Manual de Diseño y Construccion de Pilas y Pilotes

I N T E R V I N I E R O N EN LA ELABORACION DE E S T E MANUAL:

POR EL I N S T I T U T O D E INGENIERIA, UNAM

Jes6s A l b e r r o A r a m b u r u R a 6 1 E s q u i v e 1 D f a z E r n e s t o H o l g u f n G ó m e z E n r i q u e S a n t o y o V i l l a

POR SOLUM, S , A ,

D a n i e l F a r j e a t P d r a m o R a ú l L ó p e z R o l d d n Jav ie r M o n t e j a n o B l a n c o José A n t o n i o P o n c e S e r r a n o A l b e r t o P o r r a s L o p e z M a r c e l o R f o s G a r c f a B e r n a r d o S d n c h e z M e n d i e t a J u a n Jacobo S c h m i t t e r

P R O L O G O

La e l a b o r a c i ó n d e este Manual d e Di seño y C o n s t r u c c i ó n d e P i l a s y P i l o t e s , r e p r e s e n t a un e2 f u e r z o c o n j u n t o t a n t o d e l o s i n g e n i e r o s i n v o l u c r a d o s en e l d i s e ñ o , como d e a q u é l l o s que v i v e n l o s d i a r i o s p rob lemas d e l a c o n s t r u c c i ó n d e c i m e n t a c i o n e s p r o f u n d a s .

En l a e l a b o r a c i ó n d e s u s d i f e r e n t e s c a p f t u l o s se h a buscado a c t u a l i z a r e l conoc imien to t e ó r k c o d i s p o n i b l e y l a p r á c t i c a c o n s t r u c t i v a recomendada; s i n embargo, e l u s u a r i o debe s e n t i r s e con l a l i b e r t a d p a r a p roponer nuevos c o n c e p t o s e i d e a s que a l c o r r e r d e l t i empo c o n s t i t u y a n b a s e s p a r a l a a c t u a l i z a c i ó n d e l Manual.

Contando con l a d e s t a c a d a c o l a b o r a c i ó n d e l I n s t i t u t o d e I n g e n i e r f a de l a UNAN, e n l o s temas predominantemente t e ó r i c o s y p a r t i c i p a n d o SOLUM, S . A. e n l a s p a r t e s r e l a c i o n a d a s con c o n s t r u c c i ó n , a l o l a r g o d e c u a t r o a ñ o s d e t r a b a j o s se i n t e g r a r o n l o s s i g u i e n t e s c a p f t u l o s d e 7 Manual, buscando una s e c u e n c i a l ó g i c a e n e l d e s a r r o l l o d e l o s t emas :

1. I n t r o d u c c i ó n

2 . E s t u d i o s G e o t é c n i c o s

3 . Diseño

4 . C o n s t r u c c i ó n

5. P r u e b a s d e Carga

6 . I n s p e c c i ó n y V e r i f i c a c i ó n

En e l c a p f t u l o 1 se p r e s e n t a l a c l a s i f i c a c i ó n d e p i l a s y p i l o t e s segGn l a forma e n que t r a n c m i t e n l a c a . r g a , e l m a t e r i a l d e que e s t á n c o n s t i t u i r d o s y e l p roced imien tocons t ruc t ivo .Se i n c l u y e as imismo una d e s c r i p c i ó n g e n e r a l d e l o s m a t e r i a l e s comunes q u e i n t e r v i e n e n en l a c o n s t r u c - c i ó n d e e s t o s e l e m e n t o s y s u s e s p e c i f i c a c i o n e s c o r r e s p o n d i e n t e s .

E l segundo c a p f t u l o c o n t i e n e l o s e s t u d i o s g e o t é c n i c o s p r e l i m i n a r e s y d e d e t a l l e con s u s d i v e r s o s p r o c e d i m i e n t o s d e e x p l o r a c i ó n y m u e s t r e o , h a c i e n d o una b r e v e mención d e l o s e n s a y e s d e la b o r a t o r i o , n e c e s a r i o s p a r a e l d i s e ñ o d e c i m e n t a c i o n e s p r o f u n d a s .

En e l c a p f t u l o 3 se abordan a s p e c t o s b á s i c o s d e l d i s e ñ o t a n t o d e s d e e l p u n t o de v i s t a g e o t é c n i c o como e s t r u c t u r a l , i n c l u y e n d o s o l i c i t a c i o n e s d e c a r g a s v e r t i c a l e s y h o r i z o n t a l e s .

C o n s t r u c c i ó n es e l tema d e l c u a r t o c a p f t u l o , donde se h a b l a p r i n c i p a l m e n t e d e p i l a s y p i l o t e s de c o n c r e t o , aunque también se mencionan p i l o t e s d e a c e r o .

E l c a p f t u l o 5 d e s c r i b e l a forma d e e j e c u t a r p r u e b a s d e c a r g a e s t á t i c a v e r t i c a l y h o r i z o n t a l .

F i n a l m e n t e , en e l s e x t o c a p i t u l o se p r e s e n t a n l o s l i n e a m i e n t o s d e i n s p e c c i ó n y v e r i f i c a c i ó n que se recomiendan p a r a l a c o n s t r u c c i ó n d e p i l a s y p i l o t e s .

Se d e s e a q u e este Manual s i r v a como e l e m e n t o d e e n l a c e e n t r e d i s e ñ a d o r e s , c o n s t r u c t o r e s y s u p e r v i s o r e s , p a r a i n t e g r a r un l e n g u a j e comGn, y con e l p r o p ó s i t o d e d a r l e l a mayor d i f u s i ó n p o s i b l e e n e l á m b i t o n a c i o n a l , hemos c o n s i d e r a d o que l a S o c i e d a d Mexicana d e Mecánica d e S u s l o s , A. C . , c o n s t i t u y e e l me jo r medio p a r a a l c a n z a r e s t a d i f u s i ó n , p o r l o que SOLUM, S. A. l e h a c e d i d o t o d o s l o s d e r e c h o s d e p u b l i c a c i ó n , convenc idos d e que a t r a v é s d e d i c h a S o c i e d a d , e l c i t a d o Manual c o n t r i b u i r á a d i v u l g a r e l c o n o c i m i e n t o d e e s t a e s p e c i a l i d a d e n t r e l o s i n g e n i e r o s y t é c n i c o s mexicanos .

I n g . Be rna rdo Q u i n t a n a A r r i o j a P r e s i d e n t e d e l Grupo ICA

R E C O N O C I M I E N T O

Fue e n l o s a ñ o s c i n c u e n t a , cuando s e empezaron a p r o y e c t a r e d i f i c i o s cada vez más a l t o s en l a c i u d a d d e México y p o r c o n s i g u i e n t e más p e s a d o s , cuando s u r g i ó l a n e c e s i d a d d e mane ja r con más a c i e r t o t a n t o l a mecánica d e s u e l o s como l o s p r o c e d i m i e n t o s d e c o n s t r u c c i ó n , p a r a l o g r a r me jo res c i m e n t a c i o n e s . Desde e n t o n c e s ha a p a r e c i d o un número c o n s i d e r a b l e d e compañlas cimen - t a d o r a s que ha c o n s e r v a d o p a r a s l s u s p r o p i a s e x p e r i e n c i a s .

E s t o tia hecho que cada empresa , c o n s u l t o r y p r o y e c t i s t , ~ t enqa s u p r o p i o c r i t e r i o y pun tos de v i s t a p a r a r e a l i z a r una o b r a ; r e s u l t a f d c i l comprobar que to i l av la cxis t t? r i t r a b a j o s en t e r r e nos y p r o y e c t o s s i m i l a r e s con g r a n d c s d l f e r c n c i a s e n La s o l u c i ó n de s u problema de c imen ta -- c i ó n .

En e l año d e 1 9 7 5 cuando e l p a í s se e n c o n t r a b a e n p l e n o d e s a r r o l l o , l o s e s p e c i a l i s t a s e n c i men tac iones p r o f u n d a s se u n i e r o n con e! p r o p ó s i t o d e b u s c a r 1.a forma d e u n i f i c a r c r i t e r i o s : a f i n de r e s o l v e r l o s problemas i n h e r e n t e s a e s t e campo de l a i n g e n i e r í a , y e s a s l como SOLUM, S. A . promueve con r e c u r s o s p r o p i o s l a e l a b o r a c i ó n de l a s p r i m e r a s l l n e a s e s c r i t a s en e s t e s e n t i d o . A l c abo d e a l g u n o s a ñ o s , l o g r a l l e v a r a f e l i z t é r m i n o con l a v a l i o s a c o l a b o r a c i ó n d e l I n s t i t u t o de I n g e n i e r l a , UNAM, e l t r a b a j o que aquf s e p r e s e n t a , que no e s más que e l r e s u l t a d o d e l a a c c i ó n c o n j u n t a d e un g rupo d e t é c n i c o s mexicanos que no e s c a t i m a r o n e s f u e r z o a l g u n o p a r a d a r n o s un e j emplo a s e g u i r ; s eguramen te a l g u n o s d i s e n t i r á n en e l p l a n t e a m i e n t o y s o l u c i o n e s p r e s e n t a d a s o b i e n e n c o n t r a r á n omis iones i m p o r t a n t e s , T e r o en c u a l q u i e r forma e s t a mos o b l i g a d o s a c o l a b o r a r con n u e s t r a e x p e r i e n c i a p a r a e l me jo ramien to d e este Manual d e ~ i s e ño y C o n s t r u c c i ó n d e P i l a s y P i l o t e s .

La S o c i e d a d Mexicana d e Mecdnica d e S u e l o s d e s d e e s t a s p á g i n a s h a c e un l lamado a todos l o s t é c n i c o s que manejan e s t a e s p e c i a l i d a d , p a r a que nos hagan l l e g a r s u s v a l i o s o s c o m e n t a r i o s y o b s e r v a c i o n e s que s e r v i r á n p a r a e n r i q u e c e r e s t a o b r a , o b i e n , p a r a que propongan o t r o s concep t o s d e n t r o d e l a s c i m e n t a c i o n e s p r o f u n d a s a f i n d e o r d e n a r l o s y p r e s e n t a r l o s s n forma seme jan t e a es te t r a b a j o como un complemento d e l mismo.

A n u e s t r o s amigos y compañeros t a n t o d e SOLUM como d e l I n s t i t u t o d e ~ n g e n i e r f a , UNAM, n u e s t r o r e c o n o c i m i e n t o p o r es te e j emplo .

G a b r i e l Moreno P e c e r o P r e s i d e n t e , Mesa D i r e c t i v a 1983-1984 Agosto de 1983

CON T E N I D O

1 INTRODUCCION

Página

1.1 CLASIFICACION DE PILAS Y PILOTES

1.1.1 Según La 1.1.1.1 1.1.1.2 1.1.1.3 1.1.1.4 1.1.1.5 1.1.1.6 1.1.1.7

datma cama t t a n n m i t e n La4 ca tgab aL 4 u b ~ u e L o Pilotes de punta Pilas de punta Pilas y pilotes de punta con empotramiento Pilotes de fricción Pilotes de anclaje Pilas y pilotes verticales con carga horizontal Pilotes inclinados bajo cargas horizontales

1.1.2 Según eL ~ n a t e t i a l can eL que e n t á n daDticado4 1.1.2.1 Pilotes prefabricados de concreto 1.1.2.2 Pilotes y pilas de concreto colado en el lugar 1.1.2.3 Pilotes de acero 1.1.2.4 Pilotes mixtos de concreto y acero 1.1.2.5 Pilotes de madera

1.1.3 Según 4 u p t a c e d i m í e n t a c a n . t t t u c t i v o 1.1.3.1 Con desplazamiento

a) PiLa te4 h incadon a p e t c u n i ó n b) P i e a t e 4 h incado4 a p t e n i b n c) PiLa te4 h incada4 can v i b t a c i ó n

1.1.3.2 Con poco desplazamiento a) P i L a t e s h incadad en una p e t d a t a c i ó n p h e ~ i a b) PiLa te4 h incada4 can chi.óLón C) PiLa teb d e áhea t t a n n v e t n a L :qequeña

1.1.3.3 Sin desplazamiento a) PiLote4 (1 piLa4 de c a n c t e t a coLado en eL Lugat

1.2 NATEXIALES DE CONSTRUCCION

1.2.1 Aceta d e hC6ue t zo

1.2.2 Agua

1.2.3 A d i t i v o 4 1.2.3.1 Aditivos químicos 1.2.3.2 Inclusor de aire 1.2.3.3 Membrana de curado 1.2.3.4 Aditivos minerales

1.2.4 Aghegadod pata conche ta 1.2.4.1 Agregado fino 1.2.4.2 Agregado grueso

1.2.5 Cementa 1.2.5.1 Cemento portland 1.2.5.2 Cemento portland puzolánico

2 ESTUDIOS GEOTECNICOS

2.1 EXPLOMCION DEL SUDSUELO

2.1.3 l n v e n t i g a c i b n p t e l i m i n a t

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3 . 2 . 1 . 4 P i l o t e s en depds i t o s e s t r a t i f i c a d o s a ) Capacidad de cahga e n p i t o t e b d e punta b) Capacidad d e c a t g p e n un d e p 6 b i t o de dan

Capan c ) pilote^ en d e p d n i t o n muy e n t h a t i d i c a d a n d) Abentarniento d e ghupan d e p i l o t e n

3 . 2 . 2 S o l i c i t a c i o n e b e n t d t i c a n h o h i z a n t a l e s 3 . 2 . 2 . 1 Grupos de p i l o t e s i nc l i nados 3 . 2 . 2 . 2 Capacidad de carga h o r i z o n t a l de p i l o t e s

v e r t i c a l e s a ) Metodon t e b h i c o n de d ineño b) Pineño banado en phuebab de cahga

3 . 2 . 2 . 3 Comentarios genera les

3 . 2 . 3 P i l o t e n de t e n o i b n 3 . 2 . 3 . 1 Capacidad de carga a l a t ens idn de p i l o t e s

i n d i v i d u a l e s a ) P i l o t e n de dun te h e c t o b) P i l o t e n de n e c c i b n vahiabLe c ) lUediante phueban de cahga

3 . 2 . 3 . 2 Capacidad de carga a l a t ens idn de grupos de p i l o t e s

3 . 2 . 4 Fuehzab a m b i e n t a l e n

3 . 3 . 1 1 n t h a d u c c i 6 n 3 . 3 . 1 . 1 Capacidad e s t r u c t u r a l de p i l o t e s y p = l a s 3 . 3 . 1 . 2 separac ión e n t r e p i l o t e s 3 . 3 . 1 . 3 Manejo de p i l o t e s 3 . 3 . 1 . 4 Esfuerzos dindmicos duran te e l hincado

3 . 3 . 2 PiLoten d e madeha 3 . 3 . 2 . 1 Uso de p i l o t e s de madera 3 . 3 . 2 . 2 Diseño e s t r u c t u r a l

3 . 3 . 3 PiLo teo de conche to phecotadoh y phetenbadoh 3 . 3 . 3 . 1 Uso de p i l o t e s de concre to precolados y p re tensados 3 . 3 . 3 . 2 Diseño e s t r u c t u r a l

3 . 3 . 4 PiLoten de aceho d e n e c c i 6 n H 3 . 3 . 4 . 1 Uso de p i l o t e s de .acero de secc idn H 3 . 3 . 4 . 2 Diseño e s t r u c t u r a l

3 . 3 . 5 PiLoteo de t u b o de aceho 3 . 3 . 5 . 1 Uso de p i l o t e s de tubo de acero 3 . 3 . 5 . 2 Diseño e s t r u c t u r a l

3 . 3 . 6 P i L o t t & y piLan coLadon en eL Lugah 3 . 3 . 6 . 1 Uso de p i l o t e s y p i l a s colados en e l lugar 3 . 3 . 6 . 2 Diseño e s t r u c t u r a l

3 . 3 . 7 PiLa teb n u j e t o ~ a n a l i c i t a c i o n e n h a h i z o n t a l e n 3 . 3 . 7 . 1 Coef i c i en t e de reacc ión 3 . 3 . 7 . 2 Determinación de momentos y de f l ex iones

