UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA ‘‘AÑO DE LA INVERSIÓN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA’’
FACULTAD DE INGENIERIA INGENIER IA MINAS-CIVIL E.A.P. INGENIERIA CIVIL-LIRCAY
TEMA: PILOTE Y LODO BENTONITICO CURSO: CONSTRUCCION II CATEDRA: Ing. Enrique CAMAC OJEDA PRESENTADO POR: POR: JANAMPA COTERA Misael CICLO: VII HVCA-LIRCAY 2013
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DEDICATORIA
A mis padres por los esfuerzos realizados para brin brindarme darme educaci educación ón.. Al Ing. Enrique CAMAC OJEDA, por su colaboración y motivación en nuestra formación profesional.
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INTRODUCCION
El tema principal del presente trabajo consiste en la recopilación de los diferentes métodos métodos utilizados, utilizados , para para la construcci construcción, ón, fabricación fabrica ción y colocación colocac ión de pilotes (colados (cola dos en el s itio y prefabricados). prefabricados). Por lo que debe ser utilizado ampliamente el tema de pilote en el campo de la ingeniería civil ci vil ya que es de mucha impor importancia. tancia. Para realizar el proceso constructivo constructivo de un pilote se debe hacer algunas tareas previas. previas. Después de obtener el estudio geotécnico se toman datos sobre el corte estratigráfico y nivel de la capa freática, características mecánicas del suelo y la profundidad proyectada para la cimentación. Una vez obtenido estos datos y el diseño del pilote, se procede a la elección de los métodos y técnicas más favorables para la ejecución del proyecto. Se debe limpiar y nivelar el área de trabajo, dejando espacio suficiente para el manejo de equipos a utilizar.
CONTENIDO
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CAPITULO I 1. Casos Cas os en que que se usan Pilotes 2. ¿Cómo ¿Cómo Trabaja el Pilotaje? 3. Materiales Materiales Utilizados Utilizados 4. Tipos de pilotes. 4.1 Primeros Pilotes. 4.2 Pilotes in situ . 4.2.1 Pilote in situ de desplazamiento con azuche. 4.2.2 Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas . 4.2.3 Pilote in situ si tu de extracción con entubación recuperable. recuperable . 4.2.4 Pilote in i n situ si tu de extracción con camisa perdida perdida . 4.2.5 Pilote Pil ote in situ perforado perforado sin si n entubación con lodos tixotrópicos. 4.2.6 Pilote in situ si tu barrenado sin si n entubación. 4.2.7 Pilote in situ barrenado y hormigonado por tubo central de barrena. 4.3 Pilotes hincados hincados . 4.4 Pilotes Pil otes prefabricado prefabricadoss . 4.5 Pilotes excéntricos. 5. Principio de funcionamiento. 6. Precauciones constructivas . 6.1 Colocación de hormigón in situ. 6.2 Vaciado con el método tremie. 7. Ensayos de integridad para para pilotes. pil otes. 8. Reparación de pilotes pilotes.. 9. Clas ificacio ificac ion n según la nor norma ma tecnológica tecnológica de edificaci ón.
CAPITULO II LODOS BENTONITICOS
CAPITULO I
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PILOTE DEFINICION.- Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas. losas .
Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento elemento que que le trasmite trasmite las cargas (pilar, encepado, losa...) y que trasmite la carga al terreno por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes o por ambos métodos a la vez. Es un tipo de cimentación profunda de tipo puntual, que se hinca en el terreno buscando siempre siempre el estrato resis resis tente tente capaz de s oport oportar ar las cargas transmitidas. transmitidas.
1. CASOS EN QUE SE USAN U SAN PILOTES PILOTES
Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo. Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan apoyan en terren terrenos os de baja calidad. Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas expansivas.. Cuando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca del nivel de suelo. Cuando los cimientos cimientos están som s ometidos etidos a es fuerzos fuerzos de tracción.
Aquí tenemos varios casos:
En edificios de altura expuestos expuestos a fuertes fuertes vientos. En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo. Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles. muelles . Cuando se deben recalzar cimientos existentes.
En la cimen ci mentación tación por por pilotaje pilotaje deben observarse los siguientes sig uientes factores factores de incidencia: 1. El rozamiento y adherencia entre suelo y cuerpo del pilote. 2. La resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de tracción puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que trabaje el suelo superior.
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3. La combinación de ambos. Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral la teral puede ser de import importanci ancia a según seg ún el cas o. Con un terreno mediocre en superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral será menos importante cuanto más débiles sean las capas del terreno atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.
