4.3.4-CimentacionesProfundas.pdf

RIESGOS Y PROBLEMAS DE LAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
1-
86
PONENTE: D. JOSÉ ANTONIO LEIRA VELASCO I.C.C.P.
4.3.4. RIESGOS Y PROBLEMAS DE
LAS CIMENTACIONES
PROFUNDAS

2-
86
RIESGOS Y PROBLEMAS DE LAS CIMENTACIONES PROFUNDAS
• DEFINICIÓN
• TIPOLOGIAS
• PROCESOS CONSTRUCTIVOS
• INFLUENCIA DE LA EJECUCIÓN
• DIMENSIONAMIENTO
• CONTROL DE EJECUCIÓN
• CONTROL DE PRODUCTO ACABADO
• BIBLIOGRAFIA
INDICE

3-
86
DEFINICION
¿QUÉ ES UNA CIMENTACIÓN PROFUNDA?
CIMENTACIÓN: ELEMENTO ESTRUCTURAL QUE TRANSFIERE
CARGA Y/O LIMITA ASIENTOS .
CIMENTACIÓN PROFUNDA:
•LONGITUD MAYOR QUE SU SECCIÓN TRANSVERSAL (L>8D).
•SE HINCA O SE CONSTRUYE EN UNA CAVIDAD EXCAVADA EN EL
TERRENO.

4-
86
TIPOLOGIAS
TIPOLOGÍAS DE PILOTES
• Construcción: Prefabricados
In situ
• Instalación: Desplazamiento o hinca
Extracción o perforación
• Material: Madera
Acero
Hormigón en masa o armado o pretensado
• Hinca: Percusión
Vibración
• Perforación: Sin contención
Entubación perdida o recuperable
Contención con lodos o polímeros
Barrena continua

5-
86
TIPOLOGIAS
TIPOLOGIAS DE PILOTES

6-
86
TIPOLOGÍAS DE PILOTES “ESPECIALES”
• Cajones y pozos indios (histórico).
• Paneles de pantalla, simples o combinados en forma de +, H, T, etc.
• Micropilotes, pilotes circulares de diámetro inferior a 250 mm.
• Columnas de hormigón o mortero, “picots”, de forma troncocónica en los
que el hormigón se comprime contra el terreno por la misma pieza que
hincada abrió la perforación. Reciente implantaciónen España.
• Columnas de grava.
• Columnas de terreno inyectado o estabilizado: jet-grouting, soil mixing ...
TIPOLOGIAS

7-
86
TIPOLOGIAS
TIPOS DE PILOTES CTE SE-C
• “In situ”:
Desplazamiento con azuche perdido
Desplazamiento con tapón de gravas
Extracción con entubación recuperable
Extracción con entubación perdida
Extracción con lodos bentoníticos
Barrenados sin contención
Barrenados con hélice continua
Desplazamiento por rotación
• Prefabricados de hormigón armado o pretensado
Esta clasificación sigue la nomenclatura de la antigua NTE – CPP y CPI

8-
86
TIPOLOGIAS
DIÁMETROS COMERCIALES DE PILOTES
• “In situ” perforado con hélice o cuchara:
Pequeño diámetro: 450, 550, 650, 850 mm
Gran diámetro: 1050, 1200, 1350, 1500, 1800 y 2000 mm
Límite entubación simultánea con la excavación ≥ 650 mm
• “In situ” perforado con hélice continua:
Tipo “normal”: 350, 450, 550, 650, 750, 850 mm.
Tipo Starsol: 420, 520, 620, 820, 920 mm.
• Prefabricados de hormigón armado:
Sección cuadrada: 20, 23.5, 27, 30, 35 y 40 cm de lado
Sección hexagonal: 420, 600, 800 cm² de área

9-
86
SECCIONES DE PILOTES DE DESPLAZAMIENTO
TIPOLOGIAS

10-
86
SECCIONES DE PILOTES “IN SITU”
TIPOLOGIAS

11-
86
SECCIONES DE PILOTES PLANOS DE HORMIGÓN ARMADO
TIPOLOGIAS

12-
86
PROCESOS CONSTRUCTIVOS
PILOTES HINCADOS: EQUIPO DE HINCA, ELEMENTOS DE JUNTA, AZUCHE

13-
86
PILOTES PERFORADOS: EQUIPO CON ENTUBADORA + CUCHARA

14-
86
PILOTES PERFORADOS: EQUIPOS CON HÉLICE CONVENCIONAL Y CONTINUA

15-
86
PILOTES PERFORADOS: ÚTILES DE CORTE

16-
86
COLUMNAS DE MORTERO POR DESPLAZAMIENTO
• Diámetros comerciales entre 35 y 55 cm.

