6.4 PILOTES PREFABRICADOS DE HOR- MIGÓN ARMADO
Los pilotes prefabricados de hormigón se in- troducen en el terreno mediante hinca. Se utili- za maquinaria especial, que actúa por percu- sión, mediante una maza que golpea la cabe- za del pilote o por vibración. Siempre se trata de pilotes con desplazamiento pueden ser de hormigón armado o pretensado.
6.4.1 Pilotes de hormigón pretensado
Los pilotes prefabricados de hormigón más frecuentemente utilizados son huecos con sec- ción circular y de grandes diámetros.
Se emplean generalmente en obras maríti- mas, puentes y cimientos solicitados por gran- des esfuerzos. Los primeros utilizados, (en el puente sobre el río Maracaibo), respondían a la patente Raymond (figura 6.22).
En general cada pilote está formado por ele- mentos tubulares prefabricados de hormigón de 5 m de longitud media y está armado normal- mente con cuantías pequeñas (mínimas según norma). La longitud total varía normalmente en- tre 15 y 30 m (en la central térmica de Los Ba- rrios en la Bahía de Algeciras, se han hincado pilotes de 50 m de longitud). El diámetro interior puede hallarse entre 0,6 y 0,9 m, aunque se han llegado a construir con diámetros de 2 m.
El espesor de pared es de 0,15 a 0,20 m, aunque excepcionalmente pueden alcanzar 0,25 m o más; los conductos para los cables de postesado tienen diámetros de 20 a 40 mm.
Se utiliza hormigón con resistencia caracte- rística (fck) comprendida entre 45 y 50 N/mm2 con tamaño máximo de árido de 20 mm.
El anclaje de los cables de postesado se realiza siempre por adherencia para que sea posible descabezar los pilotes que no queden
hincados en su totalidad. Con el postensado se deben producir tensiones de compresión en el hormigón, equivalentes como mínimo a 5 N/mm2 en la sección total.
La hinca se hace normalmente por golpeo, con la base abierta; para facilitar el proceso, se emplean métodos tales como la extracción de tierra y la lanza de agua; esta herramienta no debe ser utilizada en la zona de empotramien- to. El empalme de piezas está dificultado por el tamaño y la necesidad de realizarse antes de la hinca. Se puede realizar en obra, previendo el espacio necesario, o en fábrica (en este caso se añade el inconveniente del transporte).
Se necesitan grandes medios auxiliares pa- ra el izado y el hincado y un estudio muy preci- so de la obra ya que las piezas postensadas no pueden cortarse.
6.4.2 Pilotes prefabricados de hormigón armado
Los pilotes prefabricados de hormigón armado son normalmente de sección cuadrada de 30 a 50 cm de lado aunque, en ocasiones, también se fabrican hexagonales u octogonales (figura 6.23).
Figura 6.22
Pilote de hormigón pretensado tipo Raymond
Figura 6.23
Secciones de pilotes de hormigón armado
Figura 6.24 Pilote de hinca
Figura 6.25 Pilote prefabricado empalmable 30paso: 4 cm
70paso: 6 cm
60paso: 6 cm
40paso: 6 cm
Z U N C H O O 5 m m
paso: 10 cm
34
34
3DCercos dobles
2,5 cm
3DCercos dobles Cabeza
de golpeo
Junta Herkules
Azuche convencional
Cercos normales:
fyk =2400kg/cm2
φ6 a 10 cm
< 1,3 D
D
hormigón: fck≥ 40 N/mm2 armaduras: fyk= 500 N/mm2
fyk= 400 N/mmo 2
42
6Ø14
60
6Ø14
80
6Ø16
130
6Ø20 Ø pilote
(cm) barras
Pueden ser fabricados en la propia obra o en plantas de prefabricación.
De acuerdo con las técnicas de funciona- miento y puesta en obra se clasifican en dos grupos:
1. Pilotes de longitud fija.
2. Pilotes de longitud variable.
Los pilotes fabricados en obra suelen ser de longitud fija, sin posibilidad de empalme (figura 6.24). Pueden recrecerse después de la hinca con dificultad y con la exigencia del correspon- diente plazo de fraguado y endurecimiento del hormigón del recrecido. Los pilotes de longitud variable se fabrican en tramos empalmables cu- yas juntas suelen ser objeto de patente; tienen
secciones que varían entre 400 cm2 y 1.300 cm2(figura 6.27).
