cimientos profundos 473 6.4 pilotes prefabricados de hor

CIMIENTOS PROFUNDOS 473
6.4 PILOTES PREFABRICADOS DE HORMIGÓN ARMADO
Los pilotes prefabricados de hormigón se introducen en el terreno mediante hinca. Se utiliza maquinaria especial, que actúa por percusión, mediante una maza que golpea la cabeza del pilote o por vibración. Siempre se trata
de pilotes con desplazamiento pueden ser de
hormigón armado o pretensado.
6.4.1 Pilotes de hormigón pretensado
Los pilotes prefabricados de hormigón más
frecuentemente utilizados son huecos con sección circular y de grandes diámetros.
Se emplean generalmente en obras marítimas, puentes y cimientos solicitados por grandes esfuerzos. Los primeros utilizados, (en el
puente sobre el río Maracaibo), respondían a
la patente Raymond (figura 6.22).
En general cada pilote está formado por elementos tubulares prefabricados de hormigón de
5 m de longitud media y está armado normalmente con cuantías pequeñas (mínimas según
norma). La longitud total varía normalmente entre 15 y 30 m (en la central térmica de Los Barrios en la Bahía de Algeciras, se han hincado
pilotes de 50 m de longitud). El diámetro interior
puede hallarse entre 0,6 y 0,9 m, aunque se
han llegado a construir con diámetros de 2 m.
El espesor de pared es de 0,15 a 0,20 m,
aunque excepcionalmente pueden alcanzar
0,25 m o más; los conductos para los cables
de postesado tienen diámetros de 20 a 40 mm.
hincados en su totalidad. Con el postensado se
deben producir tensiones de compresión en el
hormigón, equivalentes como mínimo a 5 N/mm2
en la sección total.
La hinca se hace normalmente por golpeo,
con la base abierta; para facilitar el proceso, se
emplean métodos tales como la extracción de
tierra y la lanza de agua; esta herramienta no
debe ser utilizada en la zona de empotramiento. El empalme de piezas está dificultado por el
tamaño y la necesidad de realizarse antes de la
hinca. Se puede realizar en obra, previendo el
espacio necesario, o en fábrica (en este caso se
añade el inconveniente del transporte).
Se necesitan grandes medios auxiliares para el izado y el hincado y un estudio muy preciso de la obra ya que las piezas postensadas
no pueden cortarse.
6.4.2 Pilotes prefabricados de hormigón
armado
Los pilotes prefabricados de hormigón armado
son normalmente de sección cuadrada de 30 a
50 cm de lado aunque, en ocasiones, también se
fabrican hexagonales u octogonales (figura 6.23).
Figura 6.22
Pilote de hormigón pretensado tipo Raymond
Se utiliza hormigón con resistencia característica (fck) comprendida entre 45 y 50 N/mm2
con tamaño máximo de árido de 20 mm.
El anclaje de los cables de postesado se
realiza siempre por adherencia para que sea
posible descabezar los pilotes que no queden
Figura 6.23
Secciones de pilotes de hormigón armado
474 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
30
paso: 4 cm
Cabeza
de golpeo
3D
Cercos
dobles
70
paso: 6 cm
2,5 cm
paso: 10 cm
Junta
Herkules
Cercos normales:
fyk =2400kg/cm2
φ6 a 10 cm
60
paso: 6 cm
3D
Cercos
dobles
40
paso: 6 cm
< 1,3 D
Azuche
convencional
ZUNCHO
O 5mm
34
D
34
Figura 6.24
Pilote de hinca
hormigón:
fck ≥ 40 N/mm2
armaduras:
fyk = 500 N/mm
o
fyk = 400 N/mm2
2
Ø pilote
(cm)
barras
Figura 6.25
Pilote prefabricado empalmable
42
60
80
130
6Ø14
6Ø14
6Ø16
6Ø20
CIMIENTOS PROFUNDOS 475
Figura 6.26
Hinca de un pilote prefabricado de 50 x 50 cm y 18 m de
longitud
Figura 6.27
Distintos tipos de juntas entre pilotes empalmables
Pueden ser fabricados en la propia obra o
en plantas de prefabricación.
secciones que varían entre 400 cm 2 y 1.300
cm2 (figura 6.27).