17-
86
PILOTE “APISONADO”: DESPLAZAMIENTO ENTUBACIÓN PROVISIONAL Y TAPÓN
GRAVAS; HORMIGONADO “IN SITU”

18-
86
PILOTE PERFORADO CON ENTUBACIÓN PROVISIONAL; CUCHARA EN SUELOS
TRÉPANO EN ROCA

19-
86
PILOTE PERFORADO CON HÉLICE

20-
86
PILOTE PERFORADO CON HELICE CONTINUA

21-
86
EFECTOS DE LA EJECUCIÓN EN EL TERRENO
En los pilotes de desplazamiento el terreno se desplaza radialmente. Los
suelos granulares tienden a compactarse, mientras que los suelos cohesivos pueden
experimentar levantamientos.
En arenas flojas se puede llegar a producir una compactación excesiva durante
la hinca de los primeros pilotes, que impide la introducción parcial o total de los
restantes.
En arenas limosas o limos, la hinca puede producir su licuefacción, es decir, la
anulación de las tensiones efectivas del terreno. Transcurrido un cierto tiempo
desde que cesa la hinca, se puede comprobar que se recupera la resistencia del
terreno.
En los pilotes de extracción se produce la decompresión lateral del terreno.
Los sistemas de sostenimiento provisional minimizan este efecto en diferente
medida.
INFLUENCIA DE LA EJECUCCIÓN

22-
86
DEFECTOS EN LA EJECUCIÓN DEL PILOTE PERFORADO (I)
• Formación de cavidades en el terreno durante la perforación, debido a :
• Excavar sin contención lateral.
• Empleo de lodos sin densidad y/o presión hidrostática
suficiente.
• Empleo de lodos en terrenos con huecos.
• Perforación adelantada a la entubación.
• Contaminación de la punta, debido a :
• Falta de limpieza del detritus de perforación.
• Decantación de lodos de densidad inadecuada.
• Recirculación defectuosa de los lodos.
• Inicio del hormigonado defectuoso.

23-
86
DEFECTOS EN LA EJECUCIÓN DEL PILOTE PERFORADO (II)
• Corte o pérdida de sección en el hormigonado, debido a :
• Desprendimiento del terreno.
• Desprendimiento de una cavidad rellena de lodos.
• Formación de una vía de agua con mayor presión que el
hormigón.
• Entubación adelantada al nivel de hormigonado.
• Arrastre del hormigón por la entubación.
• Corte por extracción rápida de la barrena continua.
• Entrega insuficiente del tubo tremie en el hormigón.
• Empleo de hormigón de dosificación o plasticidad inadecuada.
• Suministro de hormigón discontinuo.

24-
86
DEFECTOS EN LA EJECUCIÓN DEL PILOTE PERFORADO (III)

25-
86
DEFECTOS EN LA EJECUCIÓN DEL PILOTE PERFORADO (IV)

26-
86
DEFECTOS EN LA EJECUCIÓN DEL PILOTE PERFORADO (V)

27-
86
DIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA
• Conocimiento del entorno, el proyecto y el terreno.
• Dimensionamiento estructural.
• Transmisión de carga al terreno del pilote aislado:
• Cargas estructurales.
• Cargas del terreno.
• Comportamiento del grupo de pilotes.
• Dimensionamiento de cimentaciones profundas especiales.
DIMENSIONAMIENTO

28-
86
CONOCIMIENTO DEL ENTORNO
• Condiciones del solar (tamaño, pendiente, accesos, etc.)
• Existencia, localización y condiciones de edificaciones, carreteras,
obras subterráneas, servicios afectados, restos arqueológicos, etc.
• Riesgos o contaminantes del subsuelo que afecten al método
constructivo, a la seguridad de los trabajos o a restricciones en el
vertido de detritus de excavación.
• Restricciones medioambientales: ruido, vibraciones, polución, etc.
DIMENSIONAMIENTO

29-
86
CONOCIMIENTO DEL PROYECTO ESTRUCTURAL
• Tipología de la estructura.
• Naturaleza y magnitud de las cargas a transmitir al terreno:
• Cargas estructurales
• Cargas no estructurales
• Proceso constructivo a seguir.
DIMENSIONAMIENTO