Se utiliza hormigón con resistencia caracte- rística igual o superior a 40 N/mm2. El recubri- miento de armaduras debe ser suficiente y con- trolado y deben utilizarse cementos especiales para resistir los agentes agresivos externos. Se suele admitir que en este tipo de pilotes, una vez hincados, el hormigón trabaje a 12,5 N/mm2 mientras que en los pilotes hormigona- dos “in situ” se considera una resistencia de cál- culo del orden de la tercera parte de la resisten- cia característica.
Las juntas de empalme, que se suelen dispo- ner cada 12 m, tienen mayor resistencia que la Figura 6.26
Hinca de un pilote prefabricado de 50 x 50 cm y 18 m de longitud
Figura 6.27
Distintos tipos de juntas entre pilotes empalmables
sección típica del pilote. El hecho de disponer las juntas a tales intervalos, se debe fundamen- talmente a que se hace posible el transporte de las piezas en camiones sin necesidad de obte- ner permisos especiales.
En España se dispone actualmente de tres tipos de juntas: Johnson, West y A.B.B. Las dos últimas permiten la instalación de un tubo de re- gistro a lo largo del eje, para controlar la verti- calidad y la inclinación de los pilotes de gran longitud.
En el extremo inferior, los pilotes están dota- dos de un azuche plano o en punta cuando se trabaja en terrenos normales. Cuando se prevé que el pilote alcanzará un substrato rocoso se dispone un azuche especial, conocido como
“punta de Oslo”, de acero de alta resistencia (figura 6.29). La hinca se completa cuando se alcanza la capa resistente prevista, o en los pi- lotes flotantes en función del rechazo definido.
Figura 6.28 Azuches para pilotes de hormigón
Figura 6.29 Azuches tipo
“punta de Oslo”
1,3 D
Planta
D
Azuche normal de hormigón en punta
Planta
D
Azuche especial para roca
6 cm 1,3 D
Azuche normal de hormigón en punta
Azuche especial para roca
6 cm
O 70 O 90 O 100
140 - 200 mm 220 - 240 mm 260 - 300 mm
200 mm480 mm
L 200 x 200 x 15 mm
2 chapas de 10 mm soldadas al alma
2 chapas de 10 mm soldadas al alma y a la varilla
O 100
En términos generales, en la actualidad, los as- pectos en los que se están produciendo mayores avances son los siguientes:
• Empleo de materiales de alta resistencia:
hormigón de fck≥ 40 N/mm2y acero de fyk
= 400 N/mm2
• Mejoras en los procesos de fabricación y curado.
• Empleo de equipos automáticos de hinca, que permiten garantizar la altura de caída y la cadencia de la hinca, con aprovecha- miento casi total de la energía.
• Empleo de equipos electrónicos analizado- res del proceso, combinados con fórmulas dinámicas.
6.4.2.1 Pilotes prefabricados empalmables tipo Herkules
Las características de este tipo de pilotes se ex- ponen en la figura 6.30. Estos datos son útiles pa- ra la confección del anteproyecto. Los parámetros pueden variarse en función de las características del terreno o del tipo de solicitación. La sección he- xagonal del pilote resiste a flexión un 10% más que una sección cuadrada de igual superficie.
Las armaduras longitudinales son de acero de límite elástico = 400 N/mm2 y el hormigón utiliza- do tiene una resistencia característica fck = 50 N/mm2. La Instrucción EHE limita la resistencia
Figura 6.30 Características de pìlotes prefabricados empalmables tipo Herkules de la empresa Kronsa
Características
Denominación Sección Volumen por metro Peso aproximado por metro Lado - Distancia entre caras Superficie desarrollada por metro
Momento de inercia mínimo Armadura
longitudinal
Armadura transversal
Peso teórico de toda la armadura Carga vertical admisible
a compresión (6º).
Distancia entre ejes de pilotes.