2. ¿CÓMO TRABAJA EL PILOTAJE? PILOTAJE? Por la forma en que trabaja el pilotaje, se lo clasifica en:
Cimentación Cimentación Rígida Ríg ida de 1er Orden
Cimentación Cimentación Rígid a de Primer Orden .
El pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad. Las puntas de los pilotes se clavan en terreno firme; firme; de manera que se confía en el apoyo en ese estrato, estrato, aún si hubiere una pequeña descarga por rozamiento del fuste al atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas de sustentación actúan sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote. Es el mejor apoyo y el más seguro, porque el pilote se apoya en un terreno de gran resistencia.
Cimentación Rígida de Segundo Orden .
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Cimentación Cimentación Rígida Ríg ida de 2º Orden Cuando el pilote se encuentra con un estrato resistente pero de poco espesor y otros inferiores menos firmes. En este caso se debe profundizar hasta encontrar terreno firme de mayor espesor. El pilote transmite su carga al terreno por punta, pero también descarga gran parte de los esfuerzos de las capas de terreno que ha atravesado por rozamiento lateral. Si la punta del pilote perfora la primera capa firme, puede sufrir asientos diferenciales considerables. Como en los de primer orden, las fuerzas de sustentación actúan sobre la planta del pilote y por por rozamiento rozamiento con las caras laterales lateral es del mismo.
Cimentación Cimentación Flotante.
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 efec to de rozamiento 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.
3. MATERIALES UTILIZADOS Madera
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La madera se emplea desde la prehistoria; en ese entonces los habitantes lacustres construían sus chozas apoyándolas sobre troncos hincados en el lecho del lago. Estos tronco troncoss lograron lograron conservarse conservarse mientras mientras las l as aguas ag uas que los rodeaban rodeaban eran ácidas, á cidas, es decir de pantanos turbosos. Los rollizos de madera se conservan más tiempo si se los mantiene permanentemente mojados o secos, pero si se alternan estas condiciones de humedad, humedad, se destruyen rápidamente. El hincado debe realizarse con golpeteo suave sobre la parte más gruesa del tronco. En pilotes más grandes la carga de trabajo no ha de superar las 25 T. Esta clase de pilotaje se emplea donde el tronco de árbol es un material habitual fácil de encontrar en ese lugar, o cuando se trata de cimentaciones cimentaciones en e n zonas zonas lacustres.
Acero Se utilizan con secciones en H o en Cajón. En tipo cajón pueden rellenarse de hormigón después de haberse haberse colocado. colocado. A veces se constituye el pilotaje con perfiles planos empalmables, es el tablestacado, que se consiguen con secciones de acero laminado en caliente. caliente . Se los utiliza como contención de tierras y como barrera del agua en caso de excavaciones para cimentaciones, cimentaciones, s ótanos. ótanos. En muelles y zonas zonas ribereñas ribereñas también también suele usarse. Para evitar la corrosión, corrosión, el acero puede contener una cantidad importante de cobre , se lo llama acero de oxidación controlada o estar impregnado con pintura bituminosa. .
Hormigón Los pilotes fabricados de este material se dividen en:
Pilotes Prefabricados Prefabricados Pilotes Hormigonados In Situ
4. TIPOS DE PILOTES 4.1.
PRIMEROS PILOTE PI LOTESS
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Es el tipo de pilote más antiguo, normalmente de madera, madera , y se inventó para hacer cimentaciones en zonas con suelo húmedo, con el nivel freático alto o inundado. Eran de madera, troncos sencillamente descortezados y su capacidad portante se basaba, bien llegando a un capa del terreno suficientemente resistente, bien por rozamiento del pilote con el terreno.
4.2.
PILOTES IN SITU
Proceso de ejecución de un pilote in situ La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocará un armado en su interior y posteriormente posteriormente se rellenará rell enará con horm hormig igón. ón. En ocas iones, el material material en el que se está e stá cimen ci mentand tando, o, es un suelo friccionante (como (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca o útil al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionante), es por ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación; a este fenómeno se le denomina "caídos", es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente. Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes: los de extracción y los de desplazamiento. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo. En ambos casos se utilizan diferentes técnicas para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación.
4.2.1. Pilote in situ de desplazamiento con azuche Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, después de atravesar capas blandas. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terren terrenos os de capas altern a lternadas adas coher c oherentes entes y granulares de alguna alg una consis tencia
4.2.2. Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas Usualmente como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.
4.2.3. pilote in situ de extracción con entubación recuperable
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Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metálico a modo de encofrado), que evita que se derrumbe la excavación. Una vez completado el vaciado, y según se va hormigonando el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada nuevamente. Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogéneo.