30-
86
CONOCIMIENTO DEL TERRENO
• Estratigrafía del terreno.
• Caracterización tenso-deformacional de suelos y rocas.
• Nivel freático, distribución de presiones intersticiales, permeabilidad.
• Agresividad del terreno o del agua.
• Sismicidad.
• Caracterización de suelos expansivos o colapsables.
• Presencia de terrenos que puedan inestabilizarse con la perforación.
• Presencia de terrenos flojos o cavidades que puedan dar lugar a
pérdida repentina de lodos o de hormigón.
• Presencia de terrenos que requieran métodos específicos de
excavación.
DIMENSIONAMIENTO

31-
86
EXTENSIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
• Sondeos separados entre si 20 metros cubriendo todo el solar
(mínimo 2).
• Testificación completa del sondeo (descripción detallada del testigo;
medida de recuperación en suelos; medida de meteorización,
espaciameinto de juntas y RQD en rocas).
• Ensayos SPT cada 3 metros de sondeo, o cambio de terreno.
• Toma de al menos dos muestras inalteradas en cada nivel de terreno.
•
• Ejecución de al menos dos ensayos
Ejecución de al menos dos ensayos presiométricos
presiométricos en cada nivel.
en cada nivel.
• Penetrómetros dinámicos en suelos granulares cada 100 m² (mínimo 1).
• Preferible penetrómetros estáticos cada 200 m² (mínimo 1).
• Ensayar las M.I.: identificación y caracterización geomecánica.
DIMENSIONAMIENTO

32-
86
DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Tope estructural: capacidad mecánica del pilote frente a cargas
verticales.
El CTE SE-C contempla los siguientes valores empleando hormigón
HA-25:
DIMENSIONAMIENTO

33-
86
DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL
En el caso de los pilotes hincados el tope estructural se determina
por las condiciones dinámicas durante la hinca.
El concepto de tope estructural no contempla los esfuerzos de
flexión ni cortante.
EL CTE SC-E prevé que los pilotes se armen frente a estados límites
últimos como cualquier otro elemento de hormigón armado, siguiendo la
EHE. Si bien, el proceso de hormigonado aconseja adoptar un criterio
para limitar la tensión media de trabajo del pilote, en concreto no
superando una resistencia característica de 18 MPa.
DIMENSIONAMIENTO

34-
86
ESQUEMA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PILOTES

35-
86
CARGA DE HUNDIMIENTO DEL PILOTE AISLADO
La expresión general de la carga de hundimiento es:
Rck = Rpk +Rfk
donde: Rpk = qp . Ap
Rfk = Af Σ (fs L)
siendo: qp = Resistencia última unitaria por punta
Ap = área de la punta
CTE corrige el área en módulos de pantalla f=0,7+0,3B/L
Af = área lateral del pilote
fs = resistencia última unitaria por fuste de cada estrato
L = longitud del pilote en cada estrato considerado
DIMENSIONAMIENTO

36-
86
RESPUESTA DEFORMACIONAL SIMPLIFICADA DE UN PILOTE
DIMENSIONAMIENTO
Las resistencias últimas por punta y fuste se movilizan para asientos
diferentes. Por este motivo, tradicionalmente se adoptaban coeficientes de
seguridad diferentes para ambos.

37-
86
POSIBLE INFLUENCIA EN LA RESISTENCIA POR PUNTA
DE LOS DEFECTOS CONSTRUCTIVOS
DIMENSIONAMIENTO

38-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN SOLUCIONES ANALÍTICAS (I)
DIMENSIONAMIENTO
TERRENO GRANULAR (CTE SE – C)
• qp = fp Nq σvp’
– fp = 3 hincado
2.5 extracción
• fs = σv’ f Kf tgφ
• f = 1 extracción
0.9 prefabricados HA
0.8 metálicos
• Kf = 1 hincado
0.75 extracción

39-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN SOLUCIONES ANALÍTICAS (II)
DIMENSIONAMIENTO
TERRENO COHESIVO (CTE SE – C)
• qp = NC Cu = 9 Cu
• fs = α Cu
α =(100Cu)/(100+Cu) (kPa)