Acero de alta resistencia Peso teórico
medio
Espiral
Peso teórico medio
Símbolo (Unidad)
A (cm2) V (m3) P (kg) a-b (m) S (cm2) Ixk(cm4)
kp/m
kp/m
kp/m
N (kN)
d (m)
Tipo normalizado de pilote
HK-420 420 0,042
110 0,127 0,220
7.630 1,41104
614
7,25
6 a 10 cm
2,18
9,44
50
0,70
HK-800 800 0,08 210 0,175 0,304
10.530 5,13104
616
9,47
6 a 10 cm
3,00
12,47
1.000
0,90
HK-1300 1.300
0,13 340 0,224 0,387
13.420 13,55104
620
14,79
6 a 10 cm
3,90
18,69
1.600
1,20 HK-600
600 0,06 160 0,150 0,263
9.120 2,89104
614
7,25
6 a 10 cm
2,63
9,88
750
0,80
del acero para elementos que trabajan a com- presión (fyd> 400 N/mm2).
El pilote normal cuenta con un azuche de hor- migón. Para terrenos duros o con obstáculos se utiliza un azuche de tipo Oslo (figura 6.29).
Hasta los 12 m de longitud no se necesitan juntas. Se puede alcanzar cualquier profundi- dad utilizando la junta patentada tipo Hérkules.
Se pueden hincar con una inclinación de hasta 1:4 en cualquier dirección en obras nor- males. En cimentaciones con pilotes flotantes la capacidad portante de los mismos debe ser ob- jeto de un estudio específico para cada caso.
La hinca se realiza con grúas de tipo me- dio provistas de martinetes y guiaderas. Se uti- lizan equipos autónomos por lo que no son ne- cesarias prestaciones por parte del cliente; lo que les proporciona gran versatilidad.
6.4.2.2 Pilotes prefabricados empalmables tipo Terratest
Terratest S.A. fabrica en sus instalaciones pilo- tes empalmables con las siguientes características:
• Secciones cuadradas de 235 x 235 cm2; 270 x 270 cm2y 300 x 300 cm2.
• Hormigón fabricado con cemento resistente a los sulfatos - CEM III/B.42.5/SR. Con re- sistencia característica fck= 45 N/mm2
• Acero en armaduras con límite elástico fyk = 400 N/mm2, excepcionalmente fyk = 600 N/mm2.
• La armadura longitudinal está fomada por 4 u 8 barras dependiendo de la sección y las exigencias.
• La armadura transversal está formada por una espiral de directriz cuadrada de 16 cm de peso, que se reduce a 8 cm en los extremos.
• Las cargas estructurales sobre cada elemen- to son las que se indican en la figura 6.33
• Se pueden hincar con inclinación de 1:3, aunque se recomienda no pasar de 1:4 Chapa metálica
Poliestireno Roble
Gancho de izado
Empaquetadura o galleta de fibra plastificada
Sombrerete
Pilote
Figura 6.31 Sombrerete de protección de la cabeza de un pilote
Figura 6.32 Pilotes prefabricados tipo Terratest. Aspecto de las juntas.
(aproximadamente 15º con la vertical).
• La resistencia a flexión varía entre 15 y 80 kN x m, según el tipo de pilote y la carga vertical. Los esfuerzos de flexión deben re- ducirse al mínimo. Si los momentos son ma- yores se deben utilizar dos o varios pilotes o resistirlos usando vigas centradoras.
• Las distancias mínimas recomendables en- tre pilotes son las siguientes:
T.235 : 0,70 m T.270 : 0,90 m T.300 : 1,10 m
Estas distancias deben considerarse tanto en encepados comunes como entre pilotes próximos de diferentes pilares.
• Para pilotes de longitud variable se utiliza la junta ABB, uniendo piezas de hasta 12 m.
• La hinca se realiza mediante máquinas do- tadas con martillo diesel o maza de caída libre de 30 a 40 kN con altura de caída de 0,5 a 1 m.
Los equipos de hinca están montados sobre excavadoras de tipo medio que permiten un fá- cil manejo en obra. No se necesitan servicios auxiliares de agua, electricidad, ni retirada de lodos.
Durante la hinca se puede comprobar el comportamiento del pilote con un “analizador electrónico de hinca”. Se determina la “resisten- cia final”, midiendo la penetración con una se- rie de diez golpes. Esta debe ser igual o menor al índice de “rechazo” obtenido mediante la fór- mula dinámica de hinca utilizada en el cálculo, que debe figurar en el Pliego de Prescripciones Técnicas.