4.2.4. Pilote in situ de extracción con camisa perdida Se ejecuta por el mismo sistema del tipo in situ de extracción con entubación recuperable, con la diferencia de que la camisa metálica no se extrae, sino que queda unida definitivamente al pilote. Usualmente como pilotaje trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y siempre que se atraviesen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo de agua y en alguno alg unoss casos con capas de terren terreno o coherente coherente blando; blando; cuando cuando existan exis tan capas agresivas agres ivas al hormigón hormigón fresco. La camisa se utilizará para proteger proteger un tramo de los pilotes expuesto a la acción de un terreno agresivo al hormigón fresco o a un flujo de agua. La longitud del tubo que constituye la camisa será tal que, suspendida desde la boca de la perforación, profundice dos diámetros por debajo de la capa peligrosa.
4.2.5. Pilote in situ perforado sin entubación con lodos tixotrópicos Es un pilote de extracción, en el que la estabilidad de la excavación se confía a la acción de lodos tixotrópicos. Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. Cuando se atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos.
4.2.6. Pilote in situ barrenado sin entubación
Barrena Barrena para la ejecución de pilotes. Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro. También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme prácticamente homogéneo o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos de las paredes.
4.2.7. Pilote in situ barrenado y hormigonado por tubo central de barrena
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Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos de compacidad o consistencia media, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia Se trata de pilotes por desplazamiento de las tierras por medio de una barrena continua. Posteriormente se ejecuta el hormigonado por bombeo por el tubo tubo central existente en el interior de la barrena. Este sistema resulta apropiado para suelos blandos e inestables y con presencia de agua. La armadura se introduce una vez perforado y hormigonado el pilote, por lo que genera el inconveniente de que debido a la densidad del hormigón, la longitud de armado no supera los 7,00- 9,00 m.
4.3.
PILOTES HINCADOS
Hincado de pilotes para la construcción de un muelle en Tampa, Florida. Consiste en introducir elementos prefabricados de hormigón similares a postes de luz o secciones secci ones metálicas por por medio medio de piloteadoras piloteadoras en el s uelo. Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente "hincados" en el piso a base de golpes de "martinete", esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato resistente y se produzca el "rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por "punta", o de llegar a la profundidad de diseño, en caso de ser un pilote que trabaje por "fricción".
4.4.
PILOTES PREFABRICAD PR EFABRICADOS OS
Los pilotes prefabricados pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas, también se los conoce por el nombre de pilotes premoldeados; pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado. Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a compresión; los de hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo el agua. Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efectúa un martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.
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Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm x 30 cm ó 45 cm x 45 cm También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Están compuestos por dos armaduras: una longitudinal con cuatro varillas de 25 mm de diámetro, y otra transversal compuesta por estribos de varilla de 8 mm de sección como mínimo. La cabeza del pilote se refuerza mediante cercos con una separación de 5 cm en una longitud de un metro. La punta va reforzada con una pieza metálica especial para facilitar la hinca.
4.5.
PILOTES EXCÉNTRICOS
Los pilotes excéntricos son los que se ubican fuera de los ejes de las columnas y de las contratables en edificios urbanos con estructura reticular, ofreciendo ventajas sustanciales sustancial es respecto de los los tradicionales tradicionales instalados instalad os a cielo ciel o abierto antes antes del desplante de la edificación, colados en sitio o prefabricados hincados a golpes de martillo y coincidentes con los ejes, lo que dicho en otras palabras significa que los pilotes excéntricos pueden instalarse después de haberse iniciado la construcción del edificio. Cuando éste ya tiene algún peso se usa como lastre gratuito para dar la reacción de hincado al equipo hidráulico que es compacto, silencioso, sin vibraciones, limpio y de mayor mayor capacidad ca pacidad que la dada con golpes de martil martillo. lo. Las ventajas sustanciales de carácter financiero a favor del propietario y de tipo ingenieril a favor de los técnicos participantes, debidas al simple cambio de ubicación de los pilotes, son las siguientes:
Ahorro del tiempo total de construcción del edificio al eliminar del programa de obra el que correspondería a la instalación tradicional de los pilotes hecha antes del inicio i nicio de la construcción. construcción. Se garantiza la verticalidad de los pilotes gracias al tipo de perforación en el subsuelo, que guía la punta del pilote según la línea de la gravedad hasta llegar a la capa de apoyo. Los pilotes pueden ser de cualquier tipo de funcionamiento, a saber: apoyados por punta, flotantes, o de fricción negativa, según se haya decidido por el Estudio de Mecánica Mecánica de Suelos. La totalidad de los pilotes apoyados en estrato duro se rebotan a la carga de prueba cuando la punta llega al estrato y la fricción lateral es despreciable, garantizando la inmovilidad de los pilotes bajo toda solicitación de carga y sin costo adicional para el propietario. La inmovilidad se aprovecha en casos específicos para controlar los esfuerzos y las deformaciones del conjunto “suelo-edificio- pilote”, instalando mecanismos modernos a prueba de sismos muy enérgicos, tanto en obras nuevas donde han originado el concepto "Construya Antes Hinque Después", o en edificios que ya estando en funcionamiento requieren ser recimentados sin dejar de funcionar, para recuperar la verticalidad perdida porque es riesgoso que se hayan reducido los factores de seguridad de la estructura consumidos por la inclinación, la que pone en riesgo la seguridad de los usuarios, la del propio edificio y la de las
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edificaciones edificaci ones adyacentes, adyacentes, as i como las i nstalaciones públicas bajo las banqueta banquetass y también para recuperar los niveles correctos cuando aparentemente los edificios han “emergido” “emergido” respecto del nivel de las banquet banquetas as en la vía pública. pública.
