Braja Das Parte 12

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    Los pilotes son miembros estructurales hechos de acero, concreto y/o madera, usadospara construir cimentaciones de pilotes, que son profundas y mas caras que las cimenta-ciones superficiales (vease el capitulo 11). A pesar del costo, el uso de pilotes frecuente-mente es necesario para garantizar la seguridad estructural. Las pilas perforadas son pilascoladas en ellugar que generalmente tienen un diametro mayor que 750 mm con 0sin re-fuerzo de acero y con 0 sin un fondo ampliado. La primera parte de este capitulo consideralas cimentaciones con pilotes y la segunda parte presenta un analisis detallado de las pilasperforadas.

    CIMENTACIONES CON PILOTESNecesidad de las cimentaciones con pilotesLas cimentaciones con pilotes se requieren en circunstancias especiales. Las siguientes sonalgunas de estas,

    1. Cuando el estrato superior del suelo es (son) altamente compresible y demasia-do debil para soportar la carga transmitida por la superestructura, se usan pilo-tes para transmitir la carga allecho de roca subyacente 0 a un estrato de suelomas fuerte, como muestra la figura 13.1a. Cuando no se encuentra un lecho deroca a una profundidad razonable debajo de la superficie del terreno, se us an pi-lotes para transrnitir gradualmente la carga estructural al suelo. La resistencia ala carga estructural aplicada se deriva principalmente de la resistencia por fric-cion desarrollada en la interface suelo-pilote (figura 13.1b).

    2. Cuando estan sometidas a fuerzas horizontales (vease la figura 13.1c), las cimen-taciones con pilotes resisten por flexion rnientras soportan min la carga verticaltransmitida por la superestructura. Esta situacion se encuentra generalmente enel disefio y construccion de estructuras de retencion de tierra y en las cimenta-ciones de estructuras altas que estan sometidas a fuerzas severas por viento y/osismo.

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    13.2 Tipos de pilotes y sus caracteristicas estructurales 497a fuerzas de levantamiento. Los pilotes se usan a veces para esas cimentacionesy as! resistir la fuerza de levantamiento (figura 13.1e).

    5. Los estribos y pilas de puentes son construidos usualmente sobre cimentacionescon pilotes para evitar la posible perdida de capacidad de carga que una cimen-tacion superficial podria padecer debido a la erosion del suelo en la superficie delterreno (figura 13.1).

    Aunque numerosas investigaciones, tanto teoricas como experiment ales, han sidoconducidas para predecir el comportamiento y la capacidad de carga de pilotes en suelosgranulares y cohesivos, los mecanismos no son aun plenamente entendidos y tal vez nun-ca 1 0 sean. El disefio de cimentaciones con pilotes se considera como un "arte", result adode las incertidumbres implfcitas en el trabajo con algunas condiciones del subsuelo.Tipos de pi/otes y sus caracteristicas estructura/esSe usan diferentes tipos de pilotes en el trabajo de construccion, dependiendo del tipo decarga por tomarse, de las condiciones del subsuelo y del nivel del agua freatica. Los pilo-tes se dividen en los siguientes tipos: a) pilotes de acero, b) pilotes de concreto, c) pilotesde madera y d) pilotes compuestos.Pi/otes de aceroLos pilotes de acero son en general construidos a base de tubas 0de secciones H laminadasde acera. Los pilotes de tubos se hincan en el terreno con sus extremos abiertos 0cerrados.Las secciones de patfn ancho y las secciones I de acero tambien se usan como pilotes; sinembargo, las secciones H para pilotes son usualmente preferidas porque sus espesmes dealma y patines son iguales. En los perfiles de patfn ancho y vigas I, los espesores del almason menores que los espesores de los patines. La tabla 13.1 da las dimensiones de algunospilotes de acero estandar de secci6n H usados en Estados Unidos. La tabla 13.2 muestrasecciones de tubo seleccionadas frecuentemente usados como pilotes. En muchos casos, lospilotes a base de tubos son rellenados con concreto una vez que han sido hincados.Cuando es necesario, los pilotes de acero son empalmados por soldadura 0pm rema-ches. La figura 13.2a muestra un empalme tfpico con soldadura para un pilote H. Un em-palme tipico consoldadura para un pilote de tubo se muestra en la figura 13.2b.La figura13.2cmuestra un diagrama de empalme de un pilote H por medio de remaches 0pernos.

    Cuando se esperan condiciones diffciles de hincado, tales como a traves de gravadensa, pizarras y roca suave, los pilotes de acero pueden adaptarse con puntas 0 zapatasde hincado. Las figuras 13.2d y e son diagram as de dos tipos de zapatas usadas parapilotes de tubo.Pi/otes de concretoLos pilotes de concreto se dividen en dos tipos basicos: pilotes prefabricados y colados insitu. Los pilotes prefabricados se preparan usando refuerzo ordinario y son cuadrados uoctagonales en su seccion transversal (figura 13.3). El refuerzo se proporciona para queel pilote resista el momenta flexionante desarrollado durante su levantamiento y trans-

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    132 Tipos de pilotes y sus caracteristicas estructurales 499Tabla 13.2 Secciones seleccionadas de tubospara pilotes.

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    Espesor Area dede pared acero(mm) (cm ')3,17 21.54.78 32.15.56 37.37.92 52.74.78 37.55.56 43.66.35 49.44.78 44.95.56 52.36.35 59.74.78 60.35.56 70.16.35 79.85.56 806.35 907.92 1125.56 886.35 1007.92 1256.35 1217.92 1509.53 17912.70 238

    Diarnetroexterior(mm)

    219

    254

    305

    406

    457

    610

    Los pilotes coladas in situ (coladas en ellugar) se construyen haciendo un agujeroen el terreno y llenandolo luego con concreto. Varios tipos de pilotes de concreto cola-dos en ellugar se usan actualmente en construcci6n, y la mayoria han sido patent ados porsus fabricantes. Esos pilotes se dividen en dos amplias categonas: con ademe y sin ademe.Ambos tipos tienen un pedestal en el fondo.Los pilotes can ademe se hacen hincando una funda de acero en el terreno con ayu-da de un mandril colocado dentro de la funda. Cuando el pilote alcanza la profundidadapropiada, el mandril se retira y la funda se llena con concreto. Las figuras 13Aa, b , c y dmuestran algunos ejemplos de pilotes ademados sin pedestal y la figura 13Ae muestra unpilote ademado con un pedestal. EI pedestal es un bulbo de concreto expandido que seforma dejando caer un martillo sobre el concreto fresco.

    Las figuras 13Af y 13.4g son dos tipos de pilotes sin ademe, uno sin pedestal y el otrocon pedestal. Los pilotes sin ademe se hacen hincando primero la fund a a la profundidaddeseada y luego llenandola con concreto fresco; entonces, la funda se retira gradualmente.Informaci6n adicional sobre pilotes colados en ellugar se da en la tabla 13.4.

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