A modo de conclusión puede decirse que los pilotes prefabricados de hormigón armado pre- sentan las siguientes características:
1. En el proceso de hinca algunos se rompen, siendo difícil la reparación o el empalme.
2. Cuando los pilotes de longitud fija no al- canzan el estrato resistente (no se produce
rechazo) el recrecido es complicado.
3. En ocasiones se producen rechazos porque aparece un obstáculo con una longitud pe- queña de hinca.
4. Durante la hinca se producen ruidos y vibra- ciones que pueden afectar a edificios conti- guos, lo que hace prácticamente imposible su utilización dentro de nucleos urbanos.
5. No pueden hincarse pilotes de secciones grandes. Raras veces se superan los 1.600 cm2.
Figura 6.34 Hinca de pilotes prefabricados Terratest Tipo
T.235 T.270 T.300
Carga recomendable
600 kN 850 kN 1.050 kN Carga
máxima
650 kN 900 kN 1.120 kN
Figura 6.33 Características de los pilotes prefabricados empalmables tipo Terratest
6.5 PILOTES "IN SITU" DE HORMIGÓN ARMADO CON DESPLAZAMIENTO En España este tipo de pilote se utiliza cada vez menos. No obstante el más utilizado ha sido el "pilote de desplazamiento”, con tapón de gra- va y entubado recuperable. Es un pilote circular con entubado de chapa de espesor mínimo 2 cm. Estos pilotes tienen las características que se exponen en la figura 6.38.
En el procedimiento Franki se realizan este mismo tipo de pilotes, con los mismos diámetros de perforación, aunque varían las armaduras:
6. Los pilotes de una pieza no suelen sobrepa- sar la longitud de 17 m.
7. Al fabricarse todos los pilotes con la misma longitud, ocurre a menudo que se alcanza el rechazo sin completar la hinca, por lo que se debe romper la longitud excedida su- poniendo un aumento de coste de fabrica- ción y demolición de la parte sobrante.
8. Los armados y secciones obedecen en mu- chas ocasiones a los esfuerzos de izado, transporte y manipulación. La sección y ar- mado para resistir estos esfuerzos es mayor y distinta que la necesaria para la carga de trabajo (figura 6.35).
Figura 6.35 Esfuerzos durante el izado de un pilote
L/3
2L/3 M = 0,056PLmáx 2
0,60L
0,20L
0,20L M = 0,024PLmáx 2
L M = =0,125PLmáx PL2
8
2
P= Peso del pilote (kp/m)
Figura 6.36 Hinca de un pilote de hormigón prefabricado
6 Ø 12 para pilotes de 357 - 400 y 436 - 500 6 Ø 16 para pilotes de 500 - 550 y 560 - 600 La armadura transversal es igual para todos los tipos: Ø 8 a 20 cm. El hormigón de consistencia plástica o seca. Se exigía un asiento en el cono de Abrams inferior a 5, tamaño máximo de árido infe- rior a 25 mm y dosificación mínima de 250 kg de cemento/m3. El recubrimiento mínimo de las arma- duras era de 40 mm.
Figura 6.37 Pilote "in situ", con
desplazamiento, con azuche
Maza
Cabezal
Tubería Recuperable
Azuche
D
D
> 4 cm
Hormigón
Armaduras:
cercos O 6 a 20 cm.
Azuche 5 cm
> D
> 50 cm
6.6 PILOTES DE HORMIGÓN ARMADO CON EXTRACCIÓN
Se consideran en este apartado los pilotes moldeados en el terreno mediante perforación y otros métodos de excavacion, configurados como elementos estructurales para transmisión de cargas.
Atendiendo a la forma de la sección trans- versal se consideran dos tipos:
• Pilotes circulares (figura 6.41).
hormigón: fck=25 N/mm2 Cono: 10 a 15 cm armaduras fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
30
5Ø12 35
5Ø12 45
6Ø12 55
7Ø12 65
6Ø14 Ø pilote (cm)
barras
D
> 4 cm
Hormigón
Armaduras:
cercos O 6 a 20 cm 5 cm
> D
> 50 cm
D
3 D Maza
Tubería recuperable
Tapón
Figura 6.38 Pilote "in situ", con desplazamiento, con tapón de gravas
Figura 6.39 Proceso de ejecución de los pilotes tipo Franki
hormigón: fck=25 N/mm2 cono: tapón 0, resto 1 a 5 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
30
5Ø12 35
5Ø12 45
6Ø12 55
7Ø12 65
6Ø14 Ø pilote (cm)
barras
• "Barretes" o minipantallas, en las que la sec- ción adopta diferentes formas: rectangula- res, cruciformes, en T, L, etc. (figura 6.42).