4 CONSTRUCCION

4 . 1 PILAS

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4.A.1 PROPIEDADES

4.A.2 DOSIFICACION

ANEXO 4.B FORMULAS PARA ANALIZAR LA ESTABILIDAD DE ZANJAS Y PERFORACIONES ADEMADAS CON LODO

PRUEBAS CARGA

5.1 INTRODUCCION

5.2 REGISTROS DE CONSTRUCCION REQUERIDOS PARA LAS PRUEBAS

5.2.2 R e g i n ~ ~ t i c i d ~ it¿ncitdo t i ~ C ! ? i Y c t o 5.2.2.1 Resistencia a la ?cnetraciÓri 5.2.2.2 PosiciÓn final d e l 2ilot.e

5.3 PRUEBAS DE CARGA ESTATICA

5.3.1 C h b t e h h u de c a h g a c u n t h u ~ a d a 5.3.1.1 Rapidez de asentamiento mlnimo 5.3.1.2 Incrementos de tiempo constantes 5.3.1.3 Con dos ciclos de carga y descarga 5.3.1.4 Con carga clclica

5. 3. 2 C h h f p h h o d e d e n p k a ~ a t ! i i e n t v n c - ~ : n t h v L u d o n 5.3.2.1 Con control de asentamientos 5.3.2.2 Con ra-idez de penetración constante

5. 3.3 1 nnRakac .¿ó~i paha u n a p h u e b ~ de c a a g a ~,5 . tú . t¿ccc 5.3.3.1 Sistema de reacción

a) PZi~Rajuhma c o n t a s . t k e b) P i l o t e - n d e a n c l a j e C) V h g u e t a n d e a n c t a j e

5.3.3.2 Equipo de aplicación de la carga 5.3.3.3 Dispositivos de medición

a) De La c a h g a b) De Lun a n e n t u n ; i e i i t o n c) DP. t o n a n e n t a m h e n t v n dv, La p u n t a d) De l a d i n t h h b u c h ú n d e (<n6uenzvn

5.3.4 Phe.n & n t a c h 6 n de Zun henu! t a d u n 5.3.4.1 Gráfica de la nenetración us número de golpea 5.3.4.2 Gráfica de la recuperación elástica 5.3.4.3 Gráfica carga ub asentamiento 5.3.4.4 Gráfica carga y asentamiento un tiempo 5.3.4.5 Gráfica carga ub asentamiento de fluencia 5.3.4.6 Gráfica número de ciclos un asentav-iento

5.3.3 1 n t e h ; 3 h e t a c i á n de La phue b u 5.3.5.1 Respuesta del pilote o pila a la carga

a) Cimentac . iunen de p u n t a b) C i m e n t a c h u f l e n d e 6 h h c c i Ú ~ C) C¿me.ntachunen d e p u n t a 6 h i c c i ó n

5.3.5.2 Determinación de la capacidad de carga 5.3.5.3 Variación de la capacidad de carga con el tiempo 5.3.5.4 Capacidad de carqa admisible 5.3.5.5 Observaciones al procedimiento constructivo

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1.1 CLASIFICACION DE PILAS Y PILOTES

De a c u e r d o con l a s d i m e n s i o n e s d e s u s e c c i ó n t r a n s v e r s a l , l a s c i m e n t a c i o n e s p r o f u n d a s g e n e r a l mente s e d i v i d e n e n p i l a s , cuando s u d i á m e t r o o l a d o e s mayor d e 6 0 cm, y p i l o t e s , p a r a dimeñ s i o n e s menores. En e l d i s e ñ o y c o n s t r u c c i ó n d e p i l a s y p i l o t e s i n t e r v i e n e n fundamentalmente- t r e s v a r i a b l e s : l a forma como t r a n s m i t e n l a s c a r g a s a l s u b s u e l o , e l m a t e r i a l con e l que e s t d n f a b r i c a d o s , y s u p r o c e d i m i e n t o c o n s t r u c t i v o ( f i g 1.1). Atendiendo a e s t o s c r i t e r i o s , a con - t i n u a c i ó n s e p r e s e n t a l a c l a s i f i c a c i ó n p r o p u e s t a p a r a p i l a s y p i l o t e s .

SegGn l a forma como t r a n s mi ten l a s c a r g a s

a l s u b s u e l o

CLASIFICACION DE PILAS Y PILOTES

SegCin s u p r o c e d i m i e n t o c o n s t r u c t i v o

F i g 1.1 C r i t e r i o d e c l a s i f i c a c i ó n

l. 1.1 S e g ú n La dohma como Lhanhmitcn Lah CUhgah a l nubnucLo

Las p i l a s y p i l o t e s e n g e n e r a l s e d i s e ñ a n y c o n s t r u y e n p a r a t r a n s m i t i r c a r g a s v e r t i c a l e s p o r p u n t a a e s t r a t o s r e s i s t e n t e s p ro fundos o p o r f r i c c i ó n a l s u e l o que l o s rodea ; l o s p i l o t e s s e usan también p a r a a n c l a r e s t r u c t u r a s e n s u e l o s e x p a n s i v o s y p a r a r e s i s t i r c a r g a s h o r i z o n t a l e s i n d u c i d a s p o r l a e s t r u c t u r a o p o r un s i s m o ( f i g 1 . 2 ) . En e s t e Gl t imo c a s o s e c o l o c a n i n c l i n a dos .

1.1.1.1 P i l o t e s d e p u n t a

Cuando e l o l o s e s t r a t o s d e s u e l o s u p e r f i c i a l e s s o n d e e s p e s o r c o n s i d e r a b l e , c o m p r e s i b l e s y d e b a j a r e s i s t e n c i a a l e s f u e r z o c o r t a n t e , u t i l i z a n d o p i l o t e s d e p u n t a s e t r a n s m i t e p r á c t i c a mente todo e l p e s o y l a s c a r g a s de l a s u p e r e s t r u c t u r a Q a un e s t r a t o p ro fundo d e s u e l o mdE r e s i s t e n t e o a l a r o c a ( f i g 1 . 3 ) . En o c a s i o n e s l a d e n s i d a d d e z a p a t a s e s t a l que e c o n ó m i c ~ mente y t e c n i c a m e n t e conv iene s u s t i t u i r l a s p o r p i l a s o p i l o t e s .

Punta + PrLAS

Y PILOTES

Anclaje por fricción

Carga vertical Y y H Pilotes inclinados horizontal

Fig 1.2 Clasificación de pilas y pilotes segGn la forma como transmiten las cargas al subsuelo

1.1.1.2 Pilas de punta

Se utilizan cuandc el estrato de suelo superficial es blando y compresible, y cuando el peso y cargas de la superestructura Q son importantes. Una ventaja de las pilas radica en que se puede acampanar su base (fig 1.41, aumentando asf su carga Gtil.

Fig 1.3 Pilote de punta

1.1.1.3 Pilas y pilotes de punta con empotramiento

Suelo res i s ten te o rocaY

Fig 1.4 Pilas de punta

Para incrementar la capacidad de carga de pilas y pilotes se pueden empotrar una cierta pro fündidad E en el estrato resistente. Para pilotes se recomienda hacerlo a una profundidad de 4 a 10 veces su dimensi6n horizontal (D) dependiendo de la compacidad relativa del mate rial de empotramiento y de la capacidad del equipo disponible, y en pilas la distancia que sea posible constructivamente hablando (fig 1.5).

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l. 1.1.4 Pilotes de friccidn

' Son 10s que transmiten la carga Q al Suelo que los rodea; la magnitud de la fricci6n lateral es funcidn del drea perimetral del pilote (fig 1.6). Esta soluci8n se utiliza cuando no se encuentra ningfin estrato resistente en el que podrfaii apoyarse pilotes de punta, o cuando el sitio donde se instalarán se localiza en una zona que sufre asentamientos signifirativos por consolidaciOn regional.

Fig 1.5 Empotramiento de pilas y pilotes Fig 1.6 Pilote de fricci6n

1.1.1.5 Pilotes de anclaje

Se utilizan en zonas con suelos arcillosos expansivos que por su espesor no pueden ser remo vidos; con estos elementos se pueden absorber los movimientos estacionales que ocurren en Ta parte superficial de estos suelos, que se traducen en expansiones. Estos pilotes se hincan hasta alcanzar la zona del suelo estable (fig 1.7). También se utilizan a veces para evitar el bufamiento por excavacidn en suelos arcillosos.

1.1.1.6 Pilas y pilotes verticales con carga horizontal

Las fuerzas horizontales permanentes de reaccien de una estructura o temporales inducidas por un sismo se pueden recibir aunque en forma p o c ~ eficiente con pilas o pilotes verticales que tengan empotramiento y caracterfsticas estructurales adecuadas ífig 1.8). Funcionalmente, los pilotes inclinados son mejor solucidn.

Fig 1.7 Pilote de anclaje Fig 1.8 Pila o pilote con carga horizontal

1.1.1.7 p i l o t e s i n c l i n a d o s b a j o c a r g a s h o r i z o n t a l e s

Una s o l u c i ó n m a s e f i c i e n t e que l a d e l c a s o a n t e r i o r es u t i l i z a r p i l o t e s i n c l i n a d o s con o r i e n t a c i ó n a c o r d e a l a d i r e c c i d n en que se p r e s e n t e l a f u e r z a h o r i z o n t a l o con d i s t i n t a s d i r e c c i o n e s cuando deban s o p o r t a r l a s f u e r z a s h o r i z o n t a l e s que induce un sismo ( f i g 1 . 9 ) .

F i g 1 .9 P i l o t e s i n c l i n a d o s con c a r g a h o r i z o n t a l

1 .1 .2 Según cL matethaL con eL que e n t á n ~ a b t i c a d o ~

En l a f i g 1.10 se enumeran l o s m a t e r i a l e s que s e emplean p a r a f a b r i c a r p i l o t e s e n o rden descenden te de u t i l i z a c i ó n ; l a s p i l a s son s i empre d e c o n c r e t o s i m p l e o r e f o r z a d o , c o l a d o e n e l l u g a r .

P r e f a b r i c a d o I Concre to

MATERIAL Colado e n e l l u g a r DE

FABRICACION Acero

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C o n c r e t o y a c e r o (mix tos )

Madera

F i g 1 .10 C l a s i f i c a c i ó n d e p i l o t e s segGn e l m a t e r i a l con e l que e s t a n f a b r i c a d o s

1 . 1 . 2 . 1 P i l o t e s p r e f a b r i c a d o s d e c o n c r e t o

S e f a b r i c a n con c o n c r e t o s i m p l e , c o n c r e t o r e f o r z a d o , p r e s f o r z a d o o p o s t e n s a d o , empleando c g mento p o r t l a n d normal o r e s i s t e n t e a l a s s a l e s , á l c a l i s y s i l i c a t o s d e l medio donde se h i n c o r á n . Se f a b r i c a n de una s o l a p i e z a o e n segmentos q u e s e pueden u n i r con j u n t a s r á p i d a s o so ldando p l a c a s d e a c e r o que se d e j a n e n l o s ex t remos de cada tramo p r e c o l a d o .

E s t o s p i l o t e s son l o s d e uso más f r e c u e n t e por s u d u r a b i l i d a d y l a f a c i l i d a d con que s e l i g a n a l a s u p e r e s t r u c t u r a . Sus l i m i t a c i o n e s se r e l a c i o n a n con l a s d i f i c u l t a d e s d e f a b r i c a c i ó n , m 5 n e j o e h incado . Segtin l a g e o m e t r í a d e s u s e c c i ó n t r a n s v e r s a l pueden s e r cuadrados , o c t a g o n a les, ochavados , hexagona les , t r i a n g u l a r e s , d e s e c c i ó n H y c i r c u l a r e s .

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Hincados : a percusión

desplazamiento a pres ión con v ibrac ión

Y Sin De concreto colado desplazamiento en e l lugar

Hincado en una pez forac i6n previa

Fig 1.11 C l a s i f i c a c i ó n de p i l o t e s segGn s u procedimiento cons t ruc t ivo

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE PILOTES

Usualmente e l p i l o t e s e s o s t i e n e ver t ica lmente ( f i g 1.12) o con l a i nc l inac ión necesa r i a ( f i g 1 .13) con una e s t r u c t u r a gula en l a que d e s l i z a e l m a r t i l l o durante l a manio b ra . Cuando debido a su longi tud e l p i l o t e no puede manejarse en un s o l o tramo, s e hinca en dos o mds de e l l o s , unidos con una jun ta ráp ida O con p l acas p r e f i j a d a s en l o s extremos que s e sueldan durante e l hincado

Con poco desplazamiento

- Hincados con ch i f l6n

T Mar t i l l o

De drea t r a n s v e r s a l pequeña ( tubos)

/ Mart i l lo

tura

Fig 1.12 P i l o t e hincado v e r t i c a l Fig 1.13 P i l o t e hincado inc l inado

Cuando no e s pos ib l e u t i l i z a r una e s t r u c t u r a guía de hincado por r e s t r i c c i o n e s de e spa c i o d isponib le o en obras fue ra de c o s t a , s e puede usar una "guía colgante" sos ten ida por l a pluma de una grGa y unos cables ( f i g 1 . 1 4 )

- b ) P i L a t e . ~ h i n c a d a h a p h c h i b n . Estos p i l o t e s s e f ab r i can de concreto en tramos de sección c i l l n d r i c a de 1.5 m de la rgo; l a punta e s cónica y t i e n e ahogado e l cab le de acero de re fuerzo que s e a l o j a en e l hueco c e n t r a l . E l hincado s e hace a pres ión con un sis tema h i d r á u l i c o en cuyo marco de carga s e van colocando l o s tramos de p i l o t e ( f i g 1 . 1 5 ) .

Gato hidroulico

Lastre 7

r Mart i l lo

/ , Estructura gula

r Pilote

Cable

P i lote

refuerzo

I tramos

Fig 1 . 1 4 P i l o t e hincado con gula co lgante Fig 1.15 P i l o t e hincado a pres ión

Cuando s e a lcanza l a p re s ión mdxima de proyecto s e t ensa e l cab le c e n t r a l de acero de r e fue rzo y s e r e l l e n a e l hueco con concre to . La reacc ión d e l s is tema de carga usualmefi t e s e absorbe con l a s t r e colocado en una plataforma.

Es te procedimiento ha s i d o empleado con f recuencia para recimentaciones, porque l a r e a c ción d e l s i s tema de carga s e sopor t a con e l peso de l a e s t r u c t u r a y por e l l o s e puede r e a l i z a r en espac ios v e r t i c a l e s muy reducidos.

cl P i l o t e b h i n c a d o s con w i b h a c i b n . Esta t écn i ca s e emplea en sue los g ranu la re s y c o n s i s t e en e x c i t a r a l p i l o t e con un v ibrador pesado de f r ecuenc ia cont ro lada , formado por una carga e s t á t i c a y un par de contrapesos r o t a t o r i o s excén t r i cos en f a s e . E l p i l o t e pene t r a en e l sue lo por i n f l u e n c i a de l a s v ibrac iones y de l peso d e l conjunto p i l o t e - v i b r a d o r - l a s t r e ( f i g 1 . 1 6 ) . Generalmente son p i l o t e s metá l icos o t a b l e s t a c a s .

Es t a t é c n i c a también s e ha usado para e x t r a e r p i l o t e s desviados o de cimentaciones a n t i guas . Cuando s e proyec ta a p l i c a r e s t e método, s e deben e s t u d i a r l o s fenómenos que l a s v i b r a ciones pueden ocas ionar cuando su f recuencia s e acerca a l a n a t u r a l de l a s e s t r u c t u r a s e i n s t a l a c i o n e s vec inas , especialmente s i es tdn cimentadas sobre ma te r i a l e s poco densos, porque en e s t a condición de resonancia s e pueden provocar daños e s t r u c t u r a l e s y hund' mientos.

1.1.3.2 Con poco desplazamiento

a ) PiLu t eb h i n c a d o s e n una pehdohac ibn pheUin . Todos l o s p i l o t e s hincados d e s c r i t o s en l o s pb r r a fos a n t e r i o r e s como p i l o t e s de desplazamiento, s e transforman en p i l o t e s de pg co desplazamiento s i a n t e s de h inca r lo s s e r e a l i z a una per forac ión previa ( f i g 1 . 1 7 ) ; é s t a puede r e q u e r i r s e r e s t a b i l i z a d a con lodo de per forac ión , que en e l caso de sue los a r c i l l o s o s blandos s e puede formar con e l mismo s u e l o , mezclándolo con agua previamente agregada, o en todo caso a base de ben ton i t a y agua.