40-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN ENSAYOS “IN SITU” (I)
DIMENSIONAMIENTO
SPT (terreno granular) (CTE SE-C)
• qp = fN NSPT (MPa) pilote hincado fN = 0.4; pilote perforado fN = 0.2
• fs = 2,5 α NSPT (kPa) pilote hincado α = 1; pilote perforado α = 0.7
NSPT < 50
Presiómetro
• qp = k (pl - σho’) k factor de carga depende del terreno y tipo pilote
• fs empírico depende del terreno y tipo pilote
pl = presión límite presiométrica
Penetrómetro estático
• qp = kc qc, medio kc depende del terreno y tipo pilote
• fs empírico depende del terreno y tipo pilote
qc resistencia punta penetrómetro estático

41-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN ENSAYOS “IN SITU” (II)
Presiómetro (EC-7, parte 2)
DIMENSIONAMIENTO
Factor de carga k
CTE
Punta K = 3.2 granular ¿solo hinca?
2.5 cohesivo
Fuste fs = 0.1 (pl - σho’)

42-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN ENSAYOS “IN SITU” (III)
Penetrómetro estático, resistencia ponderada por punta
DIMENSIONAMIENTO

43-
86
RESISTENCIA ÚLTIMA BASADA EN ENSAYOS “IN SITU” (IV)
Penetrómetro estático DTU 13.2, 1992
DIMENSIONAMIENTO

44-
86
CONSIDERACIONES ESPECÍFICAS DE EL CTE SE-C
• El CTE SE-C limita qp cuando existan zonas arcillosas blandas bajo la
punta:
qp < 6 (1+H/D)2 Cu
donde:
H distancia de la punta al sustrato blando (¿H > 3D?)
Cu resistencia al corte sin drenaje
• En terrenos heterogéneos indica que qp es el valor medio de las zonas
pasiva y activa, que a su vez se debe ponderar en función de la potencia
de cada estrato involucrado.
• El CTE SE-C propone una resistencia última por fuste del pilote
trabajando a tracción de 0,7 veces la resistencia a compresión.

45-
86
VALORES MÁXIMOS DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA
• Resistencia por punta:
Pilote hincado: 20 MPa.
Pilote ”in situ”: 10 a 12 MPa.
• Resistencia por fuste pilotes “in situ”:
Terreno granular: 120 kPa
Terreno cohesivo: 80 a 100 kPa
DIMENSIONAMIENTO

46-
86
RESISTENCIA UNITARIA ÚLTIMA EN ROCA
• Resistencia por punta:
qp = α qu α = 1 (Poulos, 1980) a 3 (Rowe, 1987)
CTE SE-C qpd = (1+0.4 Lr/D) Ksp qu
Lr empotramiento en roca
Ksp =(3+s/B)/(10(1+300a/s)0.5) a apertura discontinuidades
s espaciamiento
• Resistencia por fuste pilotes “in situ”:
fs = β (qu)0.5 (MPa) < fctk CTE β = 0.2
qu resistencia a compresión simple matriz rocosa
DIMENSIONAMIENTO

47-
86
COEFICIENTES DE SEGURIDAD PILOTES PERFORADOS
• Método tradicional (estado límite de servicio):
Resistencia por punta = 3
Resistencia por fuste = 2
• Código Técnico Edificación SE-C (estado límite de servicio):
Compresión persistente o transitoria empírico o análitico 3
prueba de carga 2
Compresión extraordinaria empírico o análitico 2
prueba de carga 1.5
Tracción persistente o transitoria 3.5
Tracción extraordinaria 2.3
Otros códigos recientes EC-7 2003, ROM 0.5-05, DG Carreteras tienen
cuadros totalmente diferentes. Además, en los dos primeros se calcula en
estados límite últimos.
DIMENSIONAMIENTO

48-
86
CARGA DE HUNDIMIENTO EN PILOTES HINCADOS
Durante la hinca se comprueba el rechazo o asentamiento para
introducir 10 cm el pilote en el terreno.
Se controla que el pilote alcance la carga de trabajo, comparando
el resultado del control de hinca con los valores previstos en un
análisis previo mediante curvas de hinca.
Estas se pueden obtener a partir de fórmulas empíricas
(holandeses, Hiley, etc) o del análisis de la ecuación de la onda.
DIMENSIONAMIENTO

49-
86
CARGA DE HUNDIMIENTO EN PILOTES HINCADOS (II)
Carga admisible según fórmula holandesa con maza 50 KN
y altura de caída de 40 cm.
DIMENSIONAMIENTO
M)
(P
x
A
x
e
x
c
H
x
M
R
2
d
+
=
donde:
Rd = Resistencia dinámica.
M = Peso de maza (de 30 a 50 kN)
P = Peso del pilote
H = Altura de caída de la maza (de 0,4 a 0,6 m)
A = Área de la sección del pilote
e = Rechazo por golpe.
c = Coeficiente de minoración (≈ 10)