De acuerdo con las técnicas de funcionamiento y puesta en obra se clasifican en dos
grupos:
1. Pilotes de longitud fija.
2. Pilotes de longitud variable.
Se utiliza hormigón con resistencia característica igual o superior a 40 N/mm2. El recubrimiento de armaduras debe ser suficiente y controlado y deben utilizarse cementos especiales
para resistir los agentes agresivos externos. Se
suele admitir que en este tipo de pilotes, una
vez hincados, el hormigón trabaje a 12,5
N/mm 2 mientras que en los pilotes hormigonados “in situ” se considera una resistencia de cálculo del orden de la tercera parte de la resistencia característica.
Los pilotes fabricados en obra suelen ser de
longitud fija, sin posibilidad de empalme (figura
6.24). Pueden recrecerse después de la hinca
con dificultad y con la exigencia del correspondiente plazo de fraguado y endurecimiento del
hormigón del recrecido. Los pilotes de longitud
variable se fabrican en tramos empalmables cuyas juntas suelen ser objeto de patente; tienen
Las juntas de empalme, que se suelen disponer cada 12 m, tienen mayor resistencia que la
476 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
sección típica del pilote. El hecho de disponer
las juntas a tales intervalos, se debe fundamentalmente a que se hace posible el transporte de
las piezas en camiones sin necesidad de obtener permisos especiales.
1,3 D
1,3 D
6 cm
Azuche especial
para roca
Azuche especial
para roca
Azuche normal
de hormigón en
punta
Azuche normal
de hormigón en
punta
Figura 6.28
Azuches para
pilotes de
hormigón
6 cm
D
D
Planta
Planta
En España se dispone actualmente de tres
tipos de juntas: Johnson, West y A.B.B. Las dos
últimas permiten la instalación de un tubo de registro a lo largo del eje, para controlar la verticalidad y la inclinación de los pilotes de gran
longitud.
En el extremo inferior, los pilotes están dotados de un azuche plano o en punta cuando se
trabaja en terrenos normales. Cuando se prevé
que el pilote alcanzará un substrato rocoso se
dispone un azuche especial, conocido como
“punta de Oslo”, de acero de alta resistencia
(figura 6.29). La hinca se completa cuando se
alcanza la capa resistente prevista, o en los pilotes flotantes en función del rechazo definido.
L 200 x 200 x 15 mm
140 - 200 mm
220 - 240 mm
260 - 300 mm
2 chapas de
10 mm soldadas
al alma y a
la varilla
O 70
O 90
O 100
200 mm
480 mm
2 chapas de
10 mm soldadas
al alma
O 100
Figura 6.29
Azuches tipo
“punta de Oslo”
CIMIENTOS PROFUNDOS 477
6.4.2.1 Pilotes prefabricados empalmables
tipo Herkules
En términos generales, en la actualidad, los aspectos en los que se están produciendo mayores
avances son los siguientes:
• Empleo de materiales de alta resistencia:
hormigón de fck ≥ 40 N/mm2 y acero de fyk
= 400 N/mm2
• Mejoras en los procesos de fabricación y
curado.
• Empleo de equipos automáticos de hinca,
que permiten garantizar la altura de caída y
la cadencia de la hinca, con aprovechamiento casi total de la energía.
• Empleo de equipos electrónicos analizadores del proceso, combinados con fórmulas
dinámicas.
Características
Las características de este tipo de pilotes se exponen en la figura 6.30. Estos datos son útiles para la confección del anteproyecto. Los parámetros
pueden variarse en función de las características
del terreno o del tipo de solicitación. La sección hexagonal del pilote resiste a flexión un 10% más
que una sección cuadrada de igual superficie.
Las armaduras longitudinales son de acero de
límite elástico = 400 N/mm2 y el hormigón utilizado tiene una resistencia característica f ck = 50
N/mm2. La Instrucción EHE limita la resistencia
Símbolo
(Unidad)
Denominación
Figura 6.30
Características
de pìlotes
prefabricados
empalmables
tipo Herkules
de la empresa
Kronsa
Tipo normalizado de pilote
HK-420
HK-600
HK-800
HK-1300
Sección
A (cm2)
420
600
800
1.300
Volumen por metro
V (m )
0,042
0,06
0,08
0,13
Peso aproximado por metro
P (kg)
110
160
210
340
Lado - Distancia entre caras
a-b (m)
Superficie desarrollada por metro
S (cm2)
7.630
9.120
10.530
13.420
Momento de inercia mínimo
Ixk (cm )
1,41104
2,89104
5,13104
13,55104
614
614
616
620
7,25
7,25
9,47
14,79
6 a 10 cm
6 a 10 cm
6 a 10 cm
6 a 10 cm
kp/m
2,18
2,63
3,00
3,90
Peso teórico de toda
la armadura
kp/m
9,44
9,88
12,47
18,69
Carga vertical admisible
a compresión (6º).
