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miércoles, 15 de octubre de 2014

CIMENTACIONES CON PILOTES PREFABRICADOS


En este post vamos a hablar de un sistema de cimentación muy interesante, y que no es habitual de ver, puesto que suele ser usado en grandes obras de grandes presupuestos. Hablamos de cimentación mediante hinca de pilotes prefabricados.


Estos pilotes prefabricados pueden ser utilizados en obras de diferente naturaleza:

-Carreteras y ferrocarriles: los pilotes prefabricados están especialmente diseñados para absorber las solicitaciones de pilas y estribos, con la ventaja adicional de poder realizar la hinca de los mismos con una cierta inclinación, lo que les permite absorber los esfuerzos horizontales propios de estas estructuras. 

-Edificación: esta técnica de cimentación profunda se puede aplicar en edificios con grandes alturas donde existen importantes esfuerzos a flexión en cimentación, en edificios singulares cuyo especial diseño conduce a importantes esfuerzos de cimentación, edificios industriales con importantes esfuerzos horizontales o a flexión, en estructuras y edificios donde la cota de losa de planta baja se sitúa bajo el nivel freático. 

Vamos a hacer un recorrido por los aspectos más significativos del método:

Los pilotes prefabricados se denominan pilotes de desplazamiento, debido al sistema de ejecución, en el que no se extrae el terreno, sino que en el proceso de hincar el pilote lo desplaza lateralmente.

Los pilotes prefabricados hincados son una buena alternativa para la cimentación de estructuras en terrenos flojos o blandos, funcionando muy bien como pilotes columna, es decir, transmitiendo la carga en punta a una capa lo suficientemente firme como para aguantar la solicitación sin peligro de rotura del estrato. A su vez el proceso de hinca genera una mejora adicional a las características propias del terreno, provocando una compactación alrededor del pilote hincado.

Funcionan muy bien en terrenos homogéneos sueltos de naturaleza granular, como pueden ser las arenas de playa, o incluso las arcillas limosas de baja resistencia, pero siempre con un firme en el que apoyarse. El alto rendimiento de los equipos de hinca acorta enormemente los plazos de ejecución y la posibilidad de empalme de las piezas permite alcanzar los estratos resistentes a grandes profundidades. Por ejemplo, en el caso que he podido contemplar personalmente, en la cimentación de los viaductos del AVE Villena-Sax se llegaron a profundidades de en torno a 50 m. para conseguir alcanzar ese estrato competente.

Este tipo de pilotes tienen forma y armadura similar a una columna de hormigón con refuerzos en los extremos para defender el pilote contra interferencias en la penetración (punta) y para resistir los golpes de la maza (cabeza).

Armadura de pilote armado prefabricado de sección 40x40 cm2

La armadura del pilote surge de considerar los siguientes estados de cargas:
  • Golpes y transporte en posición horizontal, izado de cáncamos en posición mas favorable
  • Golpes de hincado
  • Cargas de servicio tras la de puesta en carga la estructura ( V, H, M)
El hincado se efectúa con una maquina pilotadora que levanta cada unidad, la apoya de punta sobre el suelo y la fuerza por medio de la caída de una maza desde una altura prefijada, golpeando sobre la cabeza del pilote en forma repetitiva hasta enterrarla en la longitud requerida. En la cabeza del pilote se dispone una sufridera, pieza de madera que recibe directamente los golpes de la maza que golpea, para evitar que se generen fisuras en cabeza de cada tramo de pilote hincado. Se introducen en el terreno por medio del hincado hasta que alcanza el rechazo, es decir, una cierta cantidad de golpes para un asiento determinado.
En este video se muestra perfectamente el proceso de hincado que se explica en el párrafo anterior:

Cada pilote está formado de una o varias piezas de directriz recta y sección constante, normalmente cuadrada. Los empalmes de dichas piezas garantizarán mediante uniones que los pilotes funcionen como un único elemento.
Junta entre tramos de pilote

Presentación del pilote para su unión 
Introducción de pasadores
Una vez se han introducido todos los pilotes necesarios según proyecto a las profundidades requeridas, el aspecto que tendría sería así: 
Pilotes en cimentación de pila de viaducto en tramo AVE Villena-Sax (Alicante)

El control de la puesta en obra de los pilotes consiste en los siguientes aspectos:

- Antes de comenzar con la hinca de los pilotes de la obra, se hincan unos pilotes de prueba para poder ajustar los parámetros de hinca al resto ( se prueba la altura de la maza de golpeo, la masa de la misma, el número de golpes necesarios, etc.)


- Sobre todos y cada uno de los pilotes se mide el “RECHAZO” (penetración cada 10 golpes), para controlar que se ha alcanzado la capacidad de carga que debe soportar el pilote.


- Pruebas estáticas de carga: en este tipo de ensayos y con la ayuda de otros pilotes o anclajes como reacción, se somete al pilote a cargas superiores a la máxima de servicio, observándose su comportamiento y obteniéndose la curva carga-asiento. Sin embargo estas pruebas son muy caras y muy lentas de ejecutar, por lo que solamente es posible realizarlas en un número pequeño de pilotes a lo largo de una obra. Se suele emplear la prueba dinámica de carga que se explica a continuación.


- Prueba dinámica de carga. este ensayo permite de una forma rápida y no destructiva analizar tanto las condiciones del terreno como el desarrollo de la hinca, controlando la integridad del pilote y su capacidad de carga diferenciada en fuste y punta. 

- Prueba de integridad de pilotes: se emplea para controlar específicamente la integridad de los pilotes. Está basado también en la teoría de la propagación de onda de choque a través de los mismos. De una forma sencilla, y con un equipo de mano, es posible chequear un gran número de pilotes en una sola jornada midiendo reducciones o incrementos de la sección

del pilote.

- Control de vibraciones: cuando en el entorno en el que se encuentra la obra existan edificaciones susceptibles de ser afectadas por las vibraciones, ruidos, etc.  es posible adaptar el sistema de trabajo para generar el menor impacto posible ( se regula la altura de caída de la  maza para generar menos ruido y vibraciones, se aumenta el número de golpes etc.).


Una vez que la comprobación de los pilotes ha sido satisfactoria, se pasa al siguiente paso: el descabezado. Este descabezado se ejecuta mediante un útil que se acopla a una máquina retroexcavadora y que lo acciona hidráulicamente, y mediante el cual se elimina la parte superior del hormigón del pilote y se descubren las armaduras del mismo para poder conectarlas despues al resto de armado del encepado.

Como dice el refrán, vale más un imagen que mil palabras, os dejo un vídeo donde se muestra este proceso de descabezado:


video

Una vez descabezados los pilotes su aspecto final sería el que se muestra en la siguiente fotografía:



Pilotes descabezados en cimentación de pila de viaducto en tramo de AVE Villena-Sax

Por último, tal y como hemos adelantado anteriormente quedaría conectar la armadura de los pilotes al de la cimentación (encepado):



Aquí terminaría el proceso de ejecución de los pilotes prefabricados en obra.


Os dejo un par de enlaces de las dos empresas de referencia  en este sector: TERRATEST Y RODIOKRONSA, donde podreis descargar catálogos y especificaciones de este tipo de pilotes.


http://www.rodiokronsa.es/index.php/es/especialidades/pilotes-prefabricados


http://www.terratest.es/producto.php?prod=1&lan=cas#




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