50-
86
ASIENTO DEL PILOTE FRENTE A CARGAS VERTICALES (I)
Cuando no se dispone de resultados de pruebas de carga estáticas se
emplean métodos analíticos para el cálculo de asientos.
Los métodos clásicos consideran el terreno como un semiespacio
elástico homogéneo (Poulos y Davies, 1968).
Randolph y Roth (1992) han desarrollado un método que discrimina la
transmisión de carga al terreno por tensión tangencial del fuste y por
tensión normal en la punta, obteniendo una expresión de la relación carga-
asiento unitaria. Los resultados son similares a los obtenidos por Poulos y
Davies, y han sido contrastados con pruebas de carga.
DIMENSIONAMIENTO

51-
86
ASIENTO DEL PILOTE FRENTE A CARGAS VERTICALES (II)
Método analítico de Randolph y Wroth, 1992
DIMENSIONAMIENTO
r
l
l
l)
(
tanh
)
-
(1
4
1
r
l
l
l)
(
tanh
p
2
)
1
(
4
W
r
G
P
o
o
t
o
l
t
μ
μ
ξ
ν
λ
π
η
+
μ
μ
ζ
π
+
ξ
ν
−
η
=
donde
ro = radio.
Gm = módulo de deformación tangencial medio a lo largo del fuste del pilote.
Gl = módulo de deformación tangencial a la cota de la base del pilote.
Gb = módulo de deformación tangencial que gobierna la deformación de la punta del pilote.
η = relación entre el diámetro de la punta y el diámetro del fuste, habitualmente 1.
ξ = Gl/Gb
ρ= Gm/Gl
λ = Ep/Gl
( )
( )
[ ]
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
⎭
⎬
⎫
ξ
ν
ρ
+
=
ζ
o
r
l
0,25
-
-
1
2,5
25
,
0
ln
o
r
l
2
l
λ
ζ
=
μ

52-
86
PILOTES SOLICITADOS FRENTE A CARGAS HORIZONTALES
La capacidad portante horizontal del conjunto pilote-terreno
solicitado por cargas estructurales se determina analíticamente,
considerando la resistencia última movilizable por el pilote, bien sea
rígido o bien sea flexible.
La deformabilidad del conjunto pilote-terreno solicitado frente a
cargas horizontales se analiza habitualmente empleando el método de
Winkler (módulo de balasto). La relación presión deformación se puede
determinar mediante el ensayo
ensayo presiométrico
presiométrico.
Carlos Oteo (1973) desarrolló un método práctico, en base a las
teorías del semiespacio elástico homogéneo, con el que se puede
determinar desplazamientos y momentos máximos del pilote aislado o en
grupo; bajo cargas estáticas o cíclicas; para pilotes verticales o
inclinados.
En la actualidad se analiza la interacción terreno-pilote con códigos
de elementos finitos comerciales.
DIMENSIONAMIENTO

53-
86
PLASTIFICACIÓN DE PILOTES FRENTE A CARGAS HORIZONTALES. TERRENO GRANULAR
DIMENSIONAMIENTO

54-
86
PLASTIFICACIÓN DE PILOTES FRENTE A CARGAS HORIZONTALES. TERRENO COHESIVO
DIMENSIONAMIENTO

55-
86
PILOTES SOLICITADOS POR CARGAS DEL TERRENO
• Expansividad del terreno (arcillas sobreconsolidadas expansivas)
La solicitación se obtiene empíricamente
empíricamente.
• Rozamiento negativo (rellenos antrópicos, suelos granulares flojos,
suelos arcillosos blandos)
La solicitación se obtiene empíricamente
empíricamente.
• Esfuerzos horizontales (rellenos antrópicos, suelos granulares flojos,
suelos arcillosos blandos)
La solicitación se obtiene analíticamente
analíticamente.
DIMENSIONAMIENTO

56-
86
CARGAS TRANSMITIDAS POR EL TERRENO
DIMENSIONAMIENTO

57-
86
DIMENSIONAMIENTO
TRACCIONES POR HINCHAMIENTO DEL TERRENO
Las tracciones en la zona activa del terreno se evalúan como un
porcentaje de la presión de hinchamiento:
τs = α pvs
donde: α = 0.1 a 0.25 (O´Neill, 1988)
pvs presión de hinchamiento vertical