N (kN)
50
750
1.000
1.600
Distancia entre ejes de pilotes.
d (m)
0,70
0,80
0,90
1,20
Armadura
longitudinal
4
Acero de alta
resistencia
Peso teórico
medio
Armadura
transversal
3
kp/m
Espiral
Peso teórico
medio
0,127
0,220
0,150
0,263
0,175
0,304
0,224
0,387
478 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
del acero para elementos que trabajan a compresión (f yd > 400 N/mm 2).
Chapa metálica
Poliestireno
Roble
Gancho de izado
Empaquetadura o galleta de
fibra plastificada
Sombrerete
Pilote
El pilote normal cuenta con un azuche de hormigón. Para terrenos duros o con obstáculos se
utiliza un azuche de tipo Oslo (figura 6.29).
Hasta los 12 m de longitud no se necesitan
juntas. Se puede alcanzar cualquier profundidad utilizando la junta patentada tipo Hérkules.
Se pueden hincar con una inclinación de
hasta 1:4 en cualquier dirección en obras normales. En cimentaciones con pilotes flotantes la
capacidad portante de los mismos debe ser objeto de un estudio específico para cada caso.
La hinca se realiza con grúas de tipo medio provistas de martinetes y guiaderas. Se utilizan equipos autónomos por lo que no son necesarias prestaciones por parte del cliente; lo
que les proporciona gran versatilidad.
Figura 6.31
Sombrerete de protección de la cabeza de un pilote
Figura 6.32
Pilotes prefabricados tipo Terratest. Aspecto de las juntas.
6.4.2.2 Pilotes prefabricados empalmables
tipo Terratest
Terratest S.A. fabrica en sus instalaciones pilotes empalmables con las siguientes características:
• Secciones cuadradas de 235 x 235 cm2;
270 x 270 cm2 y 300 x 300 cm2.
• Hormigón fabricado con cemento resistente
a los sulfatos - CEM III/B.42.5/SR. Con resistencia característica fck = 45 N/mm2
• Acero en armaduras con límite elástico
f yk = 400 N/mm 2 , excepcionalmente
f yk = 600 N/mm 2.
• La armadura longitudinal está fomada por
4 u 8 barras dependiendo de la sección
y las exigencias.
• La armadura transversal está formada por una
espiral de directriz cuadrada de 16 cm de
peso, que se reduce a 8 cm en los extremos.
• Las cargas estructurales sobre cada elemento son las que se indican en la figura 6.33
• Se pueden hincar con inclinación de 1:3,
aunque se recomienda no pasar de 1:4
CIMIENTOS PROFUNDOS 479
(aproximadamente 15º con la vertical).
• La resistencia a flexión varía entre 15 y 80
kN x m, según el tipo de pilote y la carga
vertical. Los esfuerzos de flexión deben reducirse al mínimo. Si los momentos son mayores se deben utilizar dos o varios pilotes
o resistirlos usando vigas centradoras.
• Las distancias mínimas recomendables entre pilotes son las siguientes:
T.235 : 0,70 m
T.270 : 0,90 m
T.300 : 1,10 m
Estas distancias deben considerarse tanto en
encepados comunes como entre pilotes próximos
de diferentes pilares.
• Para pilotes de longitud variable se utiliza la
junta ABB, uniendo piezas de hasta 12 m.
• La hinca se realiza mediante máquinas dotadas con martillo diesel o maza de caída
libre de 30 a 40 kN con altura de caída
de 0,5 a 1 m.
rechazo) el recrecido es complicado.
3. En ocasiones se producen rechazos porque
aparece un obstáculo con una longitud pequeña de hinca.
4. Durante la hinca se producen ruidos y vibraciones que pueden afectar a edificios contiguos, lo que hace prácticamente imposible
su utilización dentro de nucleos urbanos.
5. No pueden hincarse pilotes de secciones
grandes. Raras veces se superan los
1.600 cm 2.