Es ta t écn i ca s e u t i l i z a :

- Cuando e l hincado de l o s p i l o t e s s i n per forac ión previa induce deformaciones que redg cen l a r e s i s t e n c i a a l e s fue rzo c o r t a n t e d e l sue lo

- Cuando e l p i l o t e debe a t r a v e s a r e s t r a t o s duros que d i f i c u l t e n su hincado y por e l l o , puedan l l e g a r a dañarse e s t ruc tu ra lmen te

- Cuando e l número de p i l o t e s por h incar e s a l t o y l a suma de sus desplazamientos puede provocar e l levantamiento d e l t e r r e n o con e l cons iguien te a r r a s t r e de l o s p i l o t e s Prg viamente hincados.

F i g 1 .16 P i l o t e h incado con v i b r a c i ó n F i g 1 .17 P e r f o r a c i ó n p r e v i a a l h incado

b ) P í L u t ~ b h í ~ z c a d o ~ caiz c h i b L ó n . E s t e p r o c e d i m i e n t o se u t i l i z a p a r a d i s m i n u i r e l volumen de s u e l o d e s p l a z a d o d u r a n t e e l h i n c a d o de p i l o t e s en a r e n a s ; c o n s i s t e en a p l i c a r dos e f e c t o s s i m u l t á n e o s : e l de un c h i f l ó n de agua a p r e s i ó n que d e s c a r g a en l a pun ta d e l p i l o t e , e l c u a l e r o s i o n a y t r a n s p o r t a a l a s u p e r f i c i e p a r t e d e l a a r e n a , combinado con l o s impactos de un m a r t i l l o o l a e x c i t a c i ó n d e un v i b r a d o r p a r a m o v i l i z a r e l p i l o t e í f i g s 1.18 y 1 . 1 9 ) . Adic iona lmente , s e puede a g r e g a r a i r e a p r e s i ó n p a r a f a c i l i t a r l a e x t r a c c i ó n d e l agua. En p i l o t e s de v a r i o s t r amos hay d i f i c u l t a d e s en l a c o n t i n u i d a d d e l c h i f l ó n . E l m a r t i n e t e debe u s a r s e una vez que s e ha d e j a d o de o p e r a r e l c h i f l ó n y Gnicamente cuando se deba l l e g a r a l r echazo .

F i g 1 .18 P i l o t e h incado con c h i f l ó n

Pi lo te

-,Recorrido de aguo

ELEVAC I O N ELEVACION

PLANTA PLANTA

a ) P i l o t e con c h i f l ó n b ) P i l o t e con c h i f l o i n t e r i o r n e s l a t e r a l e s

F i g 1.19 Ubicac ión d e c h i f l o n e s en l a pun ta de p i l o t e s

=) p i l o t e s d e dhea t hanhvehhaL pequeña. Se acostumbra c l a s i f i c a r como p i l o t e s con poco desplazamiento a l o s de p e r f i l e s de ace ro porque l a r e l a c i ó n de su perímetro a l á r ea t r a n s v e r s a l e s h a s t a 15 veces mayor que en p i l o t e s de concre to . ~ s t o s p i l o t e s pueden s e r de desplazamiento cuando por f a l t a de c o n t r o l s e forma un tapón de sue lo cercano a l a punta e n t r e l o s p a t i n e s , que avanza con e l hincado.

A veces s e a p l i c a un t r a t amien to e l é c t r i c o de c o r t a duración p o s t e r i o r a l hincado para incrementar rápidamente l a adherenc ia e n t r e p i l o t e y sue lo ; en e s t e caso , además de p e r f i l e s e s t r u c t u r a l e s , s e pueden u sa r también tubos.

1.1.3.3 S in desplazamiento

a ) P i l o t e s g piLah d e c a n c h e t a caLadu en eL Lugah. Los p i l o t e s y p i l a s de concre to c o l a dos en e l l uga r s e c l a s i f i c a n como elementos de cimentación s i n desplazamiento porque para su f ab r i cac ión s e e x t r a e un c i e r t o volumen de sue lo que después e s ocupado por e l concre to . E l proceso c o n s t r u c t i v o s e d e s c r i b i r á en e l c a p í t u l o 4 .

1 . 2 MATERIALES DE CONSTRUCCION

En e s t a secc ión s e de sc r iben l o s ma te r i a l e s comanmente empleados en l a cons t rucc ión de p i l a s y p i l o t e s .

~l acero de re fuerzo debe s a t i s f a c e r l o s r e q u i s i t o s de ca l i dad e s t ab l ec idos en l a s normas NOM-B-6-1980 y ASTM A 615-78 (Standard S p e c i f i c a t i o n s f o r Deformed and P l a i n B i l l e t S t e e l Bars f o r Concrete Reinforcement) "Espec i f icac iones para V a r i l l a s Lisas y Corrugadas de Lingo t e o P a l a n q u i l l a pa r a Refuerzo de Concreto" y , por cons igu i en t e , cumplir con l o s r e q u i s i t o s químicos de cor rugac ión , de t ens ión y de doblez , ah í ind icados . Los ensayes para v e r i f i c a r dichos requer imientos s e e f ec tua rán conforme a l a norma ASTM A 370-77 (Standard Methods and Def in i t i ons f o r Mechanical Tes t ing of S t e e l Products ) "Normas de Prueba y Def in ic iones para Ensayes Mecdnicos de Productos de Acero".

La norma ASTM A 615-78 contempla e l uso de dos t i p o s de ace ro , designándolos con e l v a l o r d e l es fuerzo a t ens ión en su punto de f l u e n c i a . A s í , l o s denomina acero Grado 40 ( f y = 40,000 lb/pulg2 = 2,800 kg/cm2) y Grado 60 f y = 60,000 lb/pulg2 = 4,200 kg/cm2).

Los requer imientos químicos t i e n e n por o b j e t o l a determinación de l o s contenidos de carbón, manganeso, f ó s f o r o y a z u f r e , de muestras tomadas duran te e l colado de l a hornada. Para e s t a condición s e l i m i t a e l conten ido mdximo de f ó s f o r o a l 0 .05%.

E l c l i e n t e puede e x i g i r a n á l i s i s químicos d e l acero de l a s v a r i l l a s que e s t á comprando. El contenido de f ó s f o r o , determinado en muestras tomadas de un l o t e ya s a l i d o de l a f á b r i c a , no debe s e r mayor de 0.062%.

En l a s t a b l a s 1.1 y 1.2 s e dan l o s v a l o r e s nominales a l o s que s e deben a j u s t a r l a s p ropieda des f í s i c a s d e l acero de refuei-zo, en cuanto a , d idme t ro , peso, a l t u r a y espaciamiento de l a s deformaciones o cor rugac iones , á r e a y per ímet ro , a s í como l o s e s fue rzos de f l u e n c i a y de r u p t u r a . Para l o s r e q u i s i t o s químicos g e n e r a l e s , ve r l a norma ASTM A 510-77 ( S p e c i f i c a t i o n s f o r Gene r a l Requirements f o r Wire Rods and Coarse Round Wire, Carbon S t e e l ) "Requis i tos Generales r a V a r i l l a s Lisas y Alambre Grueso Redondo de Acero a l Carbón".

E l acero de r e fue rzo que s e produce en México t i e n e l a s c a r a c t e r í s t i c a s ind icadas en l a t a b l a 1 .3 .

1 . 2 . 2 Agua

El agua pa ra l a f a b r i c a c i ó n de l o s lodos de per forac ión y d e l concre to deberá s e r po t ab l e , l impia , f r e s c a y l i b r e de mater ia orgánica e inórganica , dcidos y d l c a l i s , en suspensión o so luc ión , en can t idad t a l que puedan a f e c t a r l a c a l i dad y du rab i l i dad d e l lodo o d e l concre to . Podrd obtenerse de fuen t e s pGblicas o de pozos pero no de l a s excavaciones. No deberá u sa r se agua de mar o agua s a l a d a , s a lvo para l a preparación de lodos siempre que s e incorporen adit ' vos para hacer v i a b l e s u u t i l i z a c i ó n .

En l a s t a b l a s 1 . 4 y 1 .5 s e def inen l o s c r i t e r i o s de aceptac ión para fuen t e s de agua de ca l5 dad dudosa.

LOS ensayes para de te rminar l a aceptac ión d e l agua para l a f ab r i cac ión de lodo o concre to , s e e f ec tua rán de acuerdo a l a norma AASHTO T26 (Qual i ty of Water t o be Used i n Concrete) "Calidad d e l Agua pa ra s e r Usada en Concreto".

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TABLA 1.1 Níimeros para identificar varillas corrugadas, pesos nominales, dimensiones nominales y requisitos para las corrugaciones

Fuente: ASTM A 615-78 - - --

N(mero para Peso Dimensiones nominales A Requisitos para las corrugaciones, mn identificar nominal la varilla, kg/m Dianiltro Sección Perímtro Espaciamiento Altura m h & Espacio libre 4

N 0 . O nm trans rsal mn 9 n6x.h~ p- m prarredio xino (12 1/2% del cm dio perírretro ncPninal)

3 0.560 9.52 O. 71 29.9 6.7 O. 38 3.5

A Las dimensiones nominales de una varilla corrugada son equivalentes a las de una varilla li sa que tenga el mismo peso por unidad de longitud que la varilla corrugada.

e Los nGmeros que identifican a las varillas, son iguales al número de octavos de pulgada que contiene el diámetro nominal de las varillas.

TABLA 1.2 Requisitos de tension

Fuente: ASTM A 615-78

Grado 4oA Grado 60

Resistencia a la tensión, mfnima, MPa

ípsi

Lfmite de fluencia, mfnimo, MPa ípsi)

Alargamiento en 203 mm ( 8 pulg) , mínimo, % :

Varilla No.

3

A Las varillas de grado 40 se suministran solamente en los tamaños 3 a 11. Los tamaños 7 a 11 no son fbciles de conseguir inmediatamente; debe consultarse con el fabricante para verificar su disponibilidad.

TABLA 1 . 5 L i m i t a c i o n e s qufmicas p a r a agua de l avado

F'uente: ASTM C 685-79

R e q u i s i t o s qufmicos, c o n c e n t r a c i o n e s máxi mas en e l agua de mezclado, ppma

C l o r u r o como C l , ppm:

Concre to p r e s f o r z a d o o en l o s a s de p u e n t e s 500

O t r o s c o n c r e t o s r e f o r z a d o s en ambiente húmedo o con ten iendo i n s e r t o s de a l u m i n i o o m e t a l e s p a r e c i d o s o con c imbras permanen t e s de m e t a l g a l v a n i z a d o 1 00oc

S u l f a t o como S04, ppm 3 O00 D 5 1 6

A l c a l i s como (Na20 + 0.658 K20), PPm 600

S ó l i d o s t o t a l e s , ppm 5 0 O00 AASHTO T26

A Pueden u s a r s e o t r o s métodos que hayan demostrado conduc ' i r a r e s u l t a d o s comparables

a E l agua de l avado r e u t i l i z a d a como agua de mezclado en e l c o n c r e t o , pue de e x c e d e r l a s c o n c e n t r a c i o n e s i n d i c a d a s de c l o r u r o s y s u l f a t o s , s i s e puede d e m o s t r a r que l a c o n c e n t r a c i d n c a l c u l a d a e n e l agua t o t a l de me? c l a d o i n c l u y e n d o e l agua de mezclado e n l o s ag regados y' en o t r a s f u e 2 tes no excede l o s l l m i t e s e s t a b l e c i d o s .

C Cuando s e p e r m i t e e l uso de CaC12 como a d i t i v o a c e l e r a n t e , e l comprador puede d e s i s t i r s e de l a l i m i t a c i 6 n de c l o r u r o .

Los a d i t i v o s son s u b s t a n c i a s qu lmicas o m i n e r a l e s , l l q u i d a s o s ó l i d a s ( e n p o l v o ) , que se agregan a l c o n c r e t o o a.1 l o d o de pe r fo rac ie jn , a n t e s o d u r a n t e e l mezclado, p a r a m o d i f i c a r s u s p r o p i e d a d e s . Aquf se t r a t a r á n Bnicamente l o s a d i t i v o s n e c e s a r i o s p a r a e l concre to . . En e l anexo 4 .1 , Lodos de p e r f o r a c i 6 n , s e t r a t a r á l o c o n c e r n i e n t e a l o s a d i t i v o s p a r a l a d o s .

1 . 2 . 3 . 1 . A d i t i v o s qufmicos

Los a d i t i v o s qufmicos p a r a c o n c r e t o deben s a t i s f a c e r l o s r e q * . ~ i s i t o s de l a norma ASTI.1 C 494-80 ( S t a n d a r d S p e c i f i c a t i o n s f o r Chemical Admixtures f o r C o n c r e t e ) " E s p e c i f i c a c i o n e s E s t á n d a r p a r a A d i t i v o s Químicos p a r a C o n c r e t o " , y s e c l a s i f i c a n en l o s c i n c o t i p o s s i g u i e n t e s :

T i p o A Reductor de agua T ipo B R e t a r d a n t e de f r aguado Tipo C A c e l e r a n ~ e de f raguado T ipo D Reductor de agua y r e t a r d a n t e de f r a g u a d o T ipo E Reductor de agua y a c e l e r a n t e de f r aguado

En l a s t a b l a s 1 . 6 y 1 .7 s e d e f i n e n l o s p r i n c i p a l e s r e q u i s i t o s f í s i c o s que debe s a t i s f a c e r e l c o n c r e t o cuando se usan a d i t i v o s p a r a m o d i f i c a r s u s p r o p i e d a d e s , a s l como 1.0s e n s a y e s y especfmenes n e c e s a r i o s p a r a v e r i f i c a r l a s p r o p i e d a d e s a f e c t a d a s por e l uso d e l a d i t i v o .

1 . 2 . 3 . 2 I n c l u s o r de a i r e

Cuando s e prevea q u e even tua lmente l o s agregados puedan r e a c c i o n a r con l o s á l c a l i s d e l cemen t o , o que e l c o n c r e t c e s t a r á somet ido a c o n d i c i o n e s c l i m á t i c a s s e v e r a s y e x t r e m a s , o a e x p o s i c i ó n s e v e r a en medios con a l t o c o n t e n i d o de s u l f a t o s , e s recomendabl-e l a i n c l u s i ó n de a i r e en e l c o n c r e t o , en de te rminados p o r c e n t a j e s que dependen d e l tamaño d e l ag regado que s e e s t e usando en l a f a b r i c a c i 6 n d e l c o n c r e t o ( v e r norma A C I 212.2R-71). E s t e a d i t i v o , g e n e r a l m e n t e l f q u i d o , s e i n c o r p o r a a l a mezcla por medio d e l agua de mezclado y s e conoce como i n c l u s o r de a i r e . Debe s a t i s f a c e r l o s r e q u e r i m i e n t o s d e l a norma ASTM C 260-77 (S tandard S p e c i f i c a t i o n s f o r A i r E n t r a i n i n g Admixtures f o r C o n c r e t e ) " E s p e c i f i c a c i o n e s Es tándar p a r a A d i t i v o s I n c l u s o r e s d e A i r e en Concre to" .

TABLA 1 . 6 R e q u i s i t o s f l s i c o s A d e l C o n c r e t o , cuando se u s a n a d i t i v o s

F u e n t e : ASTM C 494-80

Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Reductor Retardante Acelerante Reductor de Reductor de de aqua agUa Y re- agua y ace-

ta rdante 1 e ran te - - . - . - - . . - ..u-. -~ . . .. .... .. ...... ~. . -. . , .-. . . . . ..-. . ~ -

c o n t e n i a de agua, % del control : 95 - - 95 95

Ti- de fraguado, desviación permisible del cont ro l , h : min : más más más nbs

~ n i c i a l : por l o monos - 1:OOtarde 1:OOtenprano 1:OOtarde 1:OOtenprano

&S más mas más rrds no más de 1: 00 temprano 3: 30 t a rde 3: 30 temprano 3: 30 t a rde 3: 30 terrprano

pero no &S - de 1: 30 tarde

Final: p r l o mnos

no más de

Resistencia a l a compresión, m í n h , % de l control :

3 d í a s 7 d í a s

28 díds 6 mses 1 año

Resistencia a l a f lex ión , mínim, % d e l control :

3 d í a s 7 d í a s

28 d í a s

Camhio en longitud, contracción n5xixia ( r e qu i s i t o s a l t e rna t i vos ) :'

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1:00 temprano 3 : 3 0 t a r d e - pero no más - de 1:30 t a rde

Porcentaje d e l cont ro l 135

Incremnto sobre e l con t ro l O . O10

Factor de durabi l idad r e l a t i v a , 80 mínim

nbs 1 : 00 temprano

nbs 3 : 30 ta rde

A :,os \7a!ores e n l a t a b l a i n c l u y e n t o l e r a n c i a s p a r a v a r i a c i o n e s n o r m a l e s e n l o s r e s u l t a d o s d e l a s p r u e b a s . E l o b j e t i v o d e l r e q u i s i t o a l 908 d e l a r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n p a r a e l a d i t i v o t i p o 3 e s p a r a a l c a n z a r un n i v e l d e c o m p o r t a m i e n t o c o m p a r a b l e a l d e l c o n c r e t o d e re f e r e n c i a .