58-
86
COMPRESIONES POR ROZAMIENTO NEGATIVO
DIMENSIONAMIENTO
Valores adoptados por el CTE SE-C

59-
86
EMPUJES LATERALES EN SUELOS COHESIVOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS
DIMENSIONAMIENTO
El CTE SE-C adopta un criterio similar

60-
86
COMPORTAMIENTO DEL GRUPO DE PILOTES
El comportamiento de un grupo de pilotes, tanto a efectos de
capacidad portante como de deformabilidad, se determina bien
analíticamente considerando un semiespacio elástico homogéneo, o bien
considerando un pilote o pozo equivalente.
La formulación de Randolph y Roth se puede emplear, considerando
los coeficientes de grupo adecuados por punta y fuste.
También se emplean códigos de elementos finitos comerciales.
En el caso de estructuras que transmiten al terreno cargas
importantes es dimensionante el conjunto de pilotes, bien mediante
encepados aislados o bien mediante una losa común. El análisis contempla
los pilotes como un medio para limitar asientos, y no tanto, como un
elemento de transmisión de cargas.
DIMENSIONAMIENTO

61-
86
DISTRIBUCIÓN DE TENSIONES BAJO UN GRUPO DE PILOTES
DIMENSIONAMIENTO
LOSA PILOTADA ENCEPADO AISLADO

62-
86
GRUPO DE PILOTES, POZO Y ZAPATA EQUIVALENTES
DIMENSIONAMIENTO

63-
86
COEFICIENTE DE GRUPO CTE SE-C
• El CTE SE-C considera un coeficiente de eficiencia para grupos de 4 o
más pilotes de extracción, que varia entre:
Separación entre ejes 3D 1D
Coeficiente eficacia μ 1 0,7
Rgrupo = μ n Rpilote

64-
86
ASIENTO DEL GRUPO PILOTES
DIMENSIONAMIENTO
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Σ
ζ
η
=
ζ
o
i
grupo
r
d
n
l
-
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Σ
π
+
=
ξ
d
r
2
1 o
grupo
Método analítico de Randolph y Wroth, 1992
El asiento del conjunto de pilotes se puede determinar
considerando los coeficientes de grupo por punta y fuste siguientes:

65-
86
CIMENTACIONES PROFUNDAS ESPECIALES
Intrusiones de bajo módulo de deformabilidad, (columnas de grava, mortero, jet-grouting, soil-
mixing, etc). Actúan como refuerzo o mejora del terreno, disminuyendo su deformabilidad.
Presentan limitaciones en el rango de cargas y rigidez de las estructuras a las que son
aplicables.
DIMENSIONAMIENTO

66-
86
CONTROL DE EJECUCIÓN EN1536:2000
Ejecución de pilotes de extracción
• Materiales
• Perforación
• Armado
• Hormigonado
La norma proporciona fichas de control para todas las operaciones de
la ejecución del pilote en función de su tipología.
CONTROL DE EJECUCIÓN

67-
86
TOLERANCIAS EN LA PERFORACIÓN
• Desviación en planta: e < 0.1 m (D < 1 m)
e < 0.1 D (D > 1 m)
• Desviación en alzado de pilotes verticales: 2 ‰
Desviación en alzado de pilotes inclinados: 4 ‰
• Máxima inclinación admisible pilotes “in situ”: 1(H):4(V)
Máxima inclinación admisible pilotes hincados: 1(H):1(V)
Estas tolerancias se pueden modificar debido a necesidades
constructivas; condiciones del terreno y disponibilidad de equipos,
siempre que se acuerde con anterioridad al comienzo de los trabajos.

68-
86
PERFORACIÓN CON LODOS BENTONÍTICOS
fresca reciclada antes hormigonado
Partículas > 63 μm %
Contenido agua %
Densidad gr/cc < 1,1 < 1,2 < 1,15
Cono Marsh sg 32 a 50 32 a 60 32 a 50
Pérdida fluido cm3
< 30 < 50 -
Alcalinidad pH 7 a 11 7 a 11 7 a 11
Contenido en arena % - - < 4
< 5
< 15
• El nivel de lodos se mantendrá constante durante todas las
operaciones
• El nivel de lodos será superior al nivel freático en todo momento.