Tipo
Carga
máxima
Carga
recomendable
T.235
T.270
T.300
650 kN
900 kN
1.120 kN
600 kN
850 kN
1.050 kN
Figura 6.33
Características
de los pilotes
prefabricados
empalmables
tipo Terratest
Los equipos de hinca están montados sobre
excavadoras de tipo medio que permiten un fácil manejo en obra. No se necesitan servicios
auxiliares de agua, electricidad, ni retirada de
lodos.
Durante la hinca se puede comprobar el
comportamiento del pilote con un “analizador
electrónico de hinca”. Se determina la “resistencia final”, midiendo la penetración con una serie de diez golpes. Esta debe ser igual o menor
al índice de “rechazo” obtenido mediante la fórmula dinámica de hinca utilizada en el cálculo,
que debe figurar en el Pliego de Prescripciones
Técnicas.
A modo de conclusión puede decirse que los
pilotes prefabricados de hormigón armado presentan las siguientes características:
1. En el proceso de hinca algunos se rompen,
siendo difícil la reparación o el empalme.
2. Cuando los pilotes de longitud fija no alcanzan el estrato resistente (no se produce
Figura 6.34
Hinca de pilotes
prefabricados
Terratest
480 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
6. Los pilotes de una pieza no suelen sobrepasar la longitud de 17 m.
7. Al fabricarse todos los pilotes con la misma
longitud, ocurre a menudo que se alcanza
el rechazo sin completar la hinca, por lo
que se debe romper la longitud excedida suponiendo un aumento de coste de fabricación y demolición de la parte sobrante.
8. Los armados y secciones obedecen en muchas ocasiones a los esfuerzos de izado,
transporte y manipulación. La sección y armado para resistir estos esfuerzos es mayor
y distinta que la necesaria para la carga
de trabajo (figura 6.35).
2
M máx = PL =0,125PL
8
6.5 PILOTES "IN SITU" DE HORMIGÓN
ARMADO CON DESPLAZAMIENTO
En España este tipo de pilote se utiliza cada
vez menos. No obstante el más utilizado ha sido
el "pilote de desplazamiento”, con tapón de grava y entubado recuperable. Es un pilote circular
con entubado de chapa de espesor mínimo 2
cm. Estos pilotes tienen las características que
se exponen en la figura 6.38.
En el procedimiento Franki se realizan este
mismo tipo de pilotes, con los mismos diámetros
de perforación, aunque varían las armaduras:
2
L
L/3
2
Mmáx = 0,056PL
2L/3
2
0,20L
M máx= 0,024PL
0,60L
0,20L
Figura 6.35
Esfuerzos
durante el izado
de un pilote
P= Peso del pilote (kp/m)
Figura 6.36
Hinca de un pilote de hormigón prefabricado
CIMIENTOS PROFUNDOS 481
Maza
Cabezal
> 50 cm
>D
5 cm
> 4 cm
Tubería Recuperable
Hormigón
Armaduras:
cercos
O 6 a 20 cm.
Azuche
Azuche
D
D
hormigón:
fck=25 N/mm2
Cono: 10 a 15 cm
armaduras
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote (cm)
30
35
45
55
65
barras
5Ø12
5Ø12
6Ø12
7Ø12
6Ø14
6 Ø 12 para pilotes de 357 - 400 y 436 - 500
6.6 PILOTES DE HORMIGÓN ARMADO
CON EXTRACCIÓN
6 Ø 16 para pilotes de 500 - 550 y 560 - 600
La armadura transversal es igual para todos los
tipos: Ø 8 a 20 cm. El hormigón de consistencia
plástica o seca. Se exigía un asiento en el cono de
Abrams inferior a 5, tamaño máximo de árido inferior a 25 mm y dosificación mínima de 250 kg de
cemento/m3. El recubrimiento mínimo de las armaduras era de 40 mm.
Se consideran en este apartado los pilotes
moldeados en el terreno mediante perforación
y otros métodos de excavacion, configurados
como elementos estructurales para transmisión
de cargas.
Atendiendo a la forma de la sección transversal se consideran dos tipos:
• Pilotes circulares (figura 6.41).
Figura 6.37
Pilote "in situ",
con
desplazamiento,
con azuche
482 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
> 50 cm
>D
5 cm
> 4 cm
Maza
Hormigón
Tubería
recuperable
Armaduras:
cercos
O 6 a 20 cm
3D
Tapón
D
D
Figura 6.38
Pilote "in situ",
con
desplazamiento,
con tapón de
gravas
hormigón:
fck=25 N/mm2
cono: tapón 0,
resto 1 a 5 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote (cm)
30
35
45
55
65
barras
5Ø12
5Ø12
6Ø12
7Ø12
6Ø14
• "Barretes" o minipantallas, en las que la sección adopta diferentes formas: rectangulares, cruciformes, en T, L, etc. (figura 6.42).