La r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n y a l a f l e x i ó n d e l c o n c r e t o q u e c o n t i e n e e l a d i t i v o b a j o p r u e b a e n c u a l q u i e r e d a d , no d e b e ser menor d e l 90% d e l a o b t e n i d a e n c u a l q u i e r p r u e b a p r g v i a . E l o b j e t i v o d e e s t e l l m i t e es e s t a b l e c e r q u e l a r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n O a l a f l e x i ó n d e l conc re t . 0 q u e c o n t i e n e e l a d i t i v o b a j o p r u e b a , no d e c r e z ? a con l a e d a d .

C P a r a requ1.s:-Los a l t e r n a t i v o s , v e r s e c c i ó n 1 7 . 1 . 4 d e l a Norma ASTM C 494-80 , e l p o r c e n t a j e limite de! ~ : o n t r o l s e a p l i c a c u a n d o e l cambio d e l o n g i t u d d e l c o n t r o l s e a 0 .030% O mayor , e l l í m i t e ~ .n. : remento s o b r e e l c o n t r o l se a p l i c a c u a n d o e l camb io d e l o n g i t u d d e l c o n t r o l es menor d e 0 . 0 3 0 % .

D E s t e r e q u i s i t o s e a p l i c a s o l a m e n t e cuando e l a d i t i v o se u s a r a e n un c o n c r e t o con a i r e i n -

c l u i d o , e l c u a l p u e d e e s t a r e x p u e s t o a c o n g e l a c i ó n y d e s h i e l o m i e n t r a s e s t á hfimedo.

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TABLA 1 . 9 R e q u i s i t o s q u í m i c o s

F u e n t e : ASTM C 61.8-80 -- __I__--.---̂ ,, - .

C l a s e d e a d i t i v o m i n e r a l A

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D i ó x i d o d e S i l i c i o ( s l l i c e ) íSi .02) más ó x i d o d e a l u m i n i o íA1203) más ó x i d o d e f i e r r o í F e 2 O j ) , mlnimo, % 70. O

T r i ó x i d o d e a z u f r e ( s 0 3 ) , m á x i mo, % 4 . o

C o n t e n i d o d e a g u a , máxinio, % 3 . O

P é r d i d a p o r i g n i c i ó n , m6xim0, % 1 0 . 0

4 C l a s e N : P u z o l a n a s n a t u r a l e s o c a l c i n a d a s

C l a s e F : C e n i z a f i n a , p r o d u c i d a a l q u e m a r a n t r a c i t a o c a r b ó n b i t u m i n o s o

C l a s e C: C e n i z a f i n a , p r o d u c i d a a l quemar l i g n i t o o c a r b ó n s u b b i t u m i n o s o

C l a s e S: P u z o l a n a s e n g e n e r a l

Ver ASTM C 618-80

TABLA 1 . 9 a R e q u i s i t o s q u f m i c o s s u p l e m e n t a r i o s o p c i o n a l e s

F u e n t e : ASTM C 618-80

C l a s e d e a d i t i v o m i n e r a l

O x i d o d e M a g n e s i o (MgO) , máximo, % A 5 . 0 5 . O 5 . 0 5 . 0

A l c a l i s d i s p o n i b l e s , como ~ a ~ 0 ,' máximo, % 1 . 5 1 . 5 1 . 5 1 . 5

A Cuando e l l í m i t e d e e x p a n s i ó n o c o n t r a c c i ó n e n a u t o c l a v e d e 0 . 8 % como máximo n o se e x c e d e , p u e d e a c e p t a r s e un c o n t e n i d o d e MgO a r r i b a d e l 5 . 0 % . Cuando e l c e m e n t o q u e se u t i l i z a r 6 e n e l t r a b a j o se c o n o c e y e s t á d i s p o n i b l e , d e b e e n s a y a r s e e l a d i t i v o m i n e r a l u s a n d o t a l cemen- t o . V e r t a b l a 1 . 1 0 n o t a c .

0 S o l a m e n t e a p l i c a b l e c u a n d o e l c o m p r a d o r r e q u i e r e e s p e c f f i c a m e n t e q u e se u s e un a d i t i v o m i n e r a l e n e l c o n c r e t o q u e c o n t e n g a a g r e g a d o s r e a c t i v o s y c e m e n t o c o n l i m i t a c i o n e s q u e d e b a n s a t i s f a c e r e l c o n t e n i d o d e á l c a l i s .

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TABLA 1.10a R e q u i s i t o s f l s i c o s s u p l e m e n t a r i o s o p c i o n a l e s

Nota.- E s t o s r e q u i s i t o s o p c i o n a l e s s e a p l i c a r á n s 8 l o cuando s e a e s p e c í f i c a m e n t e r e q u e r i d o

Fuente: ASTM C 618-80

C l a s e de a d i t i v o m i n e r a l

N F C S - - --

Factor múltiple, calculado c m e l producto de l a g r d i d a por ignición y finura, cantidad r e t g nida por lavado en l a malla No. 325 (45 m ) , fidxurU, % A

Increrrento de contracción por secado de barras de mrteru a 28 días, x6xh-0,

Requisitos de uniformidad:

Adicionalmnte, cuando s e especifica concreto con a i re incluicb, l a cantidad del agente iz clucor de a i r e requerido para producir un cofl tenido de a i r e de l 18.0% en volurren del mrte m no deber$ variar de1 promdio establecido- por l a s diez pruebas precedentes o por e l tg tal de priaebas precedentes s i son m r e s de 10, por más de, % 20

Reacci6n con los d lca l i s de1 ce iTen t~ :~

Reducción de l a expansión &l n-ortero a los 1 4 días, mlininio, % 75

Expansión del m r t e r o a los 1 4 días, m%im, % 0.020 0.020 O. 020 0.020

A A p l i c a b l e so lamente p a r a e l a d i t i v o m i n e r a l c l a s e F , y a que l a s l i m i t a c i o n e s d e l a p é r d l da p o r i g n i c i B n predominan p a r a l a c l a s e C.

B La d e t e r m i n a c i ó n d e l cumplimiento o no de l o s r e q u i s i t o s r e l a t i v o s a l aumento d e c o n t r a s cii3n por secado s e r d n a p l i c a b l e s so lamente por s o l i c i t u d d e l comprador.

c Los e n s a y e s i n d i c a d o s p a r a l a r e a c c i ó n con l o s á l c a l i s d e l cemento son o p c i o n a l e s y pug den a p l i c a r s e r e q u i s i t o s a l t e r n a t i v o s so lamente a p e t i c i ó n d e l comprador. No n e c e s i t a n r e q u e r i r s e a menos que l a c e n i z a f i n a o l a puzo lana vayan a u s a r s e con un agregado que s e c o n s i d e r e como de le té rean ien te r e a c t i v o con l o s C i l ca l i s d e l ceclento. E l ensaye p a r a r e d u c c i ó n d e l a expans i6n d e l mor te ro puede s e r hecho usando un cemento a l t o en á l c a l i s de acuerdo con e l método C311, Secc ión 3 5 . 1 s i e l cemento p n r t l a n d a u s a r en l a obra no e s conocido o no e s t % d i s p o n i b l e a l momento de e n s a y a r e l a d i t i v o m i n e r a l . Se p r e f i e r e e l ensaye p a r a expans ión d e l mor te ro s o b r e e l ensave p a r a r educc ión d e l a expansión d e l mor te ro s i e l cemento p o r t l a n d a u s a r en l a obra e s conocido y e s t á d i p o n i b l e . E l e n s g ye p a r a expans ión d e l mor te ro deberá e j e c u t a r s e en cada uno de l o s cementos que s e ut'' l i z a r á n en l a o b r a .

TABLA 1.11 Requisitos granulom@tricos del agregado fino

M a l l a -

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4 . 7 5 NO. 4

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R que pasa, en peso

TABLA 1.12 Lfmites para substancias deletéreas en los agregados finos para concreto

Fuente: ASTM C 33-81

Porcentaje en peso del total de la muestra

Concepto máx

Terrones de arcilla y partfculas des menuzables

Material más fino que la malla No. 200 (75um ) :

Concreto sujeto a abrasi6n

Los demas concretos

Carbón y lignito:

Donde la apariencia superficial del concreto es importante

Los demds concretos

A En el caso de arena procesada, si el material m6s fino que la malla No. 2 0 0 ( 7 5 W ) consiste de polvo del fracturamiento, esencialmente libre de arcilla o pizarra, estos llmites pueden incrementarse a 5 . 0 y 7 . 0 % respectivamente.

TABLA 1.13 Requisitos granulométricos para agreqados gruesos

I'i~riite : ,\31'!4 C 13-81 A--

No. de Tamaño nominal (mallas Cantidades mds flnas q u c los mallas usadus cn el lalorotorio labcrturas rjraduo con aberturas cuadradas1 cuadradas), porccnta~c cn pcr.o-- - - cien 100 m 90 mn 75 mn 63 mn 50 nn 38.1 m 25.0 m 19.0 imi 12.5 nm 9.5 m 4.75 m 2.J6m-a 1.19nm ( 4 p i l g ) l g p i l g ) (31 12q) l3/4 P~O) (pulg)'Z plg) (y8 PU) (No. 4) (m. 8) (No.-%

1 90a3R.lmn 100 90 J. 100 25 a 60 O a 15 O a 5 - - (3 1/2 a 1 l/2 plg)

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357 50 a 4.75 cm - - 100 95 a 100 - 35a 70 10 a 30 0 3 5 - - (2 pulg a E l o . 4)

467 38.1 a 4.75 im - 100 95 a 100 35 a 70 loa30 O a 5 - R)

(1 1/2 pulg a No. 4) 57 25.0 a 4.75 m - 100 95 a 100 25 a 50 O a 10 i? a 5 o (1 plrj a No. 4)

67 19.0 a 4.75 mn - - 100 90 a 100 - 20 a 55 O n 10 S a 5 (3/4 wlq a No. 4)

7 12.5 a 4.75 nm - - - 106 90 a 100 40 a 70 0 a 15 O a 5 (V2 p~i lq a No. 4)

O 9.5a2.36im - - - 100 85 o 100 10 a 30 Oa10 0 a 5 (3/8 piilg a No. 8)

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- LOS asentamientos ca lcu lados a p a r t i r de pruebas de carga de p laca r e a l i z a d a s en e l 1y ga r , t i enen l a venta ja de que incluyen l a i n f l u e n c i a de l a s d i scont inu idades y de l a a l t e r ac ión de l a roca , pero debe t ene r se en cuenta l a importancia d e l e f e c t o de e s c a l a en l o s r e su l t ados ; por e l l o l a p laca debe t e n e r e l mismo diámetro que e l c imiento profundo. S L ~ embargo, debido a rdzones p r d c i i c a s e s t o r a r a vez e s p u s ~ ; , l e y generalrnentc s o usar] p lacas de menor diámetro, e l ?lid1 debe s e r mayor de l a r n i t < - i t i ( i t .1 t i l ( i r n c : t r o c i c l c i~i i i i~r i t~o y siempre a r r i b a de 30 cm

- Las pruebas de carga de p l aca son s imples , pero deben r e a l i z a r s e con cuidado, ya que l o s r e s u l t a d o s son frecuentemente e r r á t i c o s . En todo ca so , s e deben e f e c t u a r v a r i a s pruebas con d i f e r e n t e s diámetros de p laca para ob t ene r una evaluación con f i ab l e d e l COIJ portamiento de l a c imentación.

3.2.1.2 Cimentaciones profundas en sue lo s g r anu l a r e s

En l o s s i g u i e n t e s pá r r a fo s s e pressn tan c r i t e r i o s de d i seño para p i l o t e s y p i l a s apoyados en sue lo s g r anu l a r e s , t a l e s como gravas , a renas y limos no cohesivos. Estos métodos s e a p l i c a rán únicamente a depós i tos homogéneos en l o s que l o s sue lo s granulares s e ex t ienden has t a nna profundidac ap rec i ab l e por debajo d e l extremo i n f e r i o r d e l c imiento , o a depós i tos e s t r a t i f L cados en l o s que l o s sue lo s g r anu l a r e s e s t á n subyacidos por ma te r i a l e s más competentes.

Los casos de depós i t o s e s t r a t i f i c a d o s donde l o s sue lo s g r anu l a r e s e s t h subyacidos por mate r i a l e s compresibles s e t r a t a n en e l i n c i s o 3 .2 .1 .4 .

Los p i l o t e s y p i l a s en sue lo s granulares der ivan su capacidad de carga t a n t o de l a r e s i s t e p c i a por punta como de l a f r i c c i ó n l a t e r a l a l o l a r g o d e l f u s t e . La proporción con l a que e? t a s dos componentes contr ibuyen a l a capacidad t o t a l d e l elemento e s función esencialmente de l a compacidad, d e l n i v e l de e s f u e r z o s , y de l a r e s i s t e n c i a a l e s fue rzo c o r t a n t e d e l sue lo , a s l como de l a s c a r a c t e r l s t i c a s d e l p i l o t e o p i l a .

a ) í ~ p a c i d a d de cahga , h e j ú n Ln ,p~net , t ' iac ión e o t d n d a h . La capacidad de carga Ú l t o n a de un p i l o t e i nd iv idua l en sue los g r anu l a r e s s e puede determinar a p a r t i r de l o s r e su l t ados de l a prueba de pene t rac ión e s t ánda r , ap l icando l a s i g u i e n t e expres ión ( r e f 3 . 4 ) :

donde :

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N número de golpes promedio a l a e levac ión de l a punta d e l p i l o t e , No de golpes/30 cm

Ap á r ea de l a secc ión t r a n s v e r s a l de l a punta d e l p i l o t e , m 2 -. N número de golpes promedio a l o l a r g o d e l f u s t e d e l

p i l o t e , No de golpes/30 cm

As á r ea de l a s u p e r f i c i e l a t e r a l d e l f u s t e d e l p i l o t e , n i2 .

La prueba de pene t rac ión e s t ánda r e s t á s u j e t a a e r r o r e s ; por e l l o s e acostumbra emplear un f a c t o r de segur idad mlnimo de 4 para d e f i n i r l a capacidad de carga p e h t n ~ b c b i c d e l P i l o t e , Qa. ~ s l :

Qa S Q f / 4 ( 3 .5 )

b) Capacidad de cahga,negÚn La t e v h i a d e La p . t an t i c idad . La capacidad de carga permis ib le de un p i l o t e en sue lo g r anu l a r s e puede de te rminar a p a r t i r d e l parámetro de r e s i s t e n c i a a l c o r t e $ 9 (ángulo de f r i c c i ó n e f e c t i v o d e l sue lo ) y admitiendo una t e o r l a sobre e l pos ib l e mesanismo de f a l l a d e l conjunto p i l o t e - s u e l o .

Se admite que e l a n á l i s i s de capacidad de carga de p i l o t e s y p i l a s puede basarse en e l llamado enfoque e s t á t i c o , en e l que l a s dos componentes de l a capacidad de sopo r t e , l a carga por punta Q y l a carga por f r i c c i ó n l a t e r a l Q s , s e ca lcu lan separadamente y s e P . superimponen como s igue ( r e £ 3 . 5 ) :

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l a no t ab l e i n f l u e n c i a d e l f a c t o r Ir en l a magnitud de N,, pa ra un mismo v a l o r d e l ángg l o de f r i c c i ó n $ p .

