CIMENTACIONES PROFUNDAS: Pilas y sus características.

Las pilas son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la del los pilotes, las cuales también transmites al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.

CARCTERISTICAS:

-Las pilas se fabrican directamente en el subsuelo por los que se les conoce como elementos fabricados in situ

-Las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material, siendo los más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto armado. Siendo las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas.

-La sección utilizada con mayor frecuencia es la circular, cuyo diámetro no debe de ser menor a 60cm pudiendo llegarse a especificar un diámetro hasta de 300cm

-Existen pilas que se diseñan con secciones rectangulares, “T” y “H”

Capacidad mecánica de las armaduras: secciones de hormigón armado.

Con objeto de facilitar el proyecto y cálculo de las secciones de hormigón armado, que más adelante se desarrolla, se incluyen en este apartado unas tablas con las capacidades mecánicas de las armaduras.
Se llama capacidad mecánica Us de una armadura al producto del área de su sección por su resistencia de cálculo, es decir: 

En la tabla 8.8 se dan las secciones y masas de las barras para cualquier tipo de acero. Para las barras corrugadas de acero B 400 se ofrece una sola tabla de capacidades mecánicas, la 8.9, correspondiente a Ys = 1,15 (único valor admitido por la Instrucción española), válida para trabajo a tracción Y compresión. Para las barras corrugadas de acero B 500 se ofrecen dos tablas de capacidades mecánicas, las 8.10 y 8.11. La primera es válida para trabajo a tracción, con coeficiente de seguridad Ys = 1,15; y la segunda, para trabajo a compresión, caso en el que la resistencia de cálculo fyd está limitada al valor 420 N/mm2. 

TABLA 8.8  CUALQUIER TIPO DE ACERO: Secciones en cm2 y masas en kg/m

TABLA 8.9  ARMADURAS  TRACCIONADAS O COMPRIMIDAS.

TABLA 8.10 ARMADURAS TRACCIONADAS.

TABLA 8.10  ARMADURA COMPRIMIDAS.

ESTRUCTURAS: Armaduras básicas electrosoldadas en celosía.

Las armaduras básicas electrosoldadas en celosía son productos concebidos para formar parte de piezas prefabricadas semirresistentes, que se emplean como semiviguetas o prelosas en la construcción de forjados (figura 8.1 1). Están formadas por tres barras o alambres que forman uy cuerpo único mediante una celosía triangular (encargada de resistir los esfuerzos cortantes) cuyos puntos de contacto se unen a las barras principales por soldadura eléctrica ejecutada en un proceso automático. A veces se emplean como separadores para la armadura superior de losas de hormigón. 

Figura 8.11 Armaduras básicas electrosoldadas.

Básicamente, existen dos tipos de celosías. En uno de ellos, la celosía rodea a las barras principales. (Figura 8.1 2a) y en el otro, que es el más frecuente en España, va unida a ellas so lamente por la soldadura (figura 8.1 2b).

Figura 8.12 Dos tipos de cetosía: (a) rodeando a las armaduras; (b) soldada a las armaduras

Los diámetros nominales de los alambres o barras empleados en estas armaduras son:  5, 6, 7, 8, 9, 10 y 12 mm 

que deben ser corrugados para los elementos longitudinales, Y pueden ser lisos o corrugados para la celosía de conexión (celosía que también puede hacerse con alambres de 4 mm de diámetro). La clase de acero empleado para las barras es la B 400 S O B 500 S, y para los alambres, la ¡3 500 T.

Estas armaduras están reguladas en España por la Norma UNE 36.739:95 EX “Armaduras básicas de acero electrosoldadas en celosía para hormigón armado”.

ESTRUCTURAS: Comportamiento a la fatiga de los aceros.

No se conoce a fondo el comportamiento de los aceros a la fatiga, es decir, a solicitaciones variables repetidas gran número de veces (del orden de un millón al menos) que provocan en el material variaciones de tensión entre dos valores extremos.

Las solicitaciones oscilantes (que hacen variar la tensión entre + σy- σ) tienen menos importancia práctica en hormigón armado (excepción hecha del caso de sismos) que las solicitaciones alternadas, que hacen variar la tensión entre σ y σ + Δσ En cualquier caso, se llama endurancia o límite de fatiga al valor máximo de la carrera de tensiones IU tal que se puede repetir infinitas veces sin que se alcance la rotura del material (fig. 1)

Normalmente y a efectos prácticos, se denomina resistencia a la fatiga de un acero a la mayor carrera de tensiones Au que es capaz de soportar en 2 millones de ciclos sin romperse. La resistencia a la fatiga es función de la tensión inferior σ, siendo tanto menor cuanto más próximo a cero es el valor de σ. 