El fuste puede ejecutarse con sección transver- sal uniforme; fuste recto; fuste ensanchado o de ba- se ensanchada (figura 6.43).
Deben cumplir los siguientes requisitos :
• Diámetro del fuste comprendido entre 0,30 y 2,50 m.
• Dimensión mínima para pilote - barrete, 0,4 m.
• Inclinación no menor de 4:1 con la hori- zontal (figura 6.45).
• Ensanchamiento de la base o el fuste con sección no superior a 10 m2. Los elementos pueden trabajar aislados, formando grupos y configurando pantallas (fi- guras 6.44 y 6.46 en páginas siguientes).
La perforacion puede realizarse de forma contínua, o discontínua, (helice, cuchara, tré- pano, etc...) utilizando elementos de conten- ción para estabilizar las paredes cuando el
proceso de ejecución permita una forma geo- métrica definida.
El elemento configurado puede ser de:
• Hormigón en masa.
• Hormigón armado normal.
• Hormigón armado con armadura especial, tubos de acero, perfiles, elementos diversos o fibras de acero.
• Hormigón prefabricado, hormigón pretensado o tubos de acero en los que el espacio anular entre la pieza introducida y el terreno es relle- nado con hormigón, lechada de cemento o lechada de bentonita-cemento (figura 6.47).
Figura 6.41 Limitación de dimensiones en pilotes perforados circulares
Figura 6.42 Formas de pilotes
"barretes".
Dimensiones Figura 6.40
Pilotes de desplazamiento,apisonados,con tubería de revestimiento recuperable. Procedimiento Franki
E1
L2
E2 L1
E1
L2
E2 L1
L
L
E 0,4 m1 L /E 6/11 1
A 10 m2
0,3 m D 2,5 m
D
6.6.1.1 Hormigón
Deberán poseer las siguientes características:
• Alta plasticidad y cohesión.
• Fluidez.
• Capacidad de autocompactación.
• Trabajabilidad suficiente, para facilitar el 6.6.1 Materiales utilizados en pilotes
perforados
Con respecto a los materiales que componen los elementos que se están estudiando, se indican en este apartado las especificaciones que se consi- deran de interés.
Figura 6.43 Pilotes de fuste recto, base ensanchada y fuste ensanchado
Figura 6.45 Definición del concepto de “inclinación”de un pilote
Figura 6.44 Grupos de pilotes
Figura 6.46 Pantallas de pilotes
n n
1 n
1
n 1
1
D DB DB
DS DS DS
DE
D < 3 DB S A < 9 AB S
D < 2 DE S A < 2 AE S
Suelos cohesivos: n > 1,5
Suelos no cohesivos: n > 3,0
As As As
Ab
Ab Ae
n 4 n
1
D
a a1
a2
D
a D
a D
pantalla de pilotes secantes:
a
s p s p s
D
pantalla de pilotes tangentes:
pantalla de pilotes muy espaciados:
p: pilotes primarios s: pilotes secundarios
a = D a < D
a > D r: revestimiento
r r
proceso de vertido, y, en su caso, la retira- da de entubados recuperables.
Las dosificaciones del hormigón se indican en la figura 6.48.
La resistencia de proyecto del hormigón se fija- ba entre 20 y 35 N/mm2, y debía cumplir:
C16≤ fck≤ 30 con probeta cilíndrica.
C20≤ fck≤ 35 con probeta cúbica.
Figura 6.47 Pilotes perforados circulares
Perforado con hormigón en masa
D D
Perforado con hormigón armado
D
Perforado armado con perfil laminado
D
Perforado con tubo de acero
D
Lechada de hormigón o cemento, en masa o armada.
D D
Encamisado
provisional Perforación
no encamisada
D
Lechada de hormigón o cemento, en masa o armada.