Figura 6.39
Proceso de
ejecución de los
pilotes tipo
Franki
El fuste puede ejecutarse con sección transversal uniforme; fuste recto; fuste ensanchado o de base ensanchada (figura 6.43).
Deben cumplir los siguientes requisitos :
• Diámetro del fuste comprendido entre
0,30 y 2,50 m.
CIMIENTOS PROFUNDOS 483
0,3 m
D
2,5 m
D
L2
Figura 6.41
Limitación de
dimensiones en
pilotes
perforados
circulares
E1
L
E2
L1
L2
L
E1
E2
L1
Figura 6.40
Pilotes de desplazamiento,apisonados,con tubería de
revestimiento recuperable. Procedimiento Franki
• Dimensión mínima para pilote - barrete, 0,4 m.
• Inclinación no menor de 4:1 con la horizontal (figura 6.45).
• Ensanchamiento de la base o el fuste
con sección no superior a 10 m 2.
Los elementos pueden trabajar aislados,
formando grupos y configurando pantallas (figuras 6.44 y 6.46 en páginas siguientes).
La perforacion puede realizarse de forma
contínua, o discontínua, (helice, cuchara, trépano, etc...) utilizando elementos de contención para estabilizar las paredes cuando el
L1 /E1 6/1
E1 0,4 m
2
A 10 m
proceso de ejecución permita una forma geométrica definida.
El elemento configurado puede ser de:
• Hormigón en masa.
• Hormigón armado normal.
• Hormigón armado con armadura especial,
tubos de acero, perfiles, elementos diversos
o fibras de acero.
• Hormigón prefabricado, hormigón pretensado
o tubos de acero en los que el espacio anular
entre la pieza introducida y el terreno es rellenado con hormigón, lechada de cemento o
lechada de bentonita-cemento (figura 6.47).
Figura 6.42
Formas de
pilotes
"barretes".
Dimensiones
484 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
As
As
DS
As
D
a2
DS
DS
1
n
DE
Ae
a1
1
n
1
n
n
Ab
1
Ab
DB
D
DB
DB < 3 D S
DE < 2 D S
Suelos cohesivos: n > 1,5
AB < 9 A S
AE < 2 A S
Suelos no cohesivos: n > 3,0
D
a
Figura 6.43
Pilotes de fuste recto, base ensanchada y fuste ensanchado
Figura 6.44
Grupos de pilotes
pantalla de pilotes secantes:
D
s
p
s
p
s
a<D
p: pilotes primarios
s: pilotes secundarios
a
pantalla de pilotes tangentes:
a=D
D
n
n
a
4
pantalla de pilotes
muy espaciados:
1
r
D
r
a>D
r: revestimiento
a
Figura 6.45
Definición del concepto de “inclinación”de un pilote
6.6.1 Materiales utilizados en pilotes
perforados
Con respecto a los materiales que componen
los elementos que se están estudiando, se indican
en este apartado las especificaciones que se consideran de interés.
Figura 6.46
Pantallas de pilotes
6.6.1.1 Hormigón
Deberán poseer las siguientes características:
• Alta plasticidad y cohesión.
• Fluidez.
• Capacidad de autocompactación.
• Trabajabilidad suficiente, para facilitar el
CIMIENTOS PROFUNDOS 485
D
D
D
Perforado con
hormigón armado
Perforado armado
con perfil laminado
Perforado con
tubo de acero
D
Perforado con
hormigón en masa
Encamisado
provisional
Encamisado
provisional
D
D
Lechada de hormigón
o cemento,
Lechada
hormigón
en masa de
o armada.
o cemento,
en masa o armada.
Perforación
no encamisada
Perforación
no encamisada
D
D
D
D
Figura 6.47
Pilotes
perforados
circulares
Con elemento portante prefabricado de hormigón
Con tubo estructural de acero
proceso de vertido, y, en su caso, la retirada de entubados recuperables.
Tipo de colocación
Las dosificaciones del hormigón se indican en
la figura 6.48.