En e l i n c i s o 2 .2 .3 s e d i s cu t en l a s pruebas de l a b o r a t o r i o qiie permiten determinar t a n t n $ ' como l o s parámctroc. de [iei'c~rmac-i6ri F: y v ,

En l a t a b l a A . 2 d e l Apéndice A de l a r e f 3.7 s e presen tan v a l o r e s t l p i c o s d e l l n d i c e de r i g i d e z I r , pa ra d i s t i n t o s sue lo s .

Angulo de f r i c c i ó n in terno

Fig 3 .3 Var iac ión d e l f a c t o r de capacidad de carga No en función de I r y $ ' ( r e f 3 .7)

Cualquiera que s e a e l c r i t e r i o adoptado, s e r á conveniente v e r i f i c a r e l d i seño con p rue bas de carga .

La d ~ i c c i 6 n L a t e , t a L f s s e es t ima en forma s i m i l a r a l a r e s i s t e n c i a a l des l izamiento de un cuerpo r í g i d o en con t ac to con e l sue lo . Para a renas homogéneas, e s t o implica l a S;

pos i c ión de que f s debe r e s u l t a r p roporc iona l a l a p r e s ión por sobrecarga e f e c t i v a p r o medio ps a l o l a r g o de l a s u p e r f i c i e l a t e r a l :

£S = Ks PLi t a n 6 (3.11)

donde KS r ep re sen t a e l c o e f i c i e n t e de f r i c c i ó n l a t e r a l ( v a l o r promedio d e l c o e f i c i e n t e de empuje de t i e r r a sobre e l f u s t e ) y t a n 6 e l c o e f i c i e n t e de f r i c c i ó n e n t r e e l mate r i a l d e l p i l o t e y l a a rena .

En l a t a b l a 3.4 s e presen tan v a l o r e s de K s y 6 propuestos por Broms ( r e f 3 .8) para p i l g t e s hincados. Es tos v a l o r e s tonidn en cuenta l a compactación inducida duran te l a i n s t a l a c lón d e l p i l o t e ; por e l l o , cuando s e t r a t e de p i l a s , deberán modi f icarse dependiendo de l a s c a r a c t e r l s t i c a s y c o n t r o l d e l procedimiento cons t ruc t i vo . Se recomienda v e r i f i c a r e l v a l o r de K, t a n 6 con pruebas de carga .

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K, menor de l o s s i g u i e n t e s v a l o r e s :

('ap<u:l tiod dc? cc i r iJd de iinti p i 1 a e q u i v a l e n t e a ].a (:nvo] v e n t e do l c:c>t~] 1u11

t o de p i l o t e s o p i l a s

L,i,iiix ~ ? c Lci5; ¿ ; ; ~ a ? ~ d d d e s de c a r g a d e l o s d i v e r s o s g rupos de i~lLote.3 o p i l a s en que pueda s u b d i v i d i r s e l a c i m e n t a c i ó n .

Los v a l o r e s Fc d e p e n d e ~ s n d e l g rado de c o n f i a b i l i d a d con que s e e s t i m e cada una de l a s solicitaciones v e r t i c a l e s .

En cada c a s o s e a p l i c a r á e l f a c t o r de r e s i s t e n c i a Fr c o r r e s p o n d i e n t e , a l v a l o r n e t o de l a c a p a c i d a d de c a r g a Úl t ima e s t i m a d a . P a r a p i l o t e s h i n c a d o s en a r e n a s :

Fr < 0 . 3 5 p a r a 1 a componente d e r e s i s t e n c i a p o r p u n t a

Fr 4 0.45 p a r a l a componente de r e s i s t e n c i a p o r f r i c c i ó n l a t e r a l .

c ) C ; n p u c ~ (inri t i c z cia 'igci \ , cjríri T ! I J.IO I : , J 1-?, t i : i6ii !, 5 T ~ ~ ~ : c c I i l ( : i i c c l i i o . T,;i ciapacidiiil (le c a r q a permi s i b l e tie un p i l o t e o p i l a en un s u e l o g r a n i i l a r s e puede c a l c u . l a r a p a r t - i r d c l o s r e s u - - t a d o s de p ruebas ue p e n e t r a c i ó n e s t á t i c a con e l coiio ho landés ( i n c i s o 2 . 1 . 4 . 3 a ) . La p rueba d e cono da l o s me jo res r e s u l t a d o s en 1.imos y a r e n a s d e coriipacitiatl e n t r e s u e l t a y d e n s a ; no s e puede r e a l i z a 1 en g r a v a s g r u e s a s n i e n a r e n a s muy d e n s a s . E l p c n e t r ó m e t r o e s t á t i c o s e a semeja a un pi1ot .e a e s c a l a r e d u c i d a y cuando s e h i n c a e n un s u e l o nomogc neo s i n c o h e s i ó n , l a resistencia a l a p e n e t r a c i ó n s e puede c o r r e l a c i o n a r con l a de un p i l o t e de tamafio n a t u r a l i n s t a l a u o .

La c a p a c i d a ? de c a r g a f i l t i m a d e un p i l o t e i n d i v i d u a l en s u e l o g r a n u l a r s e puede d e t e r m i - n a r con ( r i f 3 . 3 ) :

donde :

Q U c a p a c i d a d d e c a r g a 61- t ima, t o n

qc r e s i s t e n c i a promedio p o r p u n t a d e p ruebas d e cono , ton/m2

Ap á r e a de l a s e c c i ó n t r a n s v e r s a l de l a p u n t a d e l p i l o t e , n 2 ( p a r a 9 i l o t e s d e d i á m e t r o mayor d e 5 0 cm e s recomendable u t i l i z a r e l v a l o r mfnimo de q c en vez d e l v a l o r promedio)

f s f r i c c i ó n l a t e r a l promedio medida en p rueba d e cono , ton/m2

As á r e a l a t e r a l d e l f u s t e d e l p i l o t e , m 2

Los r e s u l t a d o s de l a s p r u e b a s d e p e n e t r a c i ó n de cono son más r e p r o d u c i b l e s que l o s d e l a p rueba de p e n e t r a c i ó n e s t á n d a r , p o r l o que son n 6 s c o n f i a b l e s . A s í , e l f a c t o r de se y u r i d a d que s e a p l i c a a QU e s t á comprendido e n t r e 2 .5 y 3 dependiendo d e l número d e p r u e b a s d e cono r e a l i z a d a s y d e l a v a r i a c i ó n obse rvada en l o s r e s u l t a d o s d e l o s e n s a y e s , c o r r e s p o n d i e n d o e l v a l o r mínimo d e l f a c t o r de s e g u r i d a d a un g r a n número d e r e s u l t a d o s con una v a r i a c i ó n menor de + 1 C B d e l promedio. -

d ) Cupacidctd dc cakya begúui p h ~ c e b a b de cairipu. Como l o s métodos d e s c r i t o s a n t e r i o r m e n t e e s t á n s u j e t o s a e r r o r e s d e b i d o a l a s d i f i c u l t a d e s e n l a d e t e r m i n a c i ó n d e l a s p r o p i e d a d e s mecán icas d e l o s s u e l o s y a l a s l i m i t a c i o n e s d e l o s métodos mismos, s e han d e s a r r o l l a d o , t é c n i c a s e x p e r i m e n t a l e s de campo, p a r a d e t e r m i n a r l a c a p a c i d a d d e p i l o t e s y p i l a s me -. d i a n t e p r u e b a s de c a r g a .

En t o d o s l o s p r o y e c t o s i m p o r t a n t e s e s común que s e j u s t i f i q u e económicamente e f e c t . i ~ a r p r u e b a s d e c a r g a p r e l i m i n a r e s e n p i l o t e s a n t e s de l l e g a r a l d i s e n o f i n a l , como una g u í a p a r a s e l e c c i o n a r e l t i p o , l o n g i t u d y capac idad d e c a r g a ~ e r m i s i b l e de l o s c i m i e n t o s ; e s t a s p r u e b a s s e r e a l i z a r á n d u r a n t e l a e t a p a d e c c n s t r u c c i ó n cuando e l o b j e t i v o s e a v c r i - f i c a r l a s h i p ó t e s i s de d i s e ñ o . En o b r a s pequeñas , en l a s que s e t i e n e un número r e d u c i do de p i l o t e s o p i l a s , gene ra lmen te e s más económico u s a r un f a c t o r de s e g u r i d a d c o n s e r

P r u e b a s l e b a r y a

5 . 1 I N T R O D U C C I O N

La n e c e s i d a d d e r e a l i z a r p ruebas de c a r g a de p i l o t e s y p i l a s s e j u s t i f i c a debido a que e l an5 1-isis de l a capac idad de c a r g a de e s t o s e l ementos e s t á s u j e t o a i n c e r t i d u m b r e s t a n t o de l a s - t e o r í a s d e l comportamiento d e l s i s t e m a p i l o t e - s u e l o o p i l a - s u e l o , asT como a l a d i f i c u l t a d de d e f i n i r c o n f i a b l e m e n t e , mediante t r a b a j o e x p e r i m e n t a l , e l comportamiento mecánico de l o s s u e l o s de un s i t i o . Lo a n t e r i o r l l e v a a recomendar que ].as prueba.^ deban r e a l i z a r s e p a r a d e t e r minar a e s c a l a n a t u r a l e l comportamiento c imen tac i6n-sue lo y s i empre que económicamente s e a f a c t i b l e , sab iendo que normalmente generan a h o r r o s en l o s c o s t o s de una c imen tac ión .

Las p ruebas de c a r g a pueden r e a l i z a r s e en p i l o t e s o p i l a s convenc iona les y en e lementos i n s t rumentados; en e l p r imer c a s o , l o s o b j e t i v o s que s e p e r s i g u e n son:

- Determinar l a capac idad de c a r g a v e r t i c a l de p i l a s o p i l o t e s apoyados en e s t r a t o s £ i r .-

mes - D e f i n i r conf iab lemente l a l o n g i t u d n e c e s a r i a de l o s p i l o t e s de f r i c c i ó n - D e f i n i r l a capac idad de c a r g a l a t e r a l - Ensayar e l t i p o de p i l o t e , l a s t é c n i c a s y equ ipo de h incado y v e r i f i c a r s i e s n e c e s a r i o

r e a l i z a r p e r f o r a c i o n e s p r e v i a s - Ensayar e l p roced imien to c o n s t r u c t i v o con e l que s e p r o y e c t a f a b r i c a r l a s p i l a s

Cuando s e j u s t i f i c a u t i l i z a r p i l o t e s o p i l a s i n s t r u m e n t a d o s , l a in fo rmac ión a d i c i o n a l que s e o b t i e n e p e r m i t e :

- Conocer i a magnitud de l o s e s f u e r z o s d u r a n t e e l manejo e h incado d e l p i l o t e - Eva lua r e l e f e c t o d e l h incado de l o s o t r o s p i l o t e s - Conocer l a t r a n s f e r e n c i a de c a r g a a l s u e l o d u r a n t e l a p rueba y s u v a r i a c i ó n con e l t i e m

P 0 - E s t u d i a r e l e f e c t o de grupo - E s t u d i a r e l fenómeno de f r i c c i ó n n e g a t i v a

Pa ra a l c a n z a r l o s o b j e t i v o s mencionados, una prueba de c a r g a debe d i s e n a r s e simulando l a s co; d i c i o n e s ca rga - t i empo b a j o l a s c u a l e s trabajará e l p i l o t e o p i l a ( f i q 5 . 1 ) p a r a e l d i s e ñ o e s n e c e s a r i o c o n t a r con l a in fo rmac ión g e o t é c n i c a y e l d i s e ñ o p r e l i m i ~ i a r Cie l a c imen tac ión . Las e t a p a s de s e l e c c i ó n , d i s e ñ o y e j e c u c i ó n de l a prueba Ue c a r g a c c p r e s e n t a n esquemáticamente en l a f l g 5 . 2 . Cabe d e s t a c a r que cri cada problema espec í f i c :o l a e lcrc ic ín (?el t i p o de prueba dependerá Le l o s s i g u i e n t i c a s p e c t o s :

- Grado en aue s e reprodtlcen l a s c o n d i c i o n e s de t r a b a j , de l a c.structura - Coctc - Tiempo de e j e c u c i ó n - S i m p l i c i d a d en s u e j e c u c i ó n

Compresión 1 Extraccign

Druebas de carga v Carga combinada (vertical y lateral)

Dinámica de pilotes

Fig 5.1 Pruebas de carga de pilotes y pilas

Investigación geotécnica del sitio INFORMACION PREVIA NECESARIA

Diseño preliminar de la cimentación]

DEFINICION DE LOS OBJETIVOS DE LA PRUEBA

l

SELECCION DEL TIPO(S) DE 1 PRUEBA I S ) DE CARGA r - - - A - - - - - - - - - - - - I Sistema de reacción - -1

'Equipo de aplicación 1 ---: de la carga 1 I

DE CARGA 1 Dispositivos de medición' L - - - - - - - - - - - - - - - - - I

+ FABRICACION E HINCADO DEL PILOTE (S)

O FABRICACION DE LA(S) PILA(S) PROTOTIPO

[CONSTRUCCION Y ARMADO DEL / SISTEMA DE REACCION - - - - - - - -- - - -

zri.: de aplicación -1 INSTALACION DE LA PRUEBA ---+de la carga i I l~ispositivos - - - - - - - --------- de medición _I I 1

EJECUCION DE LA PRUEBA :_1 INTERPRETACION +-l

Fig 5.2 Etapas de una prueba de carga

5 . 2 REGISTROS DE CONSTRUCCION REQUERIDOS PARA LAS PRUEBAS

E l c o n t r o l en l a f a b r i c a c i ó n de 10s e lemen tos d e c imen tac ión p ro funda i n f l u y e e n l a capac idad de c a r g a que pueden a l c a n z a r ; p o r e l l o l a in fo rmac ión d e una p rueba de c a r g a necesa r i amen te debe i n c l u i r a n t e c e d e n t e s r e l a t i v o s a l c o n t r o l d e l a c o n s t r u c c i ó n e h incado d e 10s p i l o t e s o d e l p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n de l a p i l a . Los d a t o s a s f o b t e n i d o s , p e r m i t i r á n una i n t e r p r e t a c i ó n c o r r e c t a de l a prueba a s í como d e f i n i r l a s normas d e c a l i d a d de l a Cons t rucc ibn necesa r i a s p a r a e l func ionamien to adecuado de l a s u b e s t r u c t u r a d u r a n t e s u v i d a G t i l . -

5 . 2 . 1 C a f i a c t e f i X b t i c a b d e 6 a b h i c a c i Ú n d e l p i l o t e

Durante l a c o n s t r u c c i ó n d e l p i l o t e s e debe comprobar que Se cumplan l a s e s p e c i f i c a c i o n e s d e l p r o y e c t o r e f e r e n t e s a l a g e o m e t r f a , d i s e ñ o e s t r u c t u r a l y c o n d i c i o n e s d e almacenamiento y mane j o d e l e l emen to ; p a r a e l l o debe rán v e r i f i c a r s e : l a s e c c i ó n y l o n g i t u d d e l p i l o t e , l o s v a l o - res d e r e s i s t e n c i a d e l o s m a t e r i a l e s , e ? d i d m e t r o , d i s p o s i c i ó n , e s p a c i a m i e n t o y r e c u b r i m i e ñ t o d e l a c e r o de r e f u e r z o , e l t iempo d e c u r a d o , l a u b i c a c i ó n d e l o s apoyos d u r a n t e e l almacena miento d e l e l emen to y l o s p u n t o s de i z a j e p a r a e l manejo.

Antes d e l h i n c a d o , debe rd med i r se e l p e r í m e t r o d e l p i l o t e e n v a r i a s s e c c i o n e s y se comprobará que l a c u r v a t u r a d e l e j e l o n g i t u d i n a l no s e a e x c e s i v a . E s t o Gl t imo puede h a c e r s e con e l p r o ced imien to most rado en l a f i g 5 . 3 , que c o n s i s t e e n c o l o c a r a l p i l o t e s o b r e dos s o p o r t e s y m e d i r l a d i s t a n c i a h o r i z o n t a l d d e l e j e con r e s p e c t o a un a lambre t e n s a d o de a c e r o , que se apo ye a l c e n t r o d e l a s c a r a s ex t remas ; e n e s t a o p e r a c i ó n se medirán l a s d e s v i a c i o n e s máximas eñ v a r i o s p u n t o s , i n d i c á n d o s e s u o r i e n t a c i ó n ( d e r e c h a o i z q u i e r d a ) , y en dos d i r e c c i o n e s p e r p e n d i c u l a r e c e n t r e s í . En c a s o d e e x i s t i r j u n t a s , debe v e r i f i c a r s e s i e m p r e que e l ángu lo que formen con r e s p e c t o a l e j e l o n g i t u d i n a l s e a d e 90'.