Cuando en las edificaciones se presentan problemas generados por un comportamiento distinto del subsuelo al esperado por nosotros, como sucede en las zonas lacustres sujetas a proceso de consolidación por pérdida de humedad, por sobrecarga o por el efecto nocivo de sismos de alta energía, la excentricidad de los pilotes permite en todo momento si fuere necesario o conveniente, cambiar su tipo de funcionamiento diseñado de origen.
5. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta. Ambas Ambas dependen dependen de las caracter c aracterística ísticass del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el objeto del proyecto. Para un pilote circular, hormigonado in situ y apoyado cuya punta inferior está sobre un estrato de resistencia apreciable la carga de hundimiento vienen dada por:
Dónde: , altura y diámetro del pilote. , sobrecarga [kN/m2] sobre la base de cimentación del pilotaje. , peso específico del terreno y coeficiente de rozamiento terreno-pilote. presión admisible sobre el estrato en que se apoya la punta del pilote. Cabe señalar que, como en todo trabajo relacionado con la ingeniería geotécnica, existe cierto grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que buena parte de la investigación que se viene desarrollando en este campo tiene que ver con métodos que permitan hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas. El método más obvio aunque el más costoso es hacer una prueba prueba de carga. c arga. Como métodos métodos alternativos al ternativos podemos mencionar: pruebas pruebas de resonancia, prensa hidráulica de Osterberg, pruebas de análisis de ondas, pruebas sísmicas. En muchos muchos casos las l as teorías que perm permiten iten estimar la resistencia de fuste y la resistencia de punta son de tipo empírico. Es decir, son el resultado de un análisis estadístico del comportamiento de ciertos pilotes en determinadas condiciones de terreno. Por lo tanto, es sumamente importante conocer el origen y las condiciones bajo las cuales determin determinadas adas fórmulas fórmulas de cálculo c álculo son válidas .
6. PRECAUCIONES CONSTRUCTIVAS
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6.1.
COLOCACIÓN DE HORMIGÓN IN SITU
La distancia mínima entre la piloteadora y la colocación del hormigón debe ser especificada. Se han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen efectos contrarios sobre el hormigón fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones de perforación y las de vaciado es considerado como satisfactorio. La camisa, cascarón, tubo o tubería, debe ser inspeccionado justo antes a rellenarlo con hormigón y debe estar libre de material extraño y no contener más de diez centímetros de agua, a menos que se utilice el método tremie para introducir hormigón. El hormigón debe ser vertido en cada perforación o camisa sin interrupción. Si es necesario interrumpir el proceso de vertido de hormigón por un intervalo de tiempo tal que endurezca el hormigón, se deben colocar dovelas de acero en la zona superior hormigonada del pilote. Cuando el vaciado se suspende, todas la rebabas debe ser retiradas y la superficie del hormigón debe ser lavada con una lechada fluida.
6.2.
VACIADO CON EL MÉTODO TREMIE
El método tremie , de llenado por flujo inverso, se usa para verter hormigón a través de agua, cuando la perforación queda inundada. El hormigón se carga por tolva o es bombeado, en forma continua, dentro de una tubería llamada tremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie. El fondo del tremie se debe cerrar con una válvula para prevenir que el hormigón entre en contacto con el agua. El tremie llega lleg a hasta el fondo fondo de la perfor perforación ación antes de iniciarse el vertido del hormigón. Al principio, se debe elevar algunos centímetros para iniciar el flujo del hormigón hormigón y asegurar as egurar un buen buen contacto entre en e n hormigón hormigón y el fondo de la perforación. Como el tremie es elevado durante el vaciado, se debe mantener dentro del volumen del hormigón, evitando el contacto con el agua. Antes de retirar el tremie completamente, se debe verter suficiente hormigón para desplazar toda el agua y el hormigón diluido. Para vaciar el agua del tremie se puede utilizar una pelota de goma, o un tapón de corcho.