Contenido de cemento
(kg/m3)
Colocación en seco
> 325
La resistencia de proyecto del hormigón se fijaba entre 20 y 35 N/mm2, y debía cumplir:
Colocación en
presencia de agua
> 375
C16 ≤ fck ≤ 30 con probeta cilíndrica.
C20 ≤ fck ≤ 35 con probeta cúbica.
•Relación agua/cemento < 0,6
•Contenido de finos < 550 kg/m3
Figura 6.48
Dosificación de
hormigón para
pilotes
perforados
486 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
La nueva instrucción de hormigón estructural,
EHE, exige un valor de fck ≥ 25 N/mm2.
Figura 6.49
Armadura
longitudinal
mínima
La consistencia del hormigón debe alcanzar
valores diferentes atendiendo a las condiciones de
uso, tal y como se indica en la figura 6.50.
Cuando se emplea como estabilizante una suspensión de bentonita, arcilla, o polímero, deben
utilizarse exclusivamente armaduras construídas
con redondos de acero corrugado.
Se puede utilizar hormigón de alta resistencia
(C40 a C50) siempre que se especifique en el proyecto y sea compatible con las características del
terreno y el proceso de ejecución.
La cuantía mínima de armadura longitudinal está relacionada con la sección transversal del pilote.
La figura 6.49 refleja los valores recomendados a
este respecto.
Area total de la sección
transversal del pilote
Ac
Area de la armadura
longitudinal
As
Ac ≤ 0,5 m2
As ≥ 5 x 10–3 x Ac
0,5 m2 < Ac ≤ 1 m2
As > 25 m2
Ac > 1,0 m2
As ≥ 2,5 x 10–3 x Ac
Clase(2)
Figura 6.50
Características
del hormigón
para pilotes
perforados
6.6.1.2 Armaduras
Valor mesa
de sacudida(1)
(mm)
Clase(2)
Valor cono
Abrams(1)
(mm)
La armadura mínima longitudinal estará formada por 5 Ø 12 mm con separación < 200 mm.
La distancia minima entre barras será igual al
mayor de los siguientes valores:
• 1,5 veces el tamaño máximo de áridos.
• Diametro máximo de la barra longitudinal.
La distancia libre entre barras, o grupos de barras, en una hilada, podrá reducirse al triple del
Condiciones típicas de utilización
F2
350
410
S2
50
90
• Perforaciones en seco no revestidas o con revestimiento
permanente, de diámetro 600 mm o superior
• Cota de hormigonado resulta por debajo de un entubado provisional
• Armadura muy espaciada, amplio espacio para la libre
circulación
F3
420
480
S3
100
150
• Armadura poco espaciada
• Cota de descabezado dentro de un entubado provisional
F4
290
600
S4
160
210
• Cuando la perforación es en seco y su diámetro inferior
a 600 mm
• Cuando el hormigón se coloca en presencia de agua
mediante tremie o mediante bombeo
(1) Los valores medidos en mesa de sacudida o en cono de Abrams deben redondearse por defecto cada 10 mm.
(2) Las clases S y F corresponden a la clasificación del hormigón en función del método de ensayo de consistencia.:
• S.- Ensayo de asiento en el cono en mm. según ISO 4.109. Se redondea a fracción más próxima a 10 mm.
• F.- Ensayo de la mesa de escurrimiento según ISO 9.812.
CIMIENTOS PROFUNDOS 487
diametro de la barra o del diametro equivalente
del grupo de barra.
Estribos, cercos o
armadura helicoidal
Mallazo electrosoldado
Si se hormigona bajo el agua la separación
entre barras ó grupos de barras longitudinales será
100 mm.
Ø > 6 mm y
Ø ≥ 1/4 Ømax de los
redondos longitudinales
> 5 mm
La armadura transversal puede estar formada
por estribos, cercos, armadura helicoidal o malla
electrosoldada según se especifica en la figura
6.51.
El recubrimiento normal o mínimo de las armaduras está relacionado con el diámetro del pilote,
de modo que sigue las siguientes equivalencias.
Ø pilote > 0,6 m: recubrimiento = 60 mm
Ø pilote ≤ 0,6 m: recubrimiento = 50 mm
El recubrimiento se incrementará a 75 mm en
los siguientes casos:
• Terreno blando y ejecución sin entubado.
• Presencia de agua, con áridos de tamaño
máximo 32 mm.
• Colocación de la armadura después de vertido el hormigón.