Con tubo estructural de acero
D D
Encamisado
provisional Perforación
no encamisada
Con elemento portante prefabricado de hormigón
Tipo de colocación
Colocación en seco
Colocación en presencia de agua
•Relación agua/cemento < 0,6
•Contenido de finos < 550 kg/m3 Contenido de cemento
(kg/m3)
> 325
> 375 Figura 6.48 Dosificación de hormigón para pilotes perforados
6.6.1.2 Armaduras
Cuando se emplea como estabilizante una sus- pensión de bentonita, arcilla, o polímero, deben utilizarse exclusivamente armaduras construídas con redondos de acero corrugado.
La cuantía mínima de armadura longitudinal es- tá relacionada con la sección transversal del pilote.
La figura 6.49 refleja los valores recomendados a este respecto.
La armadura mínima longitudinal estará forma- da por 5 Ø 12 mm con separación < 200 mm.
La distancia minima entre barras será igual al mayor de los siguientes valores:
• 1,5 veces el tamaño máximo de áridos.
• Diametro máximo de la barra longitudinal.
La distancia libre entre barras, o grupos de ba- rras, en una hilada, podrá reducirse al triple del
Clase(2)
F2
F3
F4
Valor mesa de sacudida(1)
(mm) 350
420
290 410
480
600
Clase(2)
S2
S3
S4
Valor cono Abrams(1)
(mm)
Condiciones típicas de utilización
• Perforaciones en seco no revestidas o con revestimiento permanente, de diámetro 600 mm o superior
• Cota de hormigonado resulta por debajo de un entuba- do provisional
• Armadura muy espaciada, amplio espacio para la libre circulación
• Armadura poco espaciada
• Cota de descabezado dentro de un entubado provisional
• Cuando la perforación es en seco y su diámetro inferior a 600 mm
• Cuando el hormigón se coloca en presencia de agua mediante tremie o mediante bombeo
(1) Los valores medidos en mesa de sacudida o en cono de Abrams deben redondearse por defecto cada 10 mm.
(2) Las clases S y F corresponden a la clasificación del hormigón en función del método de ensayo de consistencia.:
• S.- Ensayo de asiento en el cono en mm. según ISO 4.109. Se redondea a fracción más próxima a 10 mm.
• F.- Ensayo de la mesa de escurrimiento según ISO 9.812.
50
100
160 90
150
210
Figura 6.50 Características del hormigón para pilotes perforados
Area total de la sección transversal del pilote
Ac
Ac ≤ 0,5 m2 0,5 m2 < Ac ≤ 1 m2
Ac > 1,0 m2
Area de la armadura longitudinal
As
As ≥ 5 x 10–3 x Ac
As > 25 m2
As ≥ 2,5 x 10–3 x Ac
Figura 6.49 Armadura longitudinal mínima
La nueva instrucción de hormigón estructural, EHE, exige un valor de fck≥ 25 N/mm2.
La consistencia del hormigón debe alcanzar valores diferentes atendiendo a las condiciones de uso, tal y como se indica en la figura 6.50.
Se puede utilizar hormigón de alta resistencia (C40 a C50) siempre que se especifique en el pro- yecto y sea compatible con las características del terreno y el proceso de ejecución.
por socavación del terreno. Éste riesgo es superior en terrenos limosos, granulares y cohesivos blandos.
• Daños al hormigón fresco de los pilotes eje- cutados recientemente en el entorno.
• Coqueras en el fuste durante el hormigona- do.
• Lavado del hormigón y arrastre de cemento y finos.
Los medios más comunes para evitar o reducir estos riesgos y contener la perforación son los si- guientes:
• Entubación.
• Utilización de lodos de contención.
• Perforación con herramientas capaces de contener el terreno, como las barrenas contí- nuas.
• Mantener las aletas de la hélice rellenas de terreno.
diametro de la barra o del diametro equivalente del grupo de barra.
Si se hormigona bajo el agua la separación entre barras ó grupos de barras longitudinales será 100 mm.
La armadura transversal puede estar formada por estribos, cercos, armadura helicoidal o malla electrosoldada según se especifica en la figura 6.51.
El recubrimiento normal o mínimo de las arma- duras está relacionado con el diámetro del pilote, de modo que sigue las siguientes equivalencias.