69-
86
PERFORACIÓN CON TUBERÍA PROVISIONAL
• Se entubarán los pilotes inclinados
• La entubación se llevará avanzada respecto a al excavación
• Si se perfora bajo nivel freático en terreno granulares o en
condiciones artesianas se mantendrá una sobrepresión interior.
• No se introducirá nunca una tubería en una excavación en un pilote ya
perforado con lodos, para evitar la formación de bolsas de lodos en el
exterior del pilote.
• La entubación se retirará retrasada respecto al nivel de hormigonado.
El CTE SE – C prescribe una distancia mínma de 3 m.

70-
86
CONTROLES ESPECIFICOS DE PILOTES DE HÉLICE CONTINUA
• Se proscribe su uso en suelos inestables:
Suelos granulares uniformes (d60/d10 < 2)
Suelos granulares flojos Dr < 30%
Suelos cohesivos blandos Cu < 15 kPa
• Se proscribe su empleo como pilotes asilados, a no ser que se
instrumente su ejecución.
• Se prescribe la obligatoriedad de controlar en tiempo real y de
manera continua:
Velocidad de penetración y rotación. (Par rotor opcional)
Presión de hormigonado y consumo unitario
El eje de la barrena se mantendrá estanco durante la perforación para
que no se contamine el hormigón.

71-
86
CONTROLES ESPECIFICOS DE PILOTES DE HÉLICE CONTINUA

72-
86
HORMIGONADO
• Se comprobará la limpieza del pilote previo al hormigonado.
• El tubo tremie debe ser estanco. Estará provisto de un embudo superior para
evitar que el hormigón caiga libremente en el pilote.
• Dispondrá de un tapón de fondo que cierre el tubo hasta que empiece el
hormigonado.
• Para la primera puesta se levantará ligeramente del fondo del pilote.
• El hormigonado será continuo. El hormigón fresco siempre se colocará desde
dentro del preexistente.
• El tubo tremie siempre se situará en el interior del hormigón. Se extraerá
siguiendo el avance del hormigón en el pilote, manteniendo un empotramiento de
al menos 1.5 metros .
• Durante el hormigonado se comprobará regularmente el nivel del hormigón en el
pilote.
• El hormigonado debe mantenerse hasta que el hormigón contaminado de la
parte superior rebose por encima del nivel de descabezado.

73-
86
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN
Arido máximo: 32 mm o 1/4 separación entre barras
(práctica 25 mm rodado y 20 mm machaqueo)
Contenido en cemento: > 325 kg/m3, puesto en seco
> 375 kg/m3, puesto sumergido
Relación a/c: < 0.6
Contenido de finos: > 400 kg/m3 para árido > 8 mm.
> 450 kg/m3 para árido < 8 mm.
Consistencia:
Cono 13 a 18: vertido en seco
Cono > 16: hormigón bombeado o mediante tremie bajo agua
Cono > 18: hormigonado mediante tremie bajo lodos.

74-
86
CONTROL DEL PRODUCTO ACABADO
• Prueba de carga dinámica de pilotes prefabricados (analizador
dinámico de hinca).
• Prueba de carga estática de pilotes “in situ”.
•
• Prueba de carga estático
Prueba de carga estático-
-dinámica de pilotes “in situ”.
dinámica de pilotes “in situ”.
• Control de continuidad del pilote.
En general las recomendaciones y normas al uso avalan reducciones
significativas de los coeficientes de seguridad al realizar pruebas de
carga.
CONTROL DE PRODUCTO ACABADO

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PILOTES “IN SITU”. PRUEBA DE CARGA ESTÁTICA
Permite determinar la resistencia última del pilote, discriminando la
resistencia por punta y por fuste.
Requiere un sistema de reacción para el triple de la carga de
trabajo estimada del pilote.
Las pruebas estático-dinámicas, de reciente aparición, pretenden
aliviar estos requerimientos. Ademas participan de las metodología de las
pruebas dinámicas.

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ANÁLISIS DE ONDAS DE PRESIÓN
Durante la hinca de un pilote se puede medir la velocidad de
propagación de una onda de presión generada por la maza. En su recorrido
la onda disipa energía en el pilote. Si, además, éste está enterrado el
amortiguamiento es mayor, dependiendo de la rigidez relativa del suelo-
pilote. Al llegar a la punta, parte de la energía se transmite al terreno y
parte, se refleja. El análisis de la propagación de la onda tranmitida
durante el ensayo permite realizar dos tipos de ensayos:
• Ensayos de baja deformación: analizar la integridad del
pilote, detectando anomalías en dimensión o calidad del
hormigón.
• Ensayos de alta deformación: estimar la capacidad portante
del pilote.