7. ENSAYOS DE INTEGRIDAD PARA PILOTES Además de los métodos directos ( inspección visual y sondeo geotécnico), geotécnico), existen diversas técnicas indirectas para detectar posibles anomalías en las cimentaciones profundas (pilotes y módulos pantalla principalmente).
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Ensayo de transparencia sónica en cimentac c imentaciones iones profundas (sondeo sónico, ensayo sónico, cross-hole o crosshole). Detecta y localiza con precisión anomalías (des lavados, contaminación, inclusión,..., etc.). Se estudia la propagación de ultrasonidos entre parejas de tubos metálicos embebidos en el hormigón introduciendo en ellos unas sondas. Ensayo de eco (martillo convencional). Permite evaluar la longitud del elemento por la medida del tiempo transcurrido entre un impacto y su reflexión. Se coloca en cabeza un acelerómetro y se la golpea con un martillo convencional. Requiere golpear sobre hormigón sano. Ensayo de impedancia mecánica en cimentaciones cimentaciones profundas (martillo con sensor sensor de fuerza). Además de la longitud, mediante la medida del impacto y de la respuesta vibratoria, valora la interacción con el terreno y los cambios de sección y/o de calidad del material. Se coloca en cabeza un geófono y se golpea con un martillo instrumentado. Requiere golpear sobre hormigón sano y alisado.
8. REPARACIÓN DE PILOTE PI LOTESS Hay fallas por corrosion o estructurales, muchas de las reparaciones son mediante un enchaquetado esto se hace mediante una cimbra en la forma del pilote pero con un diametro mayor. En el espacio que queda se puede instalar varillas para reforzar la estructura y posteriormente vaciar un grout. En el caso de ser reparaciones submarinas hay grouts submarinos especiales que no se disgregan por ser mas pesados que el agua.
9. CLASIFICACION SEGÚN LA NORMA TECNOLÓGICA DE EDIFICACION Según la norma tecnológica de edificación se los puede clasificar en CPI2 al CPI8.
Son pilotes de desplazamiento con azuche. Poco utilizados por su compleja compleja ejecución. CPI3: Son pilotes de desplazamiento por tapón de grava. Poco utilizados. CPI4: Son pilotes recomendados para ejecutarse en terrenos que por su consistencia sufren desprendimientos y se desmoronan durante la excavación, ya sea por la baja consistencia del terreno o por la presencia del nivel freático. Son ejecutados por la extracción del terreno de manera discontinua. Mientras se perforara el terreno se introduce una camisa, la cual se recupera una vez hormigonado el pilote. La secuencia de trabajos es: Perforación y encamisado, colocación de armadura, hormigonado mediante tubo especial (tremie), extracción extracción de la l a camisa ca misa recuperable. recuperable. CPI5: Son pilotes cuya aplicación es también recomendada en suelos que se desmoronan, con la agravante de que en profundidad existe una fuerte escorrentía. La forma de ejecución es similar al CPI4, con la diferencia que la camisa se deja perdida. Por esta razón es una solución costosa, si bien resuelve el problema que por otros procedimientos sería casi imposible de abordar. CPI6: Son pilotes recomendados para utilizarse en terrenos inestables. La ejecución de los mismos se hace mediante el agregado de lodos bentoníticos CPI2:
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mientras se perfora, con lo cual se logra la estabilidad de la perforación. Una vez que se ha alcanzado la cota de cimentación se introduce la armadura, posteriormente mediante la ayuda de un tubo especial se hormigona desde el fondo de la perforación. Por diferencia de densidad el hormigón desplaza al lodo bentonítico. CPI7: Son pilotes recomendados para utilizarse en terrenos estables. La forma de ejecución es mediante mediante perfor perforaciones aciones discontinuas. discontinuas. Una vez alcanzada al canzada la cota cota de cimentación se coloca la armadura y posteriormente se hormigona desde el fondo mediante la colocación de un tubo especial (tremie). CPI8: Son pilotes recomendados para terrenos como ser arenas ó arcillas. Tienen una gran ventaja respecto a los demás en cuanto al tiempo de ejecución, ya que se perfora con una barrena continua que realiza la perforación en un solo procedimiento, una vez que se alcanzó la cota de cimentación por el tubo central de la misma se coloca el hormigón mientras se extrae la barrena, con lo cual se retira en terreno, finalizada esta operación se coloca la armadura, para lo cual el hormigón utilizado debe ser de consistencia blanda.
