CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Definición y clasificación

Pilote: Elemento estructural usado en cimentaciones cuya esbeltez, es superior a 5.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Son los de uso más generalizado.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Prefabricados.

Juntas de sección

Cuadrada y Hexagonal

Método de Hinca

Ventajas:

• Excelente calidad
• Capacidad de carga garantizada
• Presencia de agua.

Inconvenientes

• Dificultad de atravesar niveles
• Riesgo de fisuración en pilote y construcciones
• Desvíos.
• Levantamiento en terrenos arcillosos.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Hormigonados in situ.

Tipos:

• Pilote Simplex estándar. (A)
• Pilote Simplex de Bulbo. (B)

Fases Simplex estándar

Azuche.

Fases Simplex de Bulbo

Fases pilote Franki

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Pilotes excavados.

Tipos:

• Perforados por rotación en seco.

Ensanche de las bases

Fases Rotación de hélice continua

Fases pilote en seco

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Pilotes excavados.

Tipos:

• Ejecución con lodos.

Fases con lodos tixotrópicos y cuchara

Fases Con lodos tixotrópicos con cazo bucker

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: de Hormigón

Pilotes excavados.

Tipos:

• Con entubación recuperable.
• Con entubación perdida

Fases con entubación perdida

Fases con entubación recuperable

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Proyecto.

Fases.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Proyecto.

Definición de la columna estratigráfica

• SINTETIZA EL CONOCIMIENTO DEL TERRENO
• UNA CADA 25 M EN PLANTA.
• DEBE CONTENER:
• Secuencia de capas.
• Nivel freático.
• Valores de SPT y Golpeo en muestra inalterada.
• Humedad y densidad en cada capa.
• Cohesión y ángulo de rozamiento.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Proyecto.

Selección de parámetros geotécnicos

• VALORES A PARTIR DEL SPT
• HUMEDAD, ÍNDICE DE HUECOS, NIVEL FREÁTICO.
• DEBEMOS CONOCER:
• POTENCIA DE CADA CAPA Y NÚMERO.
• TIPO DE SUELO GRANULAR, COHESIVO Y DE TRANSICIÓN.
• NIVEL FREATICO; Humed., sat, sumerg.
• SPT MEDIO.
• HUMEDAD Y DENSIDAD SECA.
• RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE, ÁNGULO DE ROZAMIENTO Y COHESIÓN.

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CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Cálculo del tope estructural

La capacidad del pilote de resistir esfuerzos axiles y de cortante como una pieza estructural más

Predimensionamiento

Definición

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Efecto grupo y Definición en planta de la cimentación

• Ejes que transmiten esfuerzos.
• Valores en cada punto de las cargas verticales.
• Cotas en vertical y en planta.
• Límites del espacio sobre el que se tiene la propiedad.

Definición en planta

Cuando hay tres o más pilotes el efecto grupo diluye el problema de la excentricidad

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Carga de hundimiento

Qh = Rp* Ap + Rf*Af.

​

Utilizando las fórmulas de predimensionamiento del tope estructural obtendríamos la superficie (diámetro del pilote) y a partir de aquí, despejaríamos el área del fuste con la que obtenemos la longitud.

​

​

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Resistencia unitaria para suelos granulares

La punta más importante que el fuste

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Resistencia unitaria para suelos cohesivos

En fuste es más importante que la punta.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Resistencia unitaria para suelos de transición

En estos suelos los parámetros deben estar calculados en condiciones efectivas.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Comprobación de asientos

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Cargas horizontales

Si actúan por encima de la cabeza del pilote hay que convertirlas en un momento actuando sobre el encepado y una carga horizontal en cabeza del pilote

La carga horizontal se asume por cortante en la cabeza de los pilotes y produce flexiones en el fuste.

Estas flexiones deben considerarse de la siguiente forma:

H < 0,05 V – No se consideran.

0,05 < H < 0,1 V – Se calcula la flexión.

H > 0,1 V – Dispositivos especiales de tipo estructural.

Si H > 0,1 V no se deben afrontar estas cargas por lo que se utilizan diversos criterios de cálculo:

1. En Servicio.
2. En rotura.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Para Suelos granulares (Arenas): Se admite que K crece linealmente con la profundidad:

Cargas horizontales: Cálculo en Servicio; Método coeficiente de Balasto.

El pilote siempre se considera elástico, en este método también se considera elástico el terreno, con un coeficiente de balasto (K) que lo caracteriza.

Pz = K * Yz

La ecuación diferencial que rige el movimiento es:

Suelos cohesivos E = cte. K = cte.

Las armaduras sólo se colocan para resistir los momentos.

Donde: E = Modulo de elasticidad.

I = Momento de Inercia.