• Superficies irregulares de las paredes de la
perforación.
• Cuando la técnica utilizada sea la de entubado o con revestimiento no recuperable, el
recubrimiento del hormigón puede reducirse
hasta 40 mm.
6.6.2 Ejecución
La ejecución de los pilotes perforados en un
medio cuyo conocimiento no es cierto conlleva una
serie de riesgos relacionados con la presencia de
agua incontrolada y del propio terreno.
Como consecuencia pueden producirse daños
de los tipos siguientes:
• Hundimiento, alteración o inestabilidad del
terreno resistente o del circundante.
• Pérdida de capacidad portante de cimentaciones próximas situadas a un nivel superior,
Barra
Palanca de apertura
Cuerpo
Tapa
Azuche
Figura 6.52
Cuchara rotatoria. Entubado con virola de corte
por socavación del terreno. Éste riesgo es
superior en terrenos limosos, granulares y
cohesivos blandos.
• Daños al hormigón fresco de los pilotes ejecutados recientemente en el entorno.
• Coqueras en el fuste durante el hormigonado.
• Lavado del hormigón y arrastre de cemento
y finos.
Los medios más comunes para evitar o reducir
estos riesgos y contener la perforación son los siguientes:
• Entubación.
• Utilización de lodos de contención.
• Perforación con herramientas capaces de
contener el terreno, como las barrenas contínuas.
• Mantener las aletas de la hélice rellenas de
terreno.
Figura 6.51
Diámetro
mínimo
recomendado
para la
armadura
transversal
488 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Figura 6.53
Cuchara de
almeja
Suspensión
Cuerpo
Poleas
Valvas
Figura 6.54
Hélice
Eje
Aleta
Paso
Borde cortante
Azuche
CIMIENTOS PROFUNDOS 489
Figura 6.55
Trépano.
Perforación de
un pilote de 150
cm de diámetro
con entubación
recuperable
Cuerpo
Dientes
6.6.2.1 Perforación continua y discontinua
La perforación puede ser continua o discontinua dependiendo de las herramientas utilizadas en
la ejecución.
Las herramientas que habitualmente se emplean para la perforación discontinua son:
• Cuchara rotatoria (figura 6.52): accionado
por Kelly para perforación giratoria discontinua. Usualmente equipada con hojas o
dientes de corte y dotada de charnelas de
fondo para retener el material excavado.
• Cuchara de almeja (figura 6.53): con dos o
más para retirada discontinua del terreno o
detritos de una perforación.
• Hélices (figura 6.54): compuesta por un eje,
aletas helicoidales y borde o bordes cortantes, para perforación discontinua (accionada por Kelly) o continua (hélice continua).
• Trépano (figura 6.55): útil para romper obstaculos en la perforación de un pilote o para empotrar un pilote en un terreno duro o
en roca.
Figura 6.56
Perforación con barrena continua
490 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Cabeza de
inyección
Manguera de
evacuación
Cabeza de
inyección
Desde bomba
de lodo
Alimentación
de aire
Sedimentos
Balsa de lodo
Balsa de lodo
Sedimentos
Entubado / emboquillado
Entubado / emboquillado
Tren de perforación
Válvula de entrada
de aire
Corona
Corona
Figura 6.57
Perforación por circulación directa
Figura 6.58
Perforación por circulación inversa
Para perforación continua se utilizan las siguientes:
• Barrena contínua (figura 6.56).
• Herramientas de rotación.
• Herramientas de rotación y percusión; combinadas con técnicas de barrenado o lavado
para retirada de terreno (figuras 6.57 y 6.58).
Cuando la perforación se realice en niveles
inferiores al freático se producirá dentro del entubado una presión no inferior a la de dicho nivel
por medio de agua o de un lodo adecuado, que
se mantendrá hasta que el pilote haya sido hormigonado. En terrenos inestables el entubado se
hincará antes de realizar la perforación.
6.6.2.2 Perforación entubada
6.6.2.3 Perforación contenida mediante lodos
Los pilotes con inclinación se entubarán, a menos que se demuestre que la perforación no entubada es estable.
La boca de la excavación se protegerá mediante emboquillado o murete-guía con el objeto
de guiar las herramientas de la perforación, proteger la perforación contra el desplome de terrenos
sueltos, y garantizar la seguridad del personal de
la obra.