10.. MICROPILOTES CON BARRA 10 BARRA AUTOPERFORANTE
La perforación se realiza con la misma armadura estructural que formará parte del futuro micropilote o anclaje. Son barras de acero y manguitos tipo TITAN. Estas barras de acero están disponibles en un amplio abanico de diámetros cubriendo las solicitacio solicitacio nes de prácticamente cualqui cualquiee r proyecto. Las barras de acero son huecas por dentro y se unen entre sí con manguitos de unión roscados de capacidad resistente superior a las barras que unen. En la cabeza de perforaci perforación ón va una trial trialeta eta de acero perdida, perdida, que que varía según según el tipo tipo de terren terreno o que que se perfora. perfora. Durante todo el proceso de perforación se inyecta un caudal adecuado de agua-lechada de cemento, que sale por las toberas en la parte posterior de las trialetas en cabeza de perforaci perforación ón.. La lechada echada de cemen cemento to se inyecta a presión presión y se hace más densa densa a medida edida que avanza la perforación, Todo el material granular removido durante la perforación y el adyacente se impregna de la lechada de cemento formando el micropilote en cuyo eje se encuentra la barra de acero estructural. Este tipo de micropilote es especialmente demandado en terreno granular. Permite unas producciones diarias muy altas ya que evita evita el uso uso de entubación entubación recuperabl recuperab le, en terrenos colapsables. El tipo de unión especial roscado de estas barras y manguitos, hacen estas armaduras estructurales apropiadas tanto en esfuerzos a compresión como a tracción.Estos micropilotes cropilo tes pueden reali realizarse verticales verticales o inclinado nclinados. s.
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R OSCADA 11.. MICROPILOTES DE TUBERÍA DE ACERO ROSCADA 11
La perforación se realiza con trialeta y tuberías de perforación roscada. Periféricamente, si el terreno lo demanda por sus características colapsables, irá una segunda tubería que avanza al unísono con la tubería central. Las perforaciones se realizan a rotación ayudada en zonas de estratos duros con la rotopercusión que puede proceder del martillo en cabeza o de un un martillo martillo en fondo. Una vez realizada la perforación, se extrae la tubería de perforación con su trialeta y se introduce la armadura resistente del micropilote que es una tubería de acero roscada. Existe una gran variedad de armaduras tubulares de micropilotes en acero TN.80 (límite de elasticidad elasticidad 550 Mpa) En lugar de armadura tubular, pueden usarse también armaduras tipo GEWI con sus manguitos de unión roscados, especialmente recomendados en caso de esfuerzos a tracción. Una vez introducida la armadura tubular del micropilote, se inyecta el micropilote por el centro del mismo inyectando desde el fondo de perforación hasta que salga por la boca de perforación y haya cubierto por dentro y fuera todo el micropilote. Posteriormente, se extrae la entubación recuperab recupe rable le y se reinyecta reinyecta simu simultáneamen ltáneamente. te. Las iny inyecc eccion iones es de lechada pueden ser únicas, únicas, o repetitivas repetitivas y selectivas. selectivas. Estos mi micropilotes cropilote s pueden reali realizarse verticales verticales o inclinados. nclinados.
12.. MICROPILOTES PERFORACIÓN POR AIRE COMPRIMIDO 12
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Este procedimiento de perforación de micropilotes y anclajes es el más extendido. La perforaci perforación ón se reali realiza con trial trialeta eta o martil artillo en fondo ondo ha roto percusi percusión ón.. El material aterial perforado perforado se extrae extrae a la superf superfiicie cie por el barrido barrido del gran gran caudal de aire aire compri comprim mido que que se inyecta en cabeza de perforación previamente impulsado desde el eje central de la tubería de perforación. Una vez realizada la perforación, se extrae la tubería de perforación, trialeta o martillo en fondo, se introduce introduce la armadura armadura tubular tubular especifi esp ecifica cada da en el proyecto pro yecto y se iny inyect ecta. a. Este tipo de perforación es especialmente indicado en terrenos cohesivos o no colapsables. Puede usarse también en terrenos colapsables utilizando entubación recuperabl recuperab le tipo tipo ODEX, SYMETRIX SYMETRIX o SDS. Este sistema sistema es combin combinable, able, con el sistema sistema de perforación con agua/lechada agua/lechada,, según el tipo tipo de terreno.