K = Coeficiente de balasto.

D = diámetro.

Así obtenemos las expresiones:

Donde: A_y, B_y, A_M, B_M, son coeficientes tabulados.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

A través de unos gráficos se obtiene Y_z y M_z:

Cargas horizontales: Cálculo en Servicio; Método Elástico.

El pilote se estudia como una pieza recta elástica y el terreno como un semiespacio de Bousinesq.

Se define:

CIMENTACIÓN PROFUNDA

PILOTES: Cálculo.

Cargas horizontales: Cálculo en Servicio; Método Oteo.

Es un método desarrollado completamente de forma empírica en el que se considera el terreno como un espacio semiespacio elástico y al pilote como una pieza recta elástica.

Introducimos una ménsula equivalente para suprimir el momento.

Consiste en suponer que el pilote se encuentra empotrado a una determinada profundidad. A partir del empotramiento se supone que no existe terreno. (Pilar exento).

Una vez que tenemos L' podemos calcular el momento ficticio que tiene que soportar el pilote.

Mfict= Q(L+L’) y Mreal, max = Mfict = m*Q(L+L’)

Donde: m = Coeficiente reductor que se obtiene de un gráfico

CIMENTACIÓN PROFUNDA

ENCEPADOS: Cálculo.

Definición, características y tipos

Son bloques prismáticos que unen las cabezas de varios pilotes para que trabajen conjuntamente y sirven de base al pilar o elemento estructural.

• La norma española EH-91:
• Cementos de categoría no superior a 350.
• Dosificación de 250 a 400 kg/m3.
• Resistencia característica:
• 175 kp/cm2 para el caso de encepar pilotes in situ.
• 225 kp/cm2 para pilotes prefabricados en obra.
• 275 kp/cm2 para pilotes prefabricados en taller.

• Tamaño máximo árido < 40 mm.
• Asiento en el cono de Abrams será:

a) De 3 a 5 cm para consistencia plástica, a compactar por vibrado.

b) De 10 a 15 cm para consistencia fluida, a compactar picado con barra.

• Hormigón de limpieza de Rf=50 kp/cm2 (150 kg de cemento/m3 Hormigón).

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ENCEPADOS: Cálculo.

Definición, características y tipos (2)

• Las armaduras acero A42
• recubrimiento mínimo 15 cm sobre el horizontal. 10 cm a los paramentos verticales.
• La entrega del hormigón del pilote en el encepado será de 5 a 7,5 cm.

Dimensionamiento: Por métodos semiempíricos, «método de las bielas», supone que la transmisión de las cargas del pilar a los pilotes a través de unas «bielas» de hormigón. No es necesario tener en cuenta el peso propio del encepado.

En la norma EH-91, NTE-2000, establece que el canto del encepado no deberá ser inferior a 1,5 veces el diámetro de los pilotes, ni la distancia entre el contorno de los pilotes y las caras verticales del encepado inferior a 25 cm ó 0,5 diámetros.

Distingue los tres tipos siguientes:

En general conviene que los encepados sean lo más rígidos posible, dentro de unas limitaciones económicas, por lo que el tipo más normal es el I y, a veces, el II. El tipo III suele darse muy rara vez en edificación

CIMENTACIÓN PROFUNDA

ENCEPADOS: Cálculo.

Cálculo (1)

El encepado para un solo pilote puede calcularse a partir de las cargas puntuales sobre macizos pero, en general, se coloca una armadura del tipo de la indicada en la figura.

Este caso sólo es aplicable cuando el encepado está convenientemente arriostrado en dos direcciones.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

ENCEPADOS: Cálculo.

Cálculo (2)

El caso de 2 pilotes (figura a) resulta como tracción en la armadura inferior.

Si en la base del pilar actúa un momento, puede suponerse que da lugar a una tracción adicional

La armadura necesaria para resistir esta tracción debe disponerse, sin reducción, en toda la longitud del encepado, levantando las barras en su extremo, para asegurar el anclaje de las mismas (figura b)

Se aconseja tomar como canto útil d ≥ 0,7 (L- a/2)

Las condiciones de resistencia a compresión de las bielas son:

Siendo s₁ el área de los pilotes y P mayorada

Para mejorar la resistencia a torsión del encepado (a la que también ayudan las riostras) debe colocarse en la cara superior una armadura de 1/8 a 1/5 de la inferior (según la EH-82 ≥ 1/10), así como una armadura de piel constituida por cercos verticales y horizontales de sección.

A=0,002 b' t (cm2 por barra corrugada) siendo b' = ancho del encepado en cm (b > h/2) y t = abertura de la malla de cercos en cm. Conviene aproximar los cercos verticales en la zona de anclaje de la armadura principal, para zunchado de las bielas (figura c). Como orientación suelen colocarse cercos φ 10 a 10 cm para pilares con carga P ≤ 90 t.