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ANALIZADOR DINAMICO DE HINCA PDA
Ensayo de alta deformación que permite hacer dos análisis
diferentes:
• Determinar la capacidad del pilote de manera inmediata
durante la prueba (método CASE).
• Modelizar el conjunto pilote-terreno, determinando la
distribución de carga transmitida por fuste y punta, así como
simular una prueba de carga estática. (método CAPWAP).
Estos ensayos son sencillos de ejecutar y su realización es habitual.

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CONTROL DE CONTINUIDAD DE PILOTES
Las pruebas dinánicas de baja deformación (métodos del eco y de
impedancia) permiten analizar la integridad del pilote. Su empleo no es
habitual en España.
Los pilotes hincados de hormigón armado se analizan mediante el
PDA.
Los pilotes de hormigón “in situ” se analizan mediante el ensayo de
transparencia sónica.

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ENSAYO DE TRANSPARENCIA SÓNICA (I)
El ensayo consiste en registrar el tiempo de propagación de una
onda de sonido entre un emisor y un receptor que se desplazan
simultáneamente por dos tubos paralelos sujetos a la armadura del pilote.
Las posibles irregularidades del pilote (zonas de hormigón pobre,
intrusiones del terreno, coqueras, etc) suponen alargar el tiempo de
propagación respecto al hormigón sano.
El ensayo proporciona un registro continuo de la velocidad de
propagación, incluyendo la situación y velocidad de las anomalías
detectadas. Se realizan diagrafías tanto perimetrales como
transversales.
El rango de separación eficaz de los dispositivos de medida está en
torno a un metro, por lo que en pilotes superiores a 1,2 metros las
medidas transversales no son fiables.

80-
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ENSAYO DE TRANSPARENCIA SÓNICA (II)
El resultado del ensayo no determina la naturaleza del anomalía. Por
lo que es habitual realizar sondeos para completar la investigación.
Una vez reconocida una anomalía se debe analizar, en función de su
magnitud y profundidad, su influencia en la capacidad portante del pilote.
Estructural una anomalía localizada a la profundidad solicitada a
flexión es singularmente significativa.
Una anomalía en la punta se debe analizar en función del reparto de
carga por punta y fuste, así como de la posible influencia en el asiento del
pilote.
Igualmente se debe analizar la importancia relativa de una anomalía
en el fuste para la correcta transmisión de la carga a partir de la
profundidad en que se ha localizado.

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ENSAYO DE TRANSPARENCIA SÓNICA (III)
Para realizar el ensayo se instalan varios tubos con la jaula de armadura,
de las siguientes características :
• Disponer tubos de acero de al menos 40 mm de diámetro. Los
tubos de plástico siempre se deterioran.
• Los empalmes deben ser roscados. Las soldaduras distorsionan el
ensayo.
• Debe disponerse un tapón metálico roscado en el extremo inferior
del tubo para evitar que se obture.
• Igualmente debe protegerse la embocadura hasta que se realice
el ensayo.
El hormigón debe tener al menos siete días para que el ensayo sea fiable.
Los tubos se llenan de agua dulce para ejecutar el ensayo.

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TRANSPARENCIA SÓNICA, DISPOSICIÓN TUBOS

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TRANSPARENCIA SÓNICA: ANOMALÍA EN FUSTE

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TRANSPARENCIA SÓNICA: ANOMALÍA EN PUNTA

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CRITERIO ANÁLISIS CUALITATIVO ANOMALÍAS (Faiella & Superbo, 1998)

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BIBLOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
• Geotecnia y Cimientos. Jiménez Salas y otros.
• Piling Engineering. Fleming, Weltman, Randolph & Elson, 1992
• Jornadas técnicas SEMSIG-AETESS. Pilotes para edificación, 2001
• Código Técnico Edificación SE - Cimientos.
• ROM 0.5 - 05. Recomendaciones geotécnicas para el proyecto de obras
marítimas y portuarias.
• Eurocódigo 7. Proyecto geotécnico, 2003.
• UNE-ENV 1536, 1999. Pilotes perforados.
• UNE-ENV 12699, 2000. Pilotes de desplazamiento.
• DTU 13.2, 1992. Fondations profondes pour le bâtiment.
• NF P 94-160, 1992. Auscultation d´un élément de fondation.

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