13.. MICROPILOTES PERFORACIÓN 13 PER FORACIÓN POR AGUA/LECHADA AGUA/LECHADA
La perforación se realiza bajo continua inyección de agua por el eje de la tubería de perforaci perforación ón que que hace la función ción de barrido barrido del material aterial perforado. perforado. La tubería tubería de perforaci perforación ón y la tubería tubería exteri exterior or recuperabl recuperable, e, si se precisa, precisa, avan avanzzan al unísono. ísono. Los estratos de gran dureza, se perforan con la ayuda del martillo ha roto percusión en cabeza de máquina. Este procedimiento de perforación no genera polución y es menos ruidoso que la perforaci perforación ón con aire aire compri comprim mido. Exi Exigen no obstante, obstante, maqui aquinaria aria de perforaci perforación ón de mayores prestaciones, así como maquinaria de inyección de gran caudal, y suministro de agua. Una vez realizada la perforación, se extrae la tubería de perforación, se introduce la armadura tubular del micropilote que puede también ser armadura tipo GEWI, se inyecta nyecta con lechada el mi micropilote cropilot e y se extrae la tubería tubería exterior exterior recuperabl recuperab le. Este sistema es combinable, con el sistema de perforación con aire comprimido, según el tipo de terreno.
CAPITULO II LODO BENTONÍTICO bentonítico es una mezcla de El lodo bentonítico de bentonita con con agua. agua .
La bentonita es un tipo de arcilla montmorillonítica de muy alto límite líquido. Esto implica que a pesar de que se le añada mucha agua, la mezcla no pierde estabilidad o consistencia.
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Los lodos bentoníticos tienen una propiedad muy importante que los hace muy útiles en construcción: cuando un lodo bentonítico es amasado sin que se produzca variación de agua, pierde resistencia, comportándose como un fluido. Sin embargo, vuelve a adquirir esta resistencia una vez que entra en reposo. El lodo de perforación es una suspensión acuosa de una arcilla especial: la bentonita, este lodo se coloca en las paredes paredes del terreno terreno durant durante e la excavación y si rve para para evitar o reducir los derrumbes del terreno. Es necesario controlar algunas características del lodo durante su utilización. Tales como: la densidad, la viscosidad y el contenido de arena, ya que el lodo se carga de las partículas de arena procedentes del suelo.
APLICACIONES APLICACIONES DE LODO LODO BENTONÍTICO BENTONÍTICO La principal aplicación de lodo bentonítico está vinculada a las excavaciones. Cuando se está excavando una zanja (perforación en terrenos de baja consistencia y posible desprendimiento, normalmente para la ejecución de muros o pilotes), el lodo bentonítico evita que se produzcan desprendimientos en la misma. Esto sucede en la ejecución de los muros pantalla. Durante la excavación de la zanja, el lodo va llenándola: al estar en continuo movimiento, tiene poca consistencia, y se comporta como un fluido. Sin embargo, cuando se deja de remover, la viscosidad de los lodos bentoníticos aumenta, adquiriendo adquiriendo la l a resis resis tencia neces neces aria como para para evitar que que las la s paredes de la excavación caigan, caig an, quedando quedando constreñidas. constreñidas. Además, en terrenos flojos en los que se producirían desprendimientos, los lodos bentoníticos se introducen por los poros del terreno, formando el cake , que es una mezcla de la arena o grava del terreno, con la arcilla de la bentonita. Este cake le confiere al terreno de las paredes de la excavación una mayor cohesión. Cuando el lodo bentonítico se emplea en excavaciones, suele servir para extraer los detritus del terreno. Esto se consigue recirculándolo constantemente, mediante lo cual se realiza una limpieza del mismo al eliminar los restos de detritus que contenga al extraerlo de la zanja.
La formación de lodos de perforación ha sido históricamente, el uso final más difundido de la bentonita. Son fluidos bombeados que circulan a través del pozo mientras este es perforado. Su composición se ajusta a medida que cambian las exigencias, de acuerdo con la profundidad profundidad de la perforación perforación y los otros otros material materiales es encontrados. encontrados. Una gran variedad de minerales industriales y productos químicos es utilizada en la formación de lodos de perforación, pero siempre, el ingrediente más importante es la Bentonita y su utilización se basa en el incremento de la viscosidad del lodo, que garantiza una efectiva extracción a la superficie de los escombros. escombros.
