¿En qué casos se usan los pilotes?
Un pilote es un cilindro largo de un material fuerte como el concreto que se empuja hacia el suelo para actuar como un soporte para las estructuras construidas sobre él.
Los
pilotes se usan en las siguientes situaciones:
Cuando hay una capa de tierra débil en la superficie. Esta capa no puede soportar el peso del edificio, por lo que las cargas tienen que pasar por alto esta capa y transferirse a la capa de suelo o roca más fuerte que se encuentra debajo de la capa débil.
Cuando un edificio tiene cargas concentradas muy pesadas, como en una estructura de gran altura, un puente o un tanque de agua.
Los cimientos de pilotes son capaces de soportar cargas mayores que los cimientos más usuales, como zapatas o losas de
cimentación.
Cimentación rígida de primer orden: El extremo inferior del pilote descansa sobre una capa de suelo o roca especialmente fuerte. Así, la carga del edificio se transfiere a la capa fuerte. En cierto sentido, este pilote actúa como una columna.
El principio clave es que el extremo inferior descansa sobre la superficie que es la intersección de una capa débil y fuerte. Por lo tanto, la carga pasa por alto la capa débil y se transfiere con seguridad a la capa fuerte.
Cimentación rígida de segundo orden: El pilote trabaja en un principio diferente, transfiriendo la carga del edificio al suelo a través de la altura completa del pilote, por fricción.
En otras palabras, toda la superficie del pilote, que es de forma cilíndrica, funciona para transferir las fuerzas al suelo.
Para visualizar cómo funciona esto, imagina que empujas una varilla de metal sólido dentro de un envase con helado. Una vez que lo has empujado es lo suficientemente fuerte como para soportar cierta carga. Cuanto mayor es la profundidad de inserción en el helado, más carga puede soportar.
Esto es muy similar a cómo funciona un pilote de fricción de fricción, donde la cantidad de carga que puede soportar el pilote es directamente proporcional a su longitud.
Existe un tercer tipo de cimentación por pilotes:
Cimentación Flotante: “Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad, en este caso 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.
“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”.
¿De qué material se fabrican los pilotes?
Los pilotes pueden ser de madera, concreto o acero.
En la construcción tradicional, se usaron pilotes de madera para sostener edificios en áreas con suelo débil.
Los pilotes de concreto se prefabrican, es decir, se hacen a nivel del suelo, y luego se hincan en el suelo mediante martilleo.
Las pilotes de acero también se pueden hincar en el suelo. Estos pueden soportar cargas muy pesadas y ahorrar tiempo durante la construcción, ya que se elimina el proceso de fundición del pilote. No se le da una capa protectora al acero, ya que durante la conducción, esto sería raspado por el suelo. En áreas con suelo corrosivo, se deben usar pilotes de concreto.
Como las bases de pilotes llevan mucha carga, deben diseñarse con mucho cuidado. Un buen ingeniero estudiará el suelo donde se colocan los pilotes para asegurarse de que el suelo no esté sobrecargado más allá de su capacidad de carga.
Cada pilote tiene una zona de influencia en el suelo a su alrededor. Se debe tener cuidado para espaciar las pilotes lo suficientemente para que las cargas se distribuyan uniformemente sobre todo el bulbo del suelo que las transporta, y no concentrarse en unas pocas áreas.
¿Cómo se construyen los pilotes?
Los pilotes pueden ser colados in situ o prefabricados.
Las pilotes producidos in situ se realizan en los siguientes pasos:
Martillar un tubo de acero de pared delgada en el suelo
Eliminar toda la tierra que queda dentro del tubo
Bajar una jaula de refuerzo de acero en el tubo
Echar la pilote vertiendo concreto en el tubo
El tubo de acero de paredes delgadas se denomina carcasa y solo sirve para formar un molde seguro para que el concreto quede libre de tierra y residuos.
Algunos suelos son altamente cohesivos, lo que significa que si uno perfora un suelo de 1 metro de ancho por 25 de profundidad, el suelo mantiene la forma del agujero y no se colapsa en el agujero y lo bloquea.
Si esa tierra está presente en el sitio, entonces no es necesario dejar una carcasa en su lugar: se puede usar la carcasa para perforar el agujero del pilote, quitarla y luego colocar la pilote en su lugar.
Esto ahorra costos ya que se puede usar el mismo tubo de revestimiento para perforar orificios para todas las pilotes.
Los pilotes prefabricados se moldean primero a nivel del suelo y luego se martillan o clavan en el suelo con un martinete, una máquina que mantiene el pilote perfectamente vertical, y luego lo golpea contra el suelo hasta colocarlo en su sitio.
Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 x 30 centímetros o 45 x 45.
Una vez que se concluye el hincado de los pilotes, sigue el 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.
“La longitud de la armadura debe permitir que posterior al descabezado, queden sobresaliendo del pilote alrededor de 50 centímetros. Las armaduras longitudinales del pilote se empalman por un solape mínimo de 40 centímetros van soldadas o atadas con alambre en toda su longitud. Si se utilizare cercos a modo de armadura transversal, los cierres se hacen por solape de 8 centímetros como mínimo, y van soldados o atados con alambre.
“
No se debe efectuar la hincada con desplazamiento de pilotes o entibar en un área menor de 3 metros alrededor del pilote, hasta que el concreto tenga una resistencia mínima de 30 kg/cm2, de acuerdo a ensayos previos. Posterior al descabezado los pilotes deben sobresalir del terreno lo suficiente para permitir el empotramiento del hormigón de 5 centímetros mínimo para el encepado.
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