Figura 1  Endurancia o limite de fatiga del acero.

Las estructuras que pueden verse sometidas a fatiga no son muy frecuentes: ciertos puentes de ferrocarril, cimentaciones de algunas máquinas oscilantes, ciertos puentes-grúa o estructuras afines, obras marítimas sujetas a la acción de las olas, algunos casos de estructuras expuestas a] viento, etc. En estos casos, las cargas variables pueden provocar fallos por fatiga, los cuales son siempre bruscos y sin posibilidad de detección previa.

De la literatura especializada se entresacan a continuación algunas ideas fundamentales que pueden ser útiles:
 

• Las variables que más influyen en el fenómeno son: la carrera de tensiones Δσ, el valor inferior de la tensión σ y las características geométricas de las barras (forma del corrugado)
• La presencia de entalladuras, resaltos discontinuos y puntos singulares en general, hace disminuir la resistencia a fatiga, especialmente cuando su posición coincide con la zona de barra sometida a tensión máxima.
• Las consideraciones de fatiga no son determinantes en el dimensionamiento de armaduras trabajando a tracción, cuando se emplean aceros de límite elástico inferior a 420 N/rnm2.
• Las consideraciones de fatiga no son determinantes en el dimensionamiento de armaduras trabajando a compresión, cuando se emplean aceros de límite elástico inferior a 500 N/mrn2.
• Según demuestra la experiencia, cuando la carrera de tensiones Δσ se mantiene por debajo de los 150— 180 N/mm2 no se presentan fallos por fatiga en aceros de hasta 500 N/mm2 de límite elástico. Por ello, la Instrucción española prescribe que la variación de tensión debido a las sobrecargas que producen fatiga no exceda de 150 N/mm2 para barras y 100 N/mm2 para mallas electrosoldadas.

COLOCACIÓN DE LOS PILOTES.

-Introduciéndolos bajo carga estática con un gato.
-Hincándolos por medio de golpes con un martillo.
-Perforando un hoyo y vaciando concreto o insertando el pilote y luego hincándolo.

Pilotes hincados bajo carga estática de un gato:

-Este método de hincado se emplea donde no se permiten vibraciones o en las pruebas de carga para verificar la capacidad del pilote.
-Requiere de un apoyo o marco de reacción.

Pilotes hincados por medio de golpes:
-Este método introduce el pilote con golpes de una maza (martillo), aplicados en la parte superior o cabeza del pilote.
-Martillo de caída libre, simple efecto, doble efecto, diferencial, diesel, vibratorio.
-Características importantes del equipo: energía adecuada y capacidad de guía.

Pilotes perforados:
-En este método se perfora un hoyo, se introduce el emparrillado de acero y se vacía el concreto.
-También existen los que se perfora el hoyo y se inserta el pilote prefabricado, para posteriormente hincarlo.

-Exploración y profundidad de desplante.

-Calidad de los materiales.

-Energía adecuada de hincado.

-Desplazamiento (máx. 5.0 cm)

-Inclinación (máx. 1 a 2 % de l)

-Colocación del acero de refuerzo:
     desmoronamientos y limpieza del agujero.
     fondo seco o con menos de 4” de agua.
     brindar el recubrimiento mínimo.

-Colocación del hormigón:

     vaciado continúo

     uso de tremie (por agua y altura de caída).

-Descabece: La demolición de la parte superior de las pilas y pilotes, para integrarlos –generalmente mediante un cabezal- al resto de la estructura o de la cimentación. Para ello, se ha utilizado comúnmente equipo neumático (pistolas de aire comprimido).

CIMENTACIONES PROFUNDAS: Requisitos.

• Resistir las cargas de diseño.
• No exceder la capacidad portante del suelo causando su falla.
• No experimentar asentamientos excesivos que ocasionen daños a la estructura soportada.

CIMENTACIONES PROFUNDAS: Usos y aplicación.

• Transmitir las cargas a estratos más firmes.
• Transmitir la carga a un suelo blando por fricción lateral.
• Para soportar fuerzas de volamiento o levantamiento.

 

• En estructuras marítimas costa afuera y en muelles.
• Alcanzar con las cimentaciones profundidades sin peligro de erosión o socavación.

• Para consolidar o compactar suelos granulares.
• Como estructuras de retención o drenaje verticales.