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Las siguientes son las funciones más importantes que cumplen los lodos de perforación:
Remoción de escombros del fondo del pozo y transporte de los mismos a la superficie. Lubricación y enfriamiento del taladro y la broca. Mantenimiento de los escombr es combros os en suspensión suspens ión si la perforación es detenida. Formación de un recubrimiento delgado e impermeable contra la pared del pozo que no deja filtrar agua en la formación geológica. Sellamiento de la formación de filtraciones en la pared. Producción de una presión hidrostática suficiente para estabilizar la pared y conservar en la formación geológica los fluidos de la misma (gas, petróleo, agua). Soporte de parte del peso del taladro. Transmis Transmisión ión de potencia potencia hidráulica hidráulica a la broca broca cuando cuando estás s e acciona mediante mediante turbinas.
Usos más frecuentes de la bentonita Las bentonitas encuentran una considerable considerabl e variedad de usos. usos .
Lodos para perforación: La principal razón para usar bentonita es para incrementar la viscosidad del lodo, permitiendo transportar efectivamente los detritos detritos de roca roca a la s uperficie. uperficie. Arenas de fundición: es por lejos, la bentonita, el ligante más importante usado en arena ligada por arcilla. Los diferentes tipos de bentonita exhiben variaciones considerables en las propiedades importantes para arenas de fundición. Peletización Peletización de d e mineral de hierro : también usada como un ligante. Usos Usos como absorbente: se aplica en la industria industria de los absorb a bsorbentes entes en cama de mascotas y como como desecante. Refinación, filtrado, clarificación y decoloración: las arcillas naturales y activadas en forma ácida son usadas para remover impurezas y pigmentos de los aceites comestibles, y también para decolorar un número de aceites industriales, solventes y químicos. · Refinación y restauración de aceites minerales: minerales: los principales tipos de aceites refinados usando arcillas son nafta, fuel oils, aceites lubricantes, ceras y grasas Otros usos como filtrantes y c larificante: purificación de aceites, vinos y jugos de frutas, que contienen proteínas en suspensión coloidal y en solución. Usos en agricultura: incluye formulaciones de fertilizantes, sprays nutritivos, polvos y gránulos, pesticidas, pesticidas veterinarios, fórmulas peletizadas, acondicionadores sólidos, cobertura de semillas, adehesamiento de césped, aditivos de nutrición y procesamiento de alimentos. Pesticidas y otros biocidas: son ampliamente usados como transportadores en seco y diluyentes. Fertilizantes Fertilizantes y Acondicionadores Aco ndicionadores de suelo: son utilizadas como portadores.
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Alimentos balanceados: actúa en los alimentos como un ligante y como un nutriente, también es usada como un portador de vitaminas, minerales, antibióticos antibióticos y otros otros suplemento suplementoss activos en la aliment a limentación ación animal. Ingeniería Civil y Construcciones: es usada para la construcción construcción de paredes paredes de dilatación, lechadas, impermeabilización de lagunas y diques de irrigación, y para la realización de túneles. Revestimientos y barreras: idealmente conveniente para usar como un impermeabilizante. Construcción: En excavaciones, los barros de bentonita son usados para proveer soportes de paredes no mecánico. Los barros de bentonita también pueden ser usadas como un lubricante para el hinchamiento del molde, perfor perforación ación de pilotes y fundaciones fundaciones similares. si milares. También También son usadas en una gran variedad de materiales de construcción incluyendo ladrillos, cemento portland, produ productos ctos de yeso, caños para cloacas y azulejos. a zulejos.
Otros usos menores
Catalizadores: se utiliza como conductora en catalizadores para refinación de aceite. Cerámicas: mayormente usada como un agente de suspensión y plastificante en vidrios. En porcelanas eléctricas, la bentonit bentonita a es usada como un plastificante que incrementa incrementa la resis res istencia tencia en seco se co y quemado quemado y reduce reduce la absorción. a bsorción. Electrodos para soldadura: son usados como estabilizadores del arco, protectores de grupos de soldaduras, agentes de fundición, modificadores de escoria, ag entes de ligante li gante y extrusión extrusión y pigmentos. pigmentos. Grasas de alta temperatura: son usadas como como un espesante. Usos médicos y cosméticos: son usadas en una variedad de preparaciones médicas médicas y cosméticas cosméticas , tal como como cremas, cremas, polvos polvos para pies y bebés, bebés, packs faciale facial es y barros terapéuticos como un agente gelatinante. Pinturas: son usadas en pinturas tixotrópicas o impermeables. Papel: se usa particularm particularmente ente en papel reciclado, control control del pitch, pitch, clarificación cl arificación del agua de desperdicio, auxiliar de retención, cobertura, y en papel de copia sin carbón. Plásticos: La bentonita nano composición reduce la permeabilidad del gas en films plás ticos tanto como como el 800%.
