recuperan en un tanque en el
cual se filtra y se vuelve a reutilizar en la
siguiente perforación. Después de este
proceso se coloca la armadura y se vierte el
concreto.

31. iv. Pantalla de
pilotes
secantes
"in situ"
 Este es el método más utilizado ya que permite hacer una
excavación del terreno a gran profundidad, sin
preocupación de que se puedan deteriora cimentaciones
de viviendas contiguas como también del acerado de la
calle, así impide el paso del nivel freático a los sótanos.
Con este método se pueden construir diferentes plantas de
parking que, como anteriormente hemos indicado, es
solución inminente por el gran problema de aparcamiento
que existe en nuestras ciudades. Esta pantalla trabaja
también como cimentación de la estructura u
obteniéndose así un doble aprovechamiento de este tipo
de cimentación especial.

33. CLASIFICACIÓN
SEGÚN EL
DIÁMETRO DEL
PILOTE

34. a) Micro pilotes
Diámetro menor de 200 mm. Se emplean
en obras de recalce.
b) Pilotes convencionales
De 300 a 600 mm.
c) Pilotes de gran diámetro
Diámetro mayor de 800 mm
d) Pilotes pantalla
De sección pseudo rectangular.
e) Pilotes de sección en forma de cruz

35. Las armaduras se conforman como si fuesen jaulas; las
armaduras longitudinales están constituidas por barras
colocadas uniformemente en el perímetro de la sección, y el
armado transversal lo constituyen un zuncho en espiral o cercos
de redondos de 6 mm. de sección, con una separación de 20
cm.
El diámetro exterior del zuncho será igual al diámetro de
pilote, restándole 8 cm; así se obtiene un recubrimiento mínimo
de 4 cm.
La cantidad de barras y el diámetro de las mismas, se calcula en
función de la carga que deba soportar el pilote.
ARMADURA
DE PILOTES

36. Vaciado de
Pilotes
 El concreto utilizado de
acuerdo a la resistencia es
de 250 kg/cm2
aproximadamente.

37.  Descabezado y Encepado
Los pilotes se descabezan, por ello, siempre se elimina el
concreto de baja calidad que queda en la parte superior.
Así quedan las armaduras al descubierto que se entrelazan al
encepado

38. MATERIALES
UTILIZADOS

39. Los rollizos de madera se conservan más tiempo si se los mantiene
permanentemente mojados o secos, pero si se alternan estas
condiciones de humedad, se destruyen rápidamente.
Antes de colocar los pilotes se aconseja impregnarlos a presión con
una sustancia protectora para evitar el ataque de hongos o insectos
que destruyen sus fibras.
Las maderas más usadas, por ser más económicas, son pino y abeto.
Si se requiere de mayor resistencia por el ataque de aguas de mar o
por impactos, se debe recurrir a maderas más costosas pero de mayor
dureza, como por ejemplo la haya o la teca.
Los rollizos naturales son más económicos, pero si poseen sección
cuadrada, son mejores para sus posibles empalmes.
El hincado debe realizarse con golpeteo suave sobre la parte más
gruesa del tronco.
En pilotes más grandes la carga de trabajo no ha de superar las 25 T.
Esta clase de pilotaje se emplea donde el tronco de árbol es un
material habitual fácil de encontrar en ese lugar, o cuando se trata de
cimentaciones en zonas lacustres
MADERA

41. Se utilizan con secciones en H o en Cajón.
En tipo cajón pueden rellenarse de concreto
después de haberse colocado.
A veces se constituye el pilotaje con perfiles
planos empalmables, es el tablestacado, que se
consiguen con secciones de acero laminado
en caliente. Se los utiliza como contención de
tierras y como barrera del agua en caso de
excavaciones para cimentaciones, sótanos. En
muelles y zonas ribereñas también suele
usarse.
Para evitar la corrosión, el acero puede
contener una cantidad importante de cobre ,
se lo llama acero de oxidación controlada o
estar impregnado con pintura bituminosa.
Los hincados en pilotes de acero son más
fuertes y vigorosos.
Si es necesario, pueden recuperarse y se les
puede hacer variar su longitud por corte o
por soldadura.
Acero

42. Concreto
Los pilotes fabricados
de este material se
dividen en:
 Pilotes Prefabricados
 Pilotes vaciados in
Situ

43. CASOS EN QUE
SE USAN PILOTES

44.  Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir
adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad
portante del suelo.
 Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos
imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de
edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.
 Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por
hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.
 Cuando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy
cerca del nivel de suelo.
 Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.

45. EJEMPLOS:
 En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.
 En construcciones que requieren de elementos que trabajen
a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier
estructura anclada en el suelo.
 Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los
muros de contención de los muelles.
 Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

46. BIBLIOGRAFIA
 PEREZ ALDAMA, Mecanica de Suelos y cimentaciones
 Blog de ingenieríaCivil
 LINK:http://ingecivilcusco.blogspot.mx/2009/06/pilotes.html
Fecha de consulta 02/11/13