Por ú l t i m o , debe r e c o r d a r s e q u e e l p i l o t e o p i l a de p rueba t e n d r á un d i s e ñ o e s t r u c t u r a l d i f e r e n t e a l o s d e l r e s t o d e l a s u b e s t r u c t u r a , ya que e s t a r d somet ido a una c a r g a de 2 a 3 v e c e s l a d e t r a b a j o .

PLANTA

rAiornbre de acero

ELEVACION 1 /

F i g 5 . 3 Determinación de l a c u r v a t u r a d e l e j e d e l p i l o t e

5 . 2 . 2 R e g i ~ t f i o d e h i n c a d o d e l p i l u t e

E l h incado d e un p i l o t e puede c o n s i d e r a r s e como una prueba de p e n e t r a c i ó n que p e r m i t e e v a l u a r l a e f i c i e n c i a d e l equ ipo empleado, v e r i f i c a r l a e s t r a t i g r a f í a d e d i s e ñ o y d e f i n i r un c r i t e r i o de a c e p t a c i ó n de l o s p i l o t e s d e p u n t a , p a r a e l número d e g o l p e s f i n a l y l a p ro fund idad d e d e s p l a n t e ; p a r a e l l o e s n e c e s a r i o 11-evar un r e g i s t r o cu idadoso de e s t o s a s p e c t o s .

5 . 2 . 2 . 1 R e s i s t e n c i a a l a p e n e t r a c i ó n

La v e r i f i c a c i ó n de l a e s t r a t i g r a f t a de d i s e ñ o puede h a c e r s e d i r e c t a ~ ~ e n t c cuando e l h incado s e hace e n una p e r f o r a c i ó n p r e v i a ; en c a s o c o n t r a r i o , los e s t r a t o s ~luc? a t r a v i e s a el p i l o t e p u s den identificarse: i n d i r e c t a m e n t e r c q i s t r a n d o rl riúnitro de qoi;>es r i<!ccesar . i . i i p d r d i l ~ l t ' per ic t re una c i e r t a l o n g i t u d , que va de 0 .2 m a un m e t r o , según s e t r a t e de s u e l o s f i r m e s o b l a n d o s , r e s p e c t i v a m e n t e . La p r e s e n t a c i ó n g r d f i c a de e s t a in fo rmac ión s e e j e m p l i f i c a en l a fi'g 5 . 4 .

No de golpes /0.2 m de pei ietroc~ón No de golpes total eoo 100 O a000 4000 6ow aooo IOW

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5 .2 .2 .2 P o s i c i ó n f i n a l d e l p i l o t e

Durante e l h incado d e l p i l o t e s e gene ran e x p a n s i o n e s d e l s u e l o c i r c u n d a n t e , que o b l i g a n a r e a l i z a r n i v e l a c i o n e s d e l t e r r e n o o r i g i n a l y de l a cabeza d e l p i l o t e después d e l h incado ; p o r e l l o l a p o s i c i ó n p r e c i s a d e l p i l o t e debe r e f e r i r s e a d i c h a n i v e l a c i ó n .

En e l c a s o de p i l o t e s apoyados en s u e l o s f i r m e s , e s i m p o r t a n t e d e f i n i r l a r e s i s t e n c i a a l a pe n e t r a c i ó n d e l e s t r a t o de apoyo med ian te e l ndmero mtnimo d e g o l p e s p a r a p e n e t r a r c i e r t a l o n q i t u d ( r e c h a z o ) a f i n de e v i t a r e l sobreh incado que p o d r t a d a ñ a r e l p i l o t e . P a r a e l l o s e g r a f i c a d i r e c t a m e n t e l a r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a y e l a s e n t a m i e n t o n e t o d e l p i l o t e en e l t ramo f i n a l d e l h incado ; e l d i s p o s i t i v o de medic ión s e mues t r a en l a f i g 5 . 3 , que c o n s i s t e de u11 s i s t e m a de r e f e r e n c i a h o r i z o n t a l en e l que s e d e s l i z a manualmente un l á p i z a cada g o l p e , p a r a d i b u j a r l a s deformaciones en un p a p e l r e s i s t e n t e a d h e r i d o a l p i l o t e . E s t o s e hace e n 3 a 5 s e r i e s <e 10 g o l p e s p a r a d e f i n i r a s í l a p e n e t r a c i ó n f i n a l en mm/qoLpe ( r e c h a z o ) con e l promedio obten? do ( f i g 5 . 6 ) .

En e l c a s o d e s u e l o s b landos l a r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a a l f i n a l d e l h incado no s e i ~ ~ i d e , ya q u e c a r e c e de una i n t e r p r e t a c i ó n c o n f i a b l e .

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En e l anexo 5.A s e presentan l a s c a r a c t e r l s t i c a s que debe t e n e r un informe de una j rueba de carga e s t a t i c a de un p i l o t e .

REVISION Q -.a COLOCACI ON 0 COLOCACIGN

DEL CONCRETO

Fig 5.7 Etapas auran te l a cons t rucc ión de una p i l a

C r i t e r i o de carga cont ro lada

Fig 5 .8 Ti202 de pruebas de carga

Prueba con velociaad de asen tamiento mínima a l término de cada incremento de carga

Prueba con incrementos de carga en tiempo cons tan te

C r i t e r i o de desplazamientos cont ro lados

-

Este t i p o de ?rueba e s e l más extensamente ag l i cado ; permite d e f i n i r l a carga i l t i m a que s o po r t a un p i l o t e ap l icando l a carga en incrementos y s igu iendo alguno de l o s dos s i g u i e n t e s c r i t e r i o s :

Pruebas de carga e s t g t i c a en compresi6n

Prueba controlando asent: mientos

Prueba con velocid.ad de pg

- Apl icar incrementos i gua l e s de carga cuando l a ' iccpi i icc d c c c ~ , ~ ~ i t ; ? ~ ~ ~ t c i i t ~ , medida eil l a cg beza d e l p i l o t e s e reduzca a un va lo r ~ i i n 4 m o

- Apl icar incrementos i gua l e s de carga en . i i i ~ r i ~ i r i c i i t c c s di2 t i c i i i ; . ~ < l c i . i r s t í : i i t e 5

net rac ión coristante

5.3.1.1 Rapidez de asentamiento mínimo

Los incrementos de carTa s e ap l ican cuando l a rapidez de asentamiento generada por e l i n c r g mento prev io de carqa s e haya reducido a un va lo r mínimo pre-es tab lec ido , usualmente de 0 . 2 5 mm/hr ( r e f 5 . 1 ) ; en cuanto a l a magnitud de l o s incrementos de carga , s e acostumbra ,que sean d e l 25% de l a capacidaa ae carga de diseño Qd (Fac tor de sequridad de 3 ) .

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I Asentamiento (mm)

Fig 5.14 Secuencia de una prueba con carga cfclica

Las pruebas de carga de desplazamientos controlados se desarrollaron para disminuir el tiempo necesario para definir la capacidad de carga de pilas o pilotes; el procedimiento de prueba se ajusta a cualquiera de los dos criterios siguientes:

- Variar la carga aplicada c a n t , t a L a n d a que los a o e n t a i n i e n t u , ~ inducidos en el pilote sean constantes

- Variar la carga aplicada para que el pilote adquiera una ,vaj.iidez de j .~ciie-tt iacic' i~ c í . i i~ - lcc i i -

t e .

Las limitaciones más importantes para aplicar esta técnica son:

- No se puede distinguir el asentamiento inmediato para una carga aplicada - Es indispensable un sistema hidráulico que permita variar los niveles de carqa.

Para ejemplificar la relación que existe entre los resultados de una prueba de carga controla da y una con desplazamientos controlados, se puede señalar que la capacidad de carga determi nada con el criterio de incrementos de tiempo constantes (inciso 5.3.1.2) es aproximadamente el 90% de la correspondiente al de rapidez de penetración constante.

5.3.2.1 Con control de asentamientos

Consiste en aplicar la carga necesaria para producir en el pilote incrementos de assntamien tos de 0.01C, siendo D el diámetro del área equivalente (ver tabla 5.1). hasta alcanzar un- asentamiento total de 0.10D. La magnitud de la carga necesaria para producir los incrementos de asentamiento constantes es variable en el tiempo; por ello el criterio de prueba consiste en inducirlos cuando la variación de carga necesaria para mantener el asentarni-ento anterior sea menor que el 0.1 8 de la carga total Qi aplicada por hora (0.001 Qi/hr) hasta ese momento (fig 5.16).

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F i g 5 .13 R e s u l t a d o s de c a r g a d e una p r u e b a con rap ic iez d e p e n e t r a c i ó n c o n s t a n t e

S i s t e m a d e r e a c c i ó n

E l e m e n t o s d e l a i n s t a l a c i ó n Equ ipo d e a p l i c a c i ó n d e c a r g a

D i s p o s i t i v o s d e m e d i c i ó n

F i g 5 . 2 0 E l e m e n t o s de l a i n s t a l a c i ó n

a ) P L n t a ~ a ' r i , i a cok: ~ " ~ u s t h e . E s t a s o l u c i ó n d e r e a c c i ó n d e b e o p e r a r s e con p r e c a u c i ó n , p o r e l p e l i q r o d e v o l t e o q u e s e p r e s e n t a cuando f a l l a e l p i l o t e o cuando e l l a s t r e e s i n s u f i c i e n t e y t i e n d e a l e v a n t a r s e ; l a s m e d i c i o n e s d e d e f o r m a c i ó n dcben h a c e r s e a d i s t a n c i a p a r a e v i t a r q u e l o s o p e r a d o r e s se i n t r o d u z c a n b a j o l a p l a t a f o r m a l a s t r a d a .

Al i n i c i o d e l a p r u e b a , l o s apoyos t r a n s m i t e n a l s u e l o e l p e s o t o t a l d e l l a s t r e : l o s e s f u e r z o s a s í i n d u c i d o s d i s m i n u y e n conforme se i n c r e m e n t a l a c a r g a s o p o r t a d a p o r e l p i l o t e , p o r l o c u a l , s i s e c o n s i g u e yue e l l a s t r e t e n g a u ~ . p e s o l i g e r a m e n t e mayor a l a c a r -

ga t o t a l que s o p o r t a r á e l p i l o t e , l a i n f l u e n c i a de l o s apoyos no s e r á s i g n i f i c a t i v a e n l a c a p a c i d a d Ú l t i m a .

b ) P L Y C J Z P A de a n c l a j e . P a r a a b s o r b e r 1s r e a c c l ó n s e puedcr , s e g i i l i - d ~ c c r i t e r i o s : u t l l l z a r p l l o t e s inclinados o verticales; l a p r l m e r a s o l u c A 6 n e s niás r e comendab l e p o r q u e se r e d u c c l a i n t e r a c c i ó n e n t r e los p i l o t e s d e r e a c c i ó n v e l d e p r u e b a .

SISTEXA

a ) P l a t a f o r m a C O i1

l a s t r e

b . 1 ) P i l o t e s d e a r c l a j e

v e r t i c a l e ?

CíSCRlPCICN l DIAGRAMA D E INSTALAClOii

P l a t a f o r m a conipues t a por v i g a s d e a c e r o q u e s o p o r t a n ~ 1 l a s t r e . D u r z n t e l a i n s t a l a c i ó n - s e apoya en d o s s o p o r t e c . l a l e r a l e s , que son e : ( ' m e n t o s d e r e q u r i d a d d ~ r ~ 1 n 1 . v l a p r ~ ~ c b a .

1 1 ?lataforma 11 1 1 1 i 1

' n m í n = a + 3 , iD-1 ~ p o y r s para mentaje -J

y seguridad

P í l o t e s v e r t i c a l e s un' d o s p o r v i g a s de r e a c - c i 6 n h o r i z o n t a l e s y q u e q o p o r t a n l a c a r g a t r a - b a : u n d o a t e n s i ó n .

CORTE A - A

P i l o t e s de a n c l a ~ e , A

Se d e b e n c o l o c a r a p o y o s l a t e r a - l e s p a r a p r e v e n i r q u e l a o : a t a - f o r m a a d q u i e r a una p o s i c i 5 r I n e s t a b l e . El l a s t r e p u e d e s e r : p i l o t e s , p i e z a s de a c e r o . b!o- q u e s d e c o n c r e t o o t a n q u e s c e a g u a . L a d i s t a n c i a mínima e n t r e c a d a uno d e l o s a p o y o s y e ' p : - l o t e d e o r u e b a d e b e s e r

Comúnmente s e u s a n d e 2 a 4 21- l o t e s d e a n c l a j e d e p e n d i e n d o d e l a m a g n i t u d d e l a c a r g a p o r a p l i - c a r ; e n t o d o c a s o , l a s e p a r a c i d n r e c o m e n d a b l e a l p i l o t e de p r r e b a e s H = 1 0 D y l a mínima a d v i s i b l e e s 5 0 . Se d e b e c a l c u l a r l a f l e c h a de l a v i g a de r e a c c i á n p a r a l o s n i v e l e s de c a r g a p r e v i s t o s , o a r a c o m p r o b a r que l a c a r r e r a d e : g a t o e s s u f i c i e n t e .

r i g . 5.21 S i c t g i a c d e reacción

SISTEMA

b . 2 ) P i l o t e s de a n c l a j e i n - c l i n a d o s

DESCRIPCION

P i l o t e s I n c l i n a d o s q u e s e unen p o r v i g a s d e r e a c c i á n h o r i z o n - t a l e s y s o p o r t a n l a c a r g a t r a b a j a n d o a f l e x o - t e n s i 6 n

V i g u e t a s " 1 " q u e s e h i n c a n p o r p a r e s y s i ? ~ f t r i c a m e n t e a l o s l a d o s d e l p i l o t e . y s c u n r n a l a v i g a d e reacción p o r irdi dio d v una c s t r u c t i i r a d r ~ ' r r f i 1 c r l a i i ~ i n a d o s .

DIAGRAMA D E INSTALACION

,:,;'Vigas de r e a c c i ó n ':S,':: + "Pilotes d'e anc la je ' '

COMENTARIOS

Se requ ie re e s t u d i a r l o s esfuerzos t ransmi t idos a l sue lo por l o s p i l o t e s de a n c l a j e para cada caso par- t i c u l a r .

Las v i g u e t a s s o n d e 6 a 7 m c e l o n g f t u d y s u número v a r l a d e 4 a 2 4 p a r a c a r g a s e n t r e 1 0 0 y 600 t o n en l a e x p e r i e n c i a o b t e n i d a ( r e f 4 ) .

F l q . 5 . 2 1 S i s t e m a s d e reacción (conti~iuación)

S i n e m b a r g o , e l s i s t e m a c o n p i l o t e s v e r t i c a l e s es v e n t a j o s o e c o n ó m i c a m e n t e p o r q u e se p u e d e n a p r o v e c h a r como a n c l a j e 10s p i l o t e s q u e f o r m a r á n p a r t e d e l a c i m e n t a c i ó n ; e n e s t e c a s o d e b e c u i d a r s e q u e e s t é n a l i n e a d o s P a r a q u e n o e x i s t a n e x c e n t r i c i d a d e s e n l a c a r

- g a , además d e r e h i n c a r l o s p a r a e v i t a r una r e d u c c i ó n d e s u c a p a c i d a d p o r p u n t a .

[,a d l s tc3nc i a míni mii r z i i t r r l o s L > L l o t ? % d v d r i c - l a l e 1 riel ir1adoc, y ~l df2 pr i ieba s e d e t e r m i n a r á a p a r t i r d e un e s t u d l o d e c a d a c a s o particular. S 1 S P u s a n p i l o t e s v e r t i c a l e s , l a s e p a r a c i ó n más r e c o m e n d a b l e e n t r e c e n t r o s e s d e 1 0 d i á m e t r o s ( r e £ 5 . 3 ) , a u n q u e a l g u n a s instituciones l a a d m l t e n d e 5 ( r e £ 5 . 1 ) q u e p e r m i t e r e d u c i r e l c o s t o d e l a s v i g a s .