Ø pilote > 0,6 m: recubrimiento = 60 mm Ø pilote ≤ 0,6 m: recubrimiento = 50 mm El recubrimiento se incrementará a 75 mm en los siguientes casos:
• Terreno blando y ejecución sin entubado.
• Presencia de agua, con áridos de tamaño máximo 32 mm.
• Colocación de la armadura después de ver- tido el hormigón.
• Superficies irregulares de las paredes de la perforación.
• Cuando la técnica utilizada sea la de entu- bado o con revestimiento no recuperable, el recubrimiento del hormigón puede reducirse hasta 40 mm.
6.6.2 Ejecución
La ejecución de los pilotes perforados en un medio cuyo conocimiento no es cierto conlleva una serie de riesgos relacionados con la presencia de agua incontrolada y del propio terreno.
Como consecuencia pueden producirse daños de los tipos siguientes:
• Hundimiento, alteración o inestabilidad del terreno resistente o del circundante.
• Pérdida de capacidad portante de cimenta- ciones próximas situadas a un nivel superior,
Figura 6.51 Diámetro mínimo recomendado para la armadura transversal
Figura 6.52
Cuchara rotatoria. Entubado con virola de corte Cuerpo
Palanca de apertura
Tapa Barra
Azuche Estribos, cercos o
armadura helicoidal
Ø > 6 mm y Ø ≥ 1/4 Ømaxde los
redondos longitudinales
Mallazo electrosoldado
> 5 mm
Figura 6.53 Cuchara de almeja
Figura 6.54 Hélice
Cuerpo
Valvas Poleas Suspensión
Aleta
Borde cortante Paso
Eje
Azuche
6.6.2.1 Perforación continua y discontinua La perforación puede ser continua o disconti- nua dependiendo de las herramientas utilizadas en la ejecución.
Las herramientas que habitualmente se emple- an para la perforación discontinua son:
• Cuchara rotatoria (figura 6.52): accionado por Kelly para perforación giratoria disconti- nua. Usualmente equipada con hojas o dientes de corte y dotada de charnelas de fondo para retener el material excavado.
• Cuchara de almeja (figura 6.53): con dos o más para retirada discontinua del terreno o detritos de una perforación.
• Hélices (figura 6.54): compuesta por un eje, aletas helicoidales y borde o bordes cortan- tes, para perforación discontinua (acciona- da por Kelly) o continua (hélice continua).
• Trépano (figura 6.55): útil para romper obs- taculos en la perforación de un pilote o pa- ra empotrar un pilote en un terreno duro o en roca.
Cuerpo
Dientes
Figura 6.56
Perforación con barrena continua
Figura 6.55 Trépano.
Perforación de un pilote de 150 cm de diámetro con entubación recuperable
Figura 6.57 Perforación por circulación directa
Figura 6.58 Perforación por circulación inversa Entubado / emboquillado
Tren de perforación
Corona Cabeza de
inyección
Desde bomba de lodo
Balsa de lodo Sedimentos
Entubado / emboquillado
Corona Cabeza de
inyección
Balsa de lodo Alimentación
de aire
Manguera de evacuación
Sedimentos
Válvula de entrada de aire
Para perforación continua se utilizan las si- guientes:
• Barrena contínua (figura 6.56).
• Herramientas de rotación.
• Herramientas de rotación y percusión; combi- nadas con técnicas de barrenado o lavado para retirada de terreno (figuras 6.57 y 6.58).
6.6.2.2 Perforación entubada
Los pilotes con inclinación se entubarán, a me- nos que se demuestre que la perforación no entu- bada es estable.
Cuando se utilicen entubamientos, la virola de corte situada en el pie del entubado será la míni- ma posible, aunque de entidad suficiente para ga- rantizar una segura colocación y extracción del mismo (figura 6.61).
Cuando la perforación se realice en niveles inferiores al freático se producirá dentro del entu- bado una presión no inferior a la de dicho nivel por medio de agua o de un lodo adecuado, que se mantendrá hasta que el pilote haya sido hor- migonado. En terrenos inestables el entubado se hincará antes de realizar la perforación.