(a)

(b)

(c)

CIMENTACIÓN PROFUNDA

ENCEPADOS: Cálculo.

Cálculo (3)

Encepados sobre mas de 2 pilotes el cálculo es análogo, partiendo, en cada caso, de la geometría de las posibles bielas. A efectos prácticos pueden utilizarse las expresiones simplificadas y las capacidades mecánicas que se indican en el Cuadro siguiente.

​

El armado puede hacerse únicamente con una armadura de zunchado perimetral N_p (en la cara inferior del encepado) junto con un mallazo inferior, o mediante una armadura perimetral algo menor completada con unas bandas de armadura N_m (cada una de ellas) uniendo cada dos pilotes y cruzando el encepado.

​

La NTE de cimentaciones y la EH-91 recomienda además colocar unos cercos de suspensión de la armadura principal, en el centro de la distancia entre pilotes o repartida entre ellos (pilotes muy separados) (figura). La tracción a resistir por esta armadura se fija en: P / 1,5* n; siendo n el número de pilotes.

​

En el caso de encepados flexibles o de forma alargada y grandes vuelos debe hacerse un cálculo detallado comprobando la resistencia a cortante y punzonamiento en las secciones críticas, tal como se indica en la EH-91.

CIMENTACIÓN PROFUNDA

VIGAS RIOSTRAS : Cálculo.

Tipos, Características y Cálculo.

En general debe evitarse colocar un solo pilote bajo un pilar, ya que cualquier excentricidad constructiva introduciría esfuerzos de flexión no previstos. Cuando se emplee esta solución deben colocarse vigas riostras en dos direcciones ortogonales, uniendo los distintos encepados.

Lo mismo debe hacerse en encepados sobre dos pilotes, arriostrando en el sentido de la menor inercia.

Eventualmente podrá prescindirse de las riostras cuando los encepados estén unidos por una losa continua de hormigón armado de espesor ≥ 20 cm, o el diámetro de los pilotes sea superior a 1 m.

Las vigas riostras tendrán un ancho mínimo de 30 cm y un canto de orden de 1/12 de la distancia entre encepados, con un mínimo de 35 cm.

Para el cálculo se tendrá en cuenta:

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• El peso propio y los elementos que descansen sobre la riostra (tabiques, for­jados, etc.).
• Como mínimo se considerará una sobrecarga de servicio de 1 t/m² actuando en un ancho B (ancho de la riostra) + 0,60 m.
• Una carga axil de tracción del orden del 3 % de la carga total vertical de los pilotes que arriostra, o como mínimo de 15 t.
• Los momentos transmitidos por los encepados por excentricidad, previsión de asientos diferenciales, etc.

Como dimensionados típicos pueden darse los siguientes:

CIMENTACIÓN PROFUNDA

BIBLIOGRAFÍA

Normativa y Publicaciones.

• Normas Consultadas:

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• Norma Tecnológica NTE – 2000: «Acondicionamiento del terreno. Cimentaciones». ISBN 84 – 7433 – 810 – 7. Dirección General de la vivienda, Arquitectura y Urbanismo. Ministerio de Fomento. Centro de Publicaciones, 2000.
• Norma Tecnológica NTE-CPI/1978: «Cimentaciones. Pilotes in situ». Orden 25/11/1977. B.O.E. núms. 295 y 301 de Diciembre de 1977.
• Norma Tecnológica NTE-CPP/1978: «Cimentaciones. Pilotes prefabrica­dos». B.O.E. núms. 180 y 186 de Julio y Agosto de 1978.
• Norma Tecnológica NTE-CPE/1978: «Encepados». B.O.E. núm. 284 de 28­ de Noviembre de 1978.

• Calavera J.; 2000; “Cálculo de Estructuras de Cimentación”; INTEMAC S. A.; ISBN 84 – 88764 – 09 – X.

​

• Hernández del Pozo J. C., Menéndez A., Rubio M. C.; 2002; “Cimentaciones Profundas, Procedimientos de Ejecución y cálculo”; Reprografía Digital Granada S. A.; ISBN 84 – 699 – 7079 – 8.

​

• Rodríguez Ortiz J. M., Serra J., Oteo C.; 1982; “Curso Aplicado De Cimentaciones”; COAM; ISBN 84 – 85572 – 37 – 8.

​

• Fu Hua Chen; 1999; “Soil Engineering, Testing, Design, and Remediation.” CRC Press LLC, 2000 N.W. Corporate Blvd., Boca Raton, Florida 33431; ISBN 0 – 8493 – 2294 – 4.