C o n v i e n e d e s t a c a r q u e c o n e s t e c r i t e r i o cie r e a c c i ó n l a i n t e r a c c i ó n e n t r e l o s p i l o t e s es más s i g n i f i c a t i v a c o n f o r m e se a l c a n z a n n i v e l e s a l t o s d e l a c a r q a .

C ) V i y u e t a b d e a n c e a j e . E s t e s i s t e m a se d e s a r r o l l ó r e c i e n t e m e n t e ( r e £ 5 . 4 ) ; s u s v e n t a j a s s o n s u b a j o c o s t o y t i e m p o r e d u c i d o d e i n s t a l a c i ó n . S i n e m b a r g o , se h a u t i l i z a d o p o c o y p o r e l l o s u b s i s t e n i n c e r t i d u m b r e s s o b r e l a i n t e r a c c i ó n e n t r e l a s v i g u e t a s d e a n c l a j e y e l p i l o t e d e p r u e b a .

5 . 3 . 3 . 2 E q u i p o d e a p l i c a c i ó n d e l a c a r g a

La c a r g a se p u e d e a p l i c a r a l p i l o t e d e p r u e b a d e d o s m a n e r a s d i f e r e n t e s :

- Con e a o t h e c u y o p e s o s e i n c r e m e n t a g r a d u a l m e n t e d u r a n t e l a p r u e b a ; e n es te c a s o l a s v i g a s d e r e a c c i ó n s i r v e n s o l a m e n t e p a r a r e c i b i r e l l a s t r e y t r a n s m i t i r l o a l p i l o t e . LOS a p o y o s l a t e r a l e s se u s a n p a r a p r e v e n i r l a c a l d a d e l l a s t r e p o r l a f a l l a d e l p i l o t e , p o r l o q u e d e b e n d i s e ñ a r s e d e m a n e r a t a l q u e n o s o b r e p a s e n l a c a p a c i d a d d e c a r g a d e l s u e l o c u a n d o r e c i b a n l a c a r g a t o t a l d e p r u e b a

- Con un o i o t e m a h i d h ú u l i c a de pheo ián q u e se c o l o c a e n t r e l a s v i g a s d e r e a c c i ó n y e l p i l o t e , e n c u y o c a s o l a r e a c c i ó n p r o v i e n e d e l a s t r e o d e p i e z a s a n c l a d a s .

E l p r i m e r p r o c e d i m i e n t o es más l e n t o y p o c o r e c o m e n d a b l e d e b i d o a q u e d u r a n t e l a s m a n i o b r a s d e c o l o c a c i ó n d e l l a s t r e ( c a r g a ) se p u e d e g o l p e a r a l o s d i s p o s i t i v o s d e m e d i c i ó n y d e s a j u s t a r l o s o i n u t i l i z a r l o s p o r c o m p l e t o . P o r s u p a r t e , e l s i s t e m a h i d r d u l i c o ( f i g 5 . 2 2 ) p e r m i t e c o ñ t r o l a r f á c i l m e n t e y c o n p r e c i s i ó n l o s n i v e l e s d e c a r g a p r e v i s t o s s i se c o n s i d e r a n l o s s i g u i e n t e s a s p e c t o s :

- E l s i s t e m a h i d r á u l i c o d e c a r g a d e b e c o n t a r c o n un mecanismo q u e r e g u l e e l m o v i m i e n t o d e l p i s t ó n , p a r a m a n t e n e r u n a c a r g a c o n s t a n t e c o n f o r m e se a s i e n t e e l p i l o t e o p a r a p e r m i t i r u n a r a p i d e z d e d e f o r ~ n a c i ó n u n i f o r m e , d e p e n d i e n d o d e l t i p o d e p r u e b a q u e se r e a l i c e ; e n l a r e f 5 . 5 a p a r e c e l a d e s c r i p c i ó n d e un mecanismo e l e c t r o - h i d r d u l i c o

- Cuando e l s i s t e m a d e c a r g a se i n t e g r e p o r d o s o más g a t o s , e s t o s d e b e n e s t a r i n t e r c o n e c t a d o s

- La l o n g i t u d d e l ( d e l o s ) p i s t Ó n ( e s ) d e b e ser mayor q u e l o s a s e n t a m i e n t o s q u e s u f r i r á e l p i l o t e o p i l a

- S o b r e e l p i s t ó n d e b e m a n t e n e r s e un a p o y o e s f é r i c o , q u e f a c i l i t a l a a l i n e a c i ó n y e l i m i n a l a t r a n s m i s i ó n d e momentos a l p i l o t e o p i l a

- La c a r g a se t r a n s m i t e a l p i l o t e c o n u n a p l a c a h o r i z o n t a l d e a c e r o a d h e r i d a c o n m o r t e r o a l a c a b e z a d e l e l e m e n t o .

5 . 3 . 3 . 3 D i s p o s i t i v o s d e m e d i c i ó n

L a s v a r i a b l e s q u e d e b e n m e d i r s e d u r a n t e una p r u e b a d e c a p a c i d a d d e c a r g a s o n :

- ? a r a p r u e b a s c o n p i l o t e s o p i l a s c o n v e n c i o n a l e s , l o s a s e n t a m i e n t o s q u e s u f r e l a p a r t e s u p e r i o r , l a s c a r g a s a p l i c a d a s y l o s t i e m p o s e n q u e o c u r r e n

- P a r a p i l o t e s o p i l a s i n s t r u m e n t a d o s i n t e r n a m e n t e , se d e t e r m i n a además l a c a r g a q u e t r a n s m i t a n a d i s t i n t a s p r o f u n d i d a d e s .

E s t o Ú l t i m o se h a c e c u a n d o s e a i m p o r t a n t e c o n o c e r l a r e l a c i ó n e n t r e l a s r e s i s t e n c i a s d e p u n t a y f r i c c i ó n o l a e v o l u c i ó n c o n e l t i e m p o d e l a t r a n s f e r e n c i a d e c a r g a a l s u e l o .

Los d i s p o s i t i v o s q u e s e u t i l i z a n p a r a d e t e r m i n a r l a s v a r i a b l e s m a n c i o n a d a s se d e t a l l a n a c o n - t i n u a c i ó n .

a ) DP ? U cahga. La m a g n i t u d d e l a c a r g a a p l i c a d a se p u e d e e v a l u a r c o n uno d e l o s d o s a p a r a t o s s i g u i e n t e s : c o n e l manómet ro ( p r e v i a m e n t e c a l i b r a d o ) d e l s i s t e m a h i d r á u l i c o o - c o n u n a c e l d a e l e c t r ó r i i c a d e c a r q a ; l a i n s t a l a c i ó n d e ainbos s e p r e s e n t a e n l a f i g 5 . 2 3 y a c o n t i n u a c i ó n s e c o m e n t a n s u s 1 . i r n i t a c i o n e s :

S i s t e m a hldrdullco

F i g . 5 . 2 2 Equipo d e a p l i c a c i ó n d e l a carga

En l a c a l i b r a c f b n debe u s a r s e e l g a t o p a r a c a r g a r a l a mdquina un1 v e r s a 1 y no a l r e v é s . Ademds, l a -

a c p i t e en el s i s t e v a h' c a l i b r a c i ó n debe h a c e r s e c ara di? d r i u l i c o de c a r g a . t i n t a s p o s i c i o n e s d e l p i s t ó n .

Ga:o h i d r á i i l i

D i s p o s i c i ó n d e

Fiq. 5 .23 D i s p o s i t i v o s d e medición d e l a ca rga

~1 empleo del mundrnetko que mide la presión del aceite en el sistema hidráulico de car ga no es recomendable, porque se ha Visto que puede llegar a tener errores hasta de12Q% (ref 5.6). La causa principal de estos errores es la fricción que se desarrollz entre el pistón y las paredes del cilindro del gato, que adicionalmente depende de la posi ción del pistón, de su verticalidad, y de si durante la carga el pistón tiende a saiir o a entrar en el depósito. Por lo anterior, e1 manhmetro puede ser <:orifiübl.c como íini co aparato de medición solaniente si. se t:l~rnplen lii~ s:iguicnt.er; rr-cjii i s i t o s :

- ~ u e el sistema hidráulico esté en perfectas condici~nes - Que la calibración se realice correctamente, lo que se logra cuando el gato se usa para

aplicar la carga a la ii.dquina universal ei: diferentes posiciones del pistón (erróneame~ te se puede aplicar la carga al gato)

- Que los apoyos del gato permitan que el pistón se mantenga vertical durante la prucba.

La ceLda e L c c t h d n i c a de carga consiste usualmente de un cilindro de acero, instrumento do con deformlmetros eléctricos ( h t h a i n g a g c h ) ; permite obtener mayor precisión, pero requiere de experiencia y operación cuidadosa por lo delicado del equipo de lectura y de la celda misma. Estos dispositivos deben estar protegidos mecánica y electrónicame~ te de los cambios de temperatura y humedad.

b) De koh unen tumien ton . Los asentamientos que sufre el pilote de prueba se deben medir con un sistema preciso y confiable; generalmente se utilizan micrómetros entre el pilo te y un marco de referencia fijo. Además, es necesario usar un segundo sistema de me8L ción, que aunque sea de menor precisión, permita tener una referencia adicional y contro -

lar visualmente la prueba. Este segundo sistema de medición puede ser una escala gr: duada adherida al pilote, que se observa con un nivel topográfico o con un cable tensa do como referencia (fig 5.20). En todos los casos, debe preverse la posibilidad de ajustar los cehoh de los aparatos sin afectar la continuidad de las ecturas. A conti nuación se describe la instalación de cada sistema, haciendo énfasis en sus detalles fundamentales:

Los michdmefhoh de carátula son medidores mecánicos de deformación; se sostienen con vi guetas que sirven de referencia, apoyando su vástago de medición en placas fijas alrede dor de la cabeza del pilote; las viguetas se colocan horizontalmente sobre apoyos aleja dos del pilote, para evitar que sean afectadas por los movimientos superficiales del suelo inducidos durante la prueba. Es conveniente usar cuatro micrómetros diametralme~ te opuestos y equidistantes al eje del pilote; este arreglo permitirá detectar una in clinaci6n eventual del pilote durante su penetración. La precisión de lectura debe ser de + 0.1 mm y la longitud del vástago de 5 cm por lo menos. Estos disposEtivos de medici6n deben mantenerse en la sombra para protegerlos de los cambios de temperatura; por su parte, las viguetas de referencia deben además forrarse con un aislante térmico de fibra de vidrio o poliestireno y papel aluminio. Asimismo, la superficie de las placas de apoyo debe estar pulida, para que el vástago del micr? metro pueda deslizar libremente en el caso de que ocurran giros de la cabeza del pilo te.

El MLVQL t o p o g h d ~ i c o permite observar una escala graduada en mm adherida a la cabeza del pilote; durante las mediciones, el nivel se sitúa a una distancia de la prueba de por lo menos 50 diámetros ífig 5.24-2) (ref 5.6). Cuando se usa esta técnica de medición es necesario contar con un banco de nivelación para controlar el punto de referencia empleado; la precisión que se alcanza es de t 1 mm.

Como segundo sistema de medición de asentamientos, también se utiliza un c a b e @ R ~ r i s c t d a horizontalmente, que sirve de referencia a una escala fija al pilote: las lecturas se hacen a simple vista (fig 5.24-3). La escala se adhiere a un espejo para disminuir los errores de paralaje; por su parte, los apoyos del cable se localizan a una distancia de 10 diámetros del pilote. Este dispositivo tiene las ventajas de ser el más scnci1.10 de instalar y su facilidad de lectura. La precisión que puede. obtenerse es de 2 2 mm.

c) De LOA aoen tamien foh d~ pun ta . Midiendo los asentamientos de la punta del pilote o pila durante la prueba, es posible separar, en forma aproximada, ].as resistencias de punta y fricción en los distintos niveles de carga aplicada: la información obtenida se interpreta con ayuda de una curva esfuerzo-deformación representativa del comporta - miento del elemento.

La referencia de nivel de la punta conslste de un tubo de acero que se aloia en un con dueto longitudinal, coincidente con el eje del pilote o pila, y cjue se apoya en el for do del conr~ucto, cercano a la punta del elemento. La medición se efectda con un micrg metro apoyado sobre el tubo de acerc y sostenido con el marco de referencia fijo de los micrcjmetros de la prueba (fig 5.25). La precisión del micrómetrn debe ser de 5 0.01 m

Se recomienda u t i l i z a r Cuat ro m lc rbme t ros o t r e s como m7ni- NO; e l rango de med i c i bn de l o s m ic rdme t ros debe s e r ce

c i d n apoyados en p l acas 5 cm p o r l o menos. Los e r r c r e s

f i j a s a l p i l o t e . provocados p o r ternperaturz son s i g n i f i c a t i v o s .

Las med i c i ones deben hacerso con ayuda de un pun to de i-e- f e r e n c i a c o n t r o l a d o cón b-

Se a d h l e r e a1 p i l o t e una banco de n i v e l a c i ó n . E l a ~ z - esca la graduada en m i l l - r a t o t o p o g r d f i c o debe col.:,-

' c a r s e e q u i d i s t a n t e d e l o i ; ~ - t e y d e l pun to ae re fe renc ' a . La i n c l i n a c i 6 n d e l p i l o t e :?o- voca e r r o r e s de l e c t u r a .

Se a d l i t e r e a l p i l o t e un Se recomienda l o c a l i z a r l o s dos espe jo que l l e v a una es- pos tes para t e n s a r e l c a b l e a

3 ) Cable tensado c a l a graduada en mil7me- una d l s t a n c f a de 10 d idme tvcs f r e n t e a una t r o s ; l a r e f e r e n c i a ho-

r i z o n t a l es un c a b l e d e l - E l espe jo reduce l a m a g n i t n i gado a t e n s i ó n e n t r e dos d e l e r r o r de p a r a l a j e . pos tes a l e j a d o s d e l p i -

Fig. 5 .20 D i s p o s i t i v o s de medic ión de l o s a sen ta rn ien tos

Carga Pieza de acero para

Soporte del transmitir la carga

Tubo de acero Conducto longitudinal

F i q 5 . 2 5 D i s p o s i t i v o p a r a medir l o s a s e n t a m i e n t o s d e l a pun ta

Cuando s e usa e s t e d i s p o s i t i v o , l a c a r g a s e t r a n s m i t e con una p i e z a de a c e r o , con l a misma forma de l a s e c c i ó n t r a n s v e r s a l d e l p i l o t e , p r o v i s t a d e r a n u r a s que pe rmi tan e ! paso d e l s o p o r t e d e l micrómetro y h a c e r l a s l e c t u r a s a d i s t a n c i a . E l conducto l o n g i t - d i n a l puede h a c e r s e colocando un tubo de p l á s t i c o d u r a n t e l a f a b r i c a c i ó n d e l p i l o t e o p i l a . La v e n t a j a p r i n c i p a l de e s t e d i s p o s i t i v o e s s u f a c i l i d a d de i n s t a l a c i ó n , que £ 2 vorece s u u t i l i z a c i ó n en l a mayoría de l a s p r u e b a s convenc iona les .

d ) D e La d i o t n í b u c i b n d e e o d u e n z a o . Se puede r e q u e r i r l a de te rminac ión de l o s e s f u e r z o s a l o l a r g o d e l p i l o t e en e l c a s o de c imen tac iones de e s t r u c t u r a s i m p o r t a n t e s o cuando e l número de p i l o t e s e s muy g rande . E s t a s iuedic iones s e e f e c t ú a n con c e l d a s de c a r g a axi3.l co locadas a d i s t i n t a s p r o f u n d i d a d e s ; en t o d o s l o s c a s o s , l a s c e l d a s deben cumpl i r con l o s i g u i e n t e :

- No debe a f e c t a r e l c ~ m p o r t a r r ~ i e n t o mecánico d e l p i l o t e o p i l a ; e s d e c i r , l a s c a r a c t e r í c t i c a s d e e s f u e r z o y deformación d e l e l emento d e prueba deben s e r s i m i l a r e s a l a s de un p i l o t e o p i l a no ins t rumentado

- Debe medir l a s c a r g a s con una p r e c i s i ó n d e l 2 % dc l a c a r g a ú l t i m a c a l c u l a d a - E l func ionamien to , l a p r e c i s i ó n y e l cehc, d e l a c e l d a no deben a f e c t a r s e con l o s e s f u e r

zos i n d u c i d o s d u r a n t e e l manejo y l a h inca d e l p i l o t e o l a f a b r i c a c i ó n de l a p i l a - El cehu d e l a c e l d a debe mantenerse e s t a b l e con e l t iempo; e s t o e s p a r t i c u l a r m e n t e i n

p o r t a n t e p a r a e f e c t u a r mediciones a l a r g o p l a z o - La capac idad de c a r g a de l a c e l d a debe s e r s i m i l a r a l n i v e l máximo de c a r g a p r e v i s t o ,

p a r a o b t e n e r l a mayor p r e c i s i ó n p o s i b l e .