Cuando se utilicen entubamientos, la virola de
corte situada en el pie del entubado será la mínima posible, aunque de entidad suficiente para garantizar una segura colocación y extracción del
mismo (figura 6.61).
Durante la perforación y el vertido del hormigón se mantendrá en todo momento el nivel del
CIMIENTOS PROFUNDOS 491
Figura 6.59
Excavación para la ejecución de pilotes perforados con
entubación metálica recuperable
lodo de contención dentro del entubado y del
emboquillado ó murete-guía: 1,5 m como mínimo por encima de la cota del nivel freático en
secciones circulares, y 1,0 m en perforaciones
tipo "barrete", para eliminar la subpresión originada por el nivel freático y mejorar en un caso
la contención y en el hormigonado la auto compactación.
Figura 6.60
Colocación de camisa perdida
Junta
Entubado
(provisional/permanente)
Diámetro del fuste
6.6.2.4 Perforación con hélice continua
La perforación con hélice continua o barrena
continua exige que las aletas estén llenas de terreno en todo momento. La inclinación del pilote será
inferior a 6° ( n < 10).
Virola de corte
Figura 6.61
Entubado con corona inferior reforzada
492 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
> 50 cm
>D
5 cm
> 4 cm
Hormigón
Tubería recuperable
Armaduras:
cercos
O 6 a 20 cm
o
O 8 a 25 cm
Cuchara
D
D
Figura 6.62
Pilotes
perforados con
entubación
recuperable
hormigón:
fck=25 N/mm2
cono: 10 a 15 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura6 m ó 9 Ø
Ø pilote
(cm)
45
55
65
85
100
125
barras
6Ø12
7Ø12
6Ø14
7Ø16
9Ø16
10Ø20
CIMIENTOS PROFUNDOS 493
> 50 cm
>D
5 cm
> 4 cm
Entubación
perdida
Hormigón
Armaduras:
cercos
O 6 a 20 cm
o
O 8 a 25 cm
Cuchara
D
D
hormigón:
fck=25 N/mm2
cono: 10 a 15 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote
(cm)
45
55
65
85
100
125
barras
6Ø12
7Ø12
6Ø14
7Ø16
9Ø16
10Ø20
Figura 6.63
Pilotes
perforados con
camisa perdida
494 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
> 50 cm
>D
5 cm
> 4 cm
Lodos
Tubería de
hormigonado
Hormigón
Armaduras
cercos:
O 6 a 20 cm
o
O 8 a 25 cm
4,00 m
Hormigón
D
D
hormigón:
Figura 6.64
Pilotes
perforados
mediante lodos
fck=25 N/mm2
cono: 16 a 20 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote
(cm)
45
55
65
85
100
125
barras
6Ø12
7Ø12
6Ø14
7Ø16
9Ø16
10Ø20
CIMIENTOS PROFUNDOS 495
> 50 cm
>D
5 cm
5-6 cm
Barrena
Tubo para
inyección
Armaduras
cercos:
O 6 a 20 cm
Mortero o
microhormigón
Mortero o
microhormigón
D
D
hormigón:
fck=25 N/mm2
cono: 22 a 28 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote
(cm)
barras
35
45
55
65
5Ø12
6Ø12
7Ø12
6Ø14
Figura 6.65
Pilotes
perforados con
barrena
continua
496 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
> 50 cm
>D
5 cm
Hormigón
Armaduras
cercos:
O 6 a 20 cm
Hélice
D
D
Figura 6.66
Pilotes
ejecutados sin
contención de la
perforación
hormigón:
fck=25 N/mm2
cono: 22 a 28 cm
armaduras:
fyk=400 N/mm2
longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
Ø pilote
El control de la ejecución de los pilotes incluirá
las siguientes tareas:
• Registro en tiempo real de la perforación,
del proceso rotación-penetración y del
hormigonado.
• Control de la continuidad del pilote.
• Control continuo del consumo de hormigón.
• Control de la presión de hormigonado.
35
45
55
65
5Ø12
6Ø12
7Ø12
6Ø14
6.6.2.5 Perforación no entubada
Se puede prescindir de medidas de contención
de las paredes de perforación en terrenos estables
y no susceptibles de hundimiento.
La boca de la perforación se protegerá con emboquillado excepto en terrenos firmes y con diámetro D < 0,6 m.
No se deben realizar perforaciones sin entubamiento si la inclinación de la bisectriz es tal que n
≤ 15 (véase la figura 6.45)