6.6.2.3 Perforación contenida mediante lodos La boca de la excavación se protegerá me- diante emboquillado o murete-guía con el objeto de guiar las herramientas de la perforación, prote- ger la perforación contra el desplome de terrenos sueltos, y garantizar la seguridad del personal de la obra.
Durante la perforación y el vertido del hormi- gón se mantendrá en todo momento el nivel del
lodo de contención dentro del entubado y del emboquillado ó murete-guía: 1,5 m como míni- mo por encima de la cota del nivel freático en secciones circulares, y 1,0 m en perforaciones tipo "barrete", para eliminar la subpresión origi- nada por el nivel freático y mejorar en un caso la contención y en el hormigonado la auto com- pactación.
6.6.2.4 Perforación con hélice continua La perforación con hélice continua o barrena continua exige que las aletas estén llenas de terre- no en todo momento. La inclinación del pilote será inferior a 6° ( n < 10).
Figura 6.60
Colocación de camisa perdida
Entubado
(provisional/permanente) Diámetro del fuste
Virola de corte Junta
Figura 6.61
Entubado con corona inferior reforzada Figura 6.59
Excavación para la ejecución de pilotes perforados con entubación metálica recuperable
D
D
> 4 cm
Hormigón
Armaduras:
cercos O 6 a 20 cm o O 8 a 25 cm 5 cm
> D
> 50 cm
Tubería recuperable
Cuchara
Figura 6.62 Pilotes perforados con entubación recuperable
hormigón: fck=25 N/mm2 cono: 10 a 15 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura6 m ó 9 Ø
45
6Ø12 55
7Ø12 65
6Ø14 85
7Ø16 100
9Ø16 Ø pilote
(cm) barras
125
10Ø20
D
D
> 4 cm
Hormigón
Armaduras:
cercos O 6 a 20 cm o O 8 a 25 cm 5 cm
> D
> 50 cm
Cuchara
Entubación perdida
Figura 6.63 Pilotes perforados con camisa perdida hormigón: fck=25 N/mm2
cono: 10 a 15 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
45
6Ø12 55
7Ø12 65
6Ø14 85
7Ø16 100
9Ø16 Ø pilote
(cm) barras
125
10Ø20
D
> 4 cm
Hormigón
Armaduras cercos:
O 6 a 20 cm o O 8 a 25 cm 5 cm
> D
> 50 cm
D
Hormigón Tubería de hormigonado
Lodos
4,00 m
Figura 6.64 Pilotes perforados mediante lodos
hormigón: fck=25 N/mm2 cono: 16 a 20 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
45
6Ø12 55
7Ø12 65
6Ø14 85
7Ø16 100
9Ø16 Ø pilote
(cm) barras
125
10Ø20
D D
5-6 cm
Armaduras cercos:
O 6 a 20 cm 5 cm
> D
> 50 cm
Mortero o microhormigón Barrena
Tubo para inyección
Mortero o microhormigón
Figura 6.65 Pilotes perforados con barrena continua hormigón: fck=25 N/mm2
cono: 22 a 28 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
35
5Ø12
45
6Ø12
55
7Ø12
65
6Ø14 Ø pilote
(cm) barras
6.6.2.5 Perforación no entubada
Se puede prescindir de medidas de contención de las paredes de perforación en terrenos estables y no susceptibles de hundimiento.
La boca de la perforación se protegerá con emboqui- llado excepto en terrenos firmes y con diámetro D < 0,6 m.
No se deben realizar perforaciones sin entuba- miento si la inclinación de la bisectriz es tal que n
≤ 15 (véase la figura 6.45) El control de la ejecución de los pilotes incluirá
las siguientes tareas:
• Registro en tiempo real de la perforación, del proceso rotación-penetración y del hormigonado.
• Control de la continuidad del pilote.
• Control continuo del consumo de hor- migón.
• Control de la presión de hormigonado.
D
D
Hormigón
Armaduras cercos:
O 6 a 20 cm 5 cm
> D
> 50 cm
Hélice
Figura 6.66 Pilotes ejecutados sin contención de la perforación
hormigón: fck=25 N/mm2 cono: 22 a 28 cm armaduras: fyk=400 N/mm2 longitud mínima armadura 6 m ó 9 Ø
35
5Ø12
45
6Ø12
55
7Ø12
65
6Ø14 Ø pilote