LOS d i s p o s i t i v o s más u s u a l e s s e muest ran esguemát icamentc e n l a f i g s . > ( . A c a n t i n u o c i ó n s e d e s c r i b e brevemente s u func ionamien to y s e comentan s u s c a r a c t e r í s t i c a s y ven ta j a s más i m p o r t a n t e s .

Tubo de a l i v i a .

Celda formada por dos 14

Diafragnz- . ..- _ Generalmente s e u t i l i z a en p i l a s ; e s d e bajo cos to y su ceno permanece mds

Tubo de ll.nadoL__ tiempo e s t a b l e .

La celda c o n s i s t e de un Usualmente s e i n s t a l a en p i l o t e s ; debe con ta r con un recubrimiento p ro tec to r . que además dé continuidad a l p i l o t e . Permite determinar l o s esfuerzos inducidos duran te e l manejo e hincado.

F ig . 5 - 2 6 D i s p o s i t i v o s p a r a d e t e r m i n a r l a d i s t r i b u c i ó n d e e s f u e r z o s

L~ ceLda /~ idn¿¿uPica de c a r g a o g a t o p l a n o e s t á formada por l áminas d e l g a d a s de a c e r o s o l d a d a s p e r i m e t r a l m e n t e ; Su i n t e r i o r e s t á l l e n o d e a c e i t e que t r a n s m i t e s u p r e s i ó n a un d ia f ragma de i n t e r f a s e ; l a p r e s i ó n d e l a c e i t e s e g e n e r a p o r l a c a r g a s o p o r t a d a p o r l a s l áminas ( f i g 5 . 2 6 - 1 ) . P a r a d e t e r m i n a r l a c a r g a a p l i c a d a , s e i n y e c t a a i r e a l d i a

.- fraqma; cuando se iq l i a l a 1.3 p r e s i ó n en si~'; :ion <:a ra s :;e ;irlvi.urLe sa.1 i<id dc, a i r e p o r el. t u b o d e a l i v i o ; e11 e s e I!lUriieKltu se :tiicic 1.a prcuiór i coii un i:iun6ir:iiLrc!. !_:?.!ir i . c , l r l , i q ~ r i c > r ; i l -- mente s e u t i l i z a en p i l a s : s e c o l o c a a n t e s de l c o l a d o d e l ( ? l emen to , de jdndo e n :;u ! > ~ s i - c i ó n l o s d u c t o s l o n g i t u d i n a l e s p a r a l a i n y e c c i ó n d e l a i r e .

Las v e n t a j a s p r i n c i p a l e s de l a c e l d a h i d r á u l i c a s o n s u b a ~ o c o s t o y l a ciay«r e c t a b i 1 . i - dad de s u cefi.0 con e l t i empo .

La cckda e t e c t n 6 n i c a d e c a r g a usua lmen te s e i n s t a l a en p i l o t e s ; c o n s i s t e d e un c i i i n u r o c o r t o de a c e r o con p l a c a s s o l d a d a s en s u s e x t r e m o s , l a s c u a l e s t i e n e n s o l d a d o s t ramos d e v a r i l l a s d e a n c l a j e p a r a i n t e g r a r l a c e l d a a l c u e r p o d e l p i l o t e , que a c t ú a como un t ramo de é l . E l c i l i n d r o s e i n s t r u m e n t a con a e f o r m í m e t r o s e l é c t r i c o s ( ~ t r i c t i l i q c c g c 5 ) , d e p r e f e r e n c i a a n t e s de l a f a b r i c a c i ó n d e l p i l o t e . E l d i á m e t r o y e s p e s o r d e l tubo s e e l i g e n d e acue rdo a l a c a p a c i d a d d e c a r g a que s o p o r t a r á l a c e l d a , t e n i e n d o en c u e n t a que l o s e s f u e r z o s de h i n c a d o son mayores a l o s d e t r a b a j o .

En l a f i g 5.26-2 s e m u e s t r a una s o l u c i ó n p a r a e s t a s c e l d a s , l a c u a l ha demostrado s e r c o n f i a b l e ( r e f 5 . 7 ) ; n ó t e s e que l a p r o t e c c i ó n 6 e l a c e l d a y l a c o n t i n u i d a d d e l p l l o t e s e han l o g r a d o con un r e c u b r i m i e n t o de a s f a l t o . La c a l i b r a c i ó n d e l a s c e l d a s debe r e - l i z a r s e i n c l u y e n d o e l r e c u b r i m i e n t o p r o t e c t o r .

La v e n t a j a más i m p o r t a n t e d e l a c e l d a e l e c t r ó n i c a e s que p e r m i t e d e t e r m i n a r l o s e s f u e r --

zos i n d u c i d o s d u r a n t e e l manejo e h incado d e l s i l o t e .

La p r e s e n t a c i ó n d e l o s d a t o s o b t e n i d o s d u r a n t e e l h i n c a u o d e l p i l o t e o l a f a b r i c a c i ó n de l a p i l a y l a e j e c u c i ó n de l a p rueba de c a r g a debe f a c i l i t a r s u c o r r e c t a i n t e r p r e t a c i ó n ; p a r a e l l o , conv iene u s a r g r á f i c a s donde s e r e p r e s e n t e l a s i g u i e n t e i n f o r m a c i ó n b á s i c a :

- P e n e t r a c i ó n u n número d e g o l p e s - Recuperación e l á s t i c a - Carga U6 a s e n t a m i e n t o - Carga y a s e n t a m i e n t o u4 t iempo - Carga u n a s e n t a m i e n t o d e f l u e n c i a - Número de c i c l o s V A a s e n t a m i e n t o

5 . 3 . 4 . 1 G r á f i c a d e l a p e n e t r a c i ó n un número de g o l p e s

En e s t a g r á f i c a s e p r e s e n t a l a v a r i a c i ó n con l a p r o f u n d i d a d d e l número d e g o l p e s p a r a p r o d s c i r d e 0 .2 a 1 . 0 m de p e n e t r a c i ó n ( v e r i n c i s o 5 .2 .2 .1 )de l p i l o t e , a s í como e l número d e q o l ~ e s t o t a l acumulado p a r a cada p r o f u n d i d a d . E s t a f i g u r a s e complen?enta con l a e s t r a t i g r a f í a d e t e r minada con un sondeo c e r c a n o , además de l o s c o m e n t a r i o s n e c e s a r i o s p a r a i n d i c a r c u a l q u i e r i n t e r r u p c i ó n d u r a n t e e l h i n c a d o . Un e j emplo d e e s t a g r á f i c a s e p r e s e n t a en l a f i g 5 .27 .

5 .3 .4 .2 G r á f i c a d e l a r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a

E s t a f i g u r a c o n s i s t e en l a r ep roducc ión de l a g r á f i c a de r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a o b t e n i d o en e l campo d u r a n t e e l ú l t i m o tramo de h i n c a d o ( v e r i n c i s o 5 . 2 . 2 . 2 ) , en l a que s e ag rega una t a b l a con l o s v a l o r e s promedio de l a r e c u p e r a c i ó n e l á s t i c a y l a p e n e t r a c i ó n !cn mm/qolpc) medida de l a g r á f i c a , p a r a cada una de l a s s e r i e s de 10 g o l p e s e f e c t u a d a . Como in fo rmac ión a d i c i o n a l , conv iene i n c l u i r l a l o c a l i z a c i ó n y n i v e l d e d e s p l a n t e d e l p i l o t e , además de l a marca , t i p o y c o n d i c i o n e s de o p e r a c i ó n d e l m a r t i l l o . En l a f i g 5 .28 s e p r e s e n t a un e j emplo d e l r e g i s t r o con l o s d a t o s n e c e s a r i o s .

5 .3 .4 .3 G r á f i c a c a r g a v s a s e n t a m i e n t o

En l a s p ruebas con c a r g a c o n t r o l a d a s e g r a f i c a e l a s e n t a m i e n t o siáximo que o c 7 j r r a a l a p r imera hora d e h a b e r a p l i c a d o cada n i v e l de c a r g a ( r e f 5 . 1 ) ; en l a s de a s e n t a m i e n t o c o n t r o l a d o S P hg c e l o r e c í p r o c o . En e l c a s o de p ruebas con d o s c i c l o s de c a r g a y d e s c a r g a , deben d i b u j a r s e ambos; cuando s e t r a t e d e una p rueba c í c l i c a , s e g r a f i c a e l a s e n t a m i e n t o corres!pondiente a l a c a r g a máxima d e l p r imer c i c l o de cada i n t e r v a l o cle c a r q a a p l i c a d o ( ~ ' e r f i q 5 . 1 3 ) . FII t odos l o s c a s o s s e d i b u j a también l a e t a p a de d e s c a r g a .

La g r á f i c a c a r g a UA a s e n t a m i e n t o conv iene d i b u j a r l a a una e s c a l a en que l a r e c t a r ep ; re sc i i t a t& va d e l a compres ión e l á s t i c a de una columna d e l a s mismas c a r a c t e r í s t i c a s ( 1 ~ 1 p i l o t e » p i l a ,

Ln

w

0

m

-i

OBRA: PILOTE No. 3

LOCALIZACION: Par te cent ra l d e la es t ructura

PROFUNDIDAD D E LA PUNTA. 2 6 . 3 rn

PESO DE LA MASA : 3 ton

LU Promedio p o r series de 10 golpes

RECUPERACION ELASTICA (mm /golpe) 1 1 . 0 1 1 . 0 11.0 1 1 . 5 11.0

PENETRACION (mm /golpe ) 1. 9 2 . 0 2 . 1 1.9 2 . 0

LUGAR : FECHA:

Fig 5.28 Registro de recuperación elástica

5.3.4.4 Gráfica carga y asentamiento u6 tiempo

En estas grdficas se muestra la variación con el tiempo de la carga y el asentamiento durante la prueba; se dibujan en el eje horizontal los valores del tiempo, usando una escala que npr mita representarlo con duración de la prueba en 10 cm; para las otras variables se utiliza -

la escala determinada en el inciso anterior. La presentación final de las dos 2ráficas, jun - t0 con la de carga v d asentamiento, tendra la disposición mostrada en la fig 5.30.

5.3.4.5 Gráfica carga un asentamiento de fluencia

Esta gráfica puede incluirse en los resultados de las pruebas de carga controlada con incre mentos de tiempo constantes; se dibuja con los valores de los asentamientos que se presentan en los Últimos 3 min de cada incremento de carga (considerando incrementos de tiempo de 15 min), como se ejemplifica en la fig 5.31.

Carga (ton)

100 200 3 0 0 4 0 0 o

-6 -, 6 = 2.5 P x 10 mm 10

2 0

be se ca lcu ló con:

30

E e 10000 J f C = I 4 4 0

50

6 0

7 0

PILOTE: Pre fabr icado de concre to Sección 4 5 x 4 5 cm, longi tud 8 . 0 m

FECHA DE HINCADO:

FECHA DE PRUEBA:

PERFIL ESTRATIGRAFICO : O - 1.5 m arci l la de baja compresibilidad

1 . 5 - 11.0 m grava f i n o l imosa

11.0 - 13.5 m arena media l imosa

Fig 5 . 2 9 Grdfica carga un asentamiento

5 . 3 . 4 . 6 Gráfica número de ciclos vs asentamiento

En las pruebas con carga cíclica, esta gráfica debe presentarse en lugar de las descritas en el inciso 5 . 3 . 4 . 4 . Se dibuja con los valores del asentamiento en la carga mdxima de cada ciclo en el eje vertical y el logaritmo del número de ciclos correspondiente en el eje hori zontal; un ejemplo de esta gráfica se muestra en la fig 5 . 1 5 .

La información obtenida con una prueba de carga se utiliza para interpretar dss aspectos £u; damentales:

- D e f i n i r l a c a p a c i d a d d e c a r g a d e l p i l o t e o p i l a - E v a l u a r e l p r o c e d i m i e n t o c o n s t r u c t i v o adop tado

~ ~ u f s e a n a l i z a e l p r imero d e e l l o s con d e t a l l e y d e l sequndo so lamen te e s f a c t i b l e o r ~ e n t a r s o b r e l a s o b s e r v d c i o n e s que dcbcn r c a l ~ z a r s c .

PILOTE: De madera (abeto r o j o s in c o r t e z a ) Sección circil::ir : $ 3 5 c m en l a cabeza

d 15 cm en la punto FECHA D E HINCADO:

FECHA D E P R U E B A :

- PERFIL ESTRATIGRAFICO O - 7. 5 m Arci l la l imosa

7 . 5 - 14.5 m Arci l la con lentes d e o rc i l l a l imosa -

: :.5 - 2 2 . 5 m A r c i l ! a l imosa

3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 Carga ( t o n ) 1 1 I 1 1 I

Tiempo (hr)

5 -

E Icr E - O - 0 15- .-

F i g 5 .33 G r á f i c a s c a r g a Vb a s e n t a m i e n t o y c a r g a y a s e n t g mien to vb t i empo

5 .3 .5 .1 Respues ta d e l p i l o t e o p i l a a l a c a r g a

La forma d e l a g r á f i c a c a r g a vb a s e n t a m i e n t o p e r m i t e d e f i n i r cómo e l p i l o t e o p i l a d e p rueba t r a n s m i t e s u c a r g a a l s u b s u e l o , e n t e n d i é n d o s e que puede s e r :

- Por s u p u n t a a un e s t r a t o r e s i s t e n t e profundo - 2 0 s f r i c c i ó n a l s u e l o q u e l o rodea - Por una combinación de l a s a n t e r i o r e s

E s t a in fo rmac ión s e complementa con l a g r á f i c a d e h i n c a d o d e l p i l o t e o en s u c a s o con l a des c r i p c i ó n d e l a p e r f o r a c i ó n n e c e s a r i a , a s f como l o s d a t o s g e o t é c n i c o s o b t e n i d o s .

En l a f i g 5.32 s e mues t r a l a forma d e g r á f i c a s t f p i c a s ( r e £ 5 . 2 ) , además d e l a r e c t a r e p r e s e q t a t i v a d e l a compres ión e l á s t i c a 6 v ( v e r i n c i s o 5 . 3 . 4 . 3 ) como complemento. A c o n t i n u a c i ó n s e d e s c r i b e n l a s c a r a c t e r l s t i c a s e s e n c i a l e s d e l a s g r á f i c a s .

a ) C i m c n t a c i u n ~ s d ~ p u n t a . Se p r e s e n t a n cuando l a c a r g a impuesta l a r e s i s t e un e s t r a t o p ro fundo s i n que s e a l c a n c e l a f a l l a ; l a g r á f i c a r e s u l t a n t e (P) aueda p o r encima de 6?, y a que e l s u e l o que rodea a l p i l o t e o p i l a t i e n e una pequeña c o n t r i b u c i C n en s o p o r t a r l a c a r g a .

b ) Cimen tac i uneb de 6 k L c c i B n . Se o b t i e n e n cuando e l s u e l o que rodea a l f u s t e d e l p i l o t e 0 p i l a s o p o r t a l a c a r g a ; l a g r á f i c a p r e s e n t a i n i c i a l m e n t e una e t a p a de a s e n t a m i e n t o y c a r g a c r e c i e n t e s , h a s t a l l e g a r a un pun to en que l a deformación c r e c e i n d e f i n i d a m e n t e

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Manual de Diseño y Construccion de Pilas y Pilotes