calculo de pilotes

99

CAPITULO 3

DISEÑO Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS

3.1 DISEÑO TIPO DE PILOTES

Para el diseño tipo de pilotes, se ha basado la investigación en los resultados de laboratorio

proporcionados por ICIA S.A. de C.V. (Anexo N-2), encontrándose como la zona 1,

ubicada en El Centro de Gobierno, como la que reúne las condiciones más desfavorables y

en consecuencia el uso de pilotaje para la construcción de un edificio de cuatro o más

niveles. Al mismo tiempo se realizarán dos diseños adicionales, los cuales se realizarán en

la zonas 2 y 3, conforme a los ensayos recopilados en el Departamento de Ingeniería de la

Alcaldía Municipal de San Miguel.

3.1.1 RESISTENCIA DEL PILOTE

En los datos obtenidos mediante los sondeos de penetración estándar para la zona 1,

encontramos la presencia de material arcilloso en los distintos estratos, por lo que, de

acuerdo a esas condiciones, procederemos al cálculo de la resistencia por punta del pilote,

según Meyerhof (1976, presenta la ecuación en forma matemática análoga a la de Terzaghi,

a partir de un mecanismo de falla distinto. La diferencia radica principalmente en el cálculo

de los factores de seguridad):

EJEMPLO PARA LA ZONA 1: Se utiliza la fórmula de resistencia de la punta del pilote, asumiendo que el pilote colado in

situ tiene un funcionamiento similar, ya que se apoya sobre un suelo firme.

De la Ecuación Meyerhof, Capítulo 2, pág. 62, tenemos:

Qp = Ap (cNc* + q´Nq*)

100

donde: Qp: resistencia de la punta Ap: área de la punta del pilote

c: cohesión del suelo que soporta la punta del pilote q´: esfuerzo vertical efectivo a nivel de la punta del pilote

Nc*, Nq*: factores de capacidad de carga

Datos:

• En el estudio de suelos ICIA S.A. DE C.V. (Anexo N-2), se recomienda el diámetro

del pilote igual a 30 cms, por lo que:

D = 0.30 m, diámetro del pilote

• Cálculo de área del pilote:

Ap = πD²/4

Donde:

Ap = área del pilote

π = 3.1416

D = diámetro del pilote = 0.30 m

Sustituyendo en ecuación:

Ap = 3.1416 (0.30m)² / 4 = 0.0706 m²

• Cálculo de la cohesión, de acuerdo a la fórmula empírica utilizada por los

laboratorios nacionales basada en los ensayos y experiencias realizadas en el país.

c = Qu / 2

Donde:

c = cohesión del suelo

Qu = 5 kg/cm², capacidad última de carga del suelo donde se apoyará el pilote. (Ver tabla

2.0, pág. 98, sondeo S-2)

Sustituyendo en ecuación tenemos:

c = 5 kg/cm² / 2 = 25,000 kg/m²

101

• Para el cálculo del ángulo de fricción interna del suelo, se utilizan los valores

propuestos para arcillas en condiciones consolidadas (ver tabla 1.3, pág. 28).

Ø = 30°

• Los factores de seguridad de carga de Meyerhof, han sido tomados de acuerdo al

ángulo de fricción interna del suelo y son adimensionales, por lo que se tiene (ver

tabla 1.10, pág. 62):

Nc* = 30.14

Nq* = 18.40

• La profundidad de desplante ó longitud del pilote Df, fue recomendada por el

laboratorio de suelos, basados en la capacidad del suelo a esa profundidad y los

resultados N de penetración estándar:

Df = 4.0 m

• Otro dato a tener en cuenta es el peso volumétrico del material (γ), para este caso se

ha obtenido el dato según la tabla 1.4, pág. 33, arcillas firmes o consolidadas, por lo

tanto tenemos:

γ = 1,700 kg/m³

• Para obtener el esfuerzo vertical en la punta del pilote, se calcula multiplicando la

longitud del pilote por el peso volumétrico de la arcilla consolidada a esa

profundidad:

q´ = Df . γ

Donde:

q´= esfuerzo vertical efectivo a nivel de la punta del pilote

Df = profundidad de desplante o longitud del pilote

γ = peso volumétrico del material


q´ = 4.0 x 1,700 = 6,800 kg/m²

102

• Como factor de seguridad para el empleo de pilotes, se han seguido los lineamientos

referenciados en el Manual de Cimentaciones Profundas de la Sociedad Mexicana

de Mecánica de Suelos, el cual sugiere utilizar el valor 3, para condiciones normales

de servicio (ver pág. 64) :

FS = 3.0

Sustituyendo los datos anteriores en la ecuación de Meyerhof, tenemos:

Qp = 0.0706 m² (25,000 kg/m² (30.14) + 6,800 kg/m² (18.40))

= 0.0706 m² (753,500 kg/m² + 125,120 kg/m²)

= 0.0706 m² (878,620 kg/m²)

Qp = 62,030.57 kg

Teniendo la capacidad de carga del pilote, procedemos al cálculo de su capacidad admisible

de carga:

Qadm = Qp/ FS

Donde:

Qadm = capacidad de carga admisible

Qp = capacidad de carga del pilote

FS = factor de seguridad


Qadm = 62,030.57 kg / 3 = 20,676.80 kg

Qadm del laboratorio = 20.0 Ton ó 20,000 kg (ver Anexo N-2)

103

3.1.1.1 CONSIDERACIONES DE DISEÑO EN EL ESFUERZO CORTANTE

ENTRE EL GRUPO DE PILOTES Y LA ZAPATA.

Los pilotes se distribuyen generalmente bajo las zapatas en grupos, uno bajo cada columna.

El grupo se corona con una zapata de distribución, el cual distribuye la carga de la columna

a todos los pilotes del grupo. Esta interacción de pilotes, son en muchos aspectos similares

a las zapatas sobre el suelo, excepto por dos características: la primera, que las reacciones

en la zapata actúan como cargas concentradas sobre los pilotes individuales, en vez de

hacerlo como presiones distribuidas. La segunda, si el total de todas las reacciones de los

pilotes de un grupo se divide por el área de la zapata para obtener una presión uniforme

equivalente, se encuentra que esta presión es sustancialmente mayor en la zapata que

corona el grupo de pilotes que en las zapatas superficiales.

Por lo anterior, se determina que los momentos, y en particular los cortantes, también son

mayores en forma recíproca, lo cual exige mayores alturas de zapata que para aquéllas

superficiales con dimensiones horizontales similares. Con el fin de distribuir la carga a

todos los pilotes de manera uniforme, es aconsejable en todo caso suministrar rigidez

considerable, es decir, un buen espesor de la zapata que corona el grupo de pilotes.

Para el cálculo de la porción efectiva Re disponible para resistir las cargas no mayoradas de

las columnas, es igual a la carga admisible del pilote (Qadm) menos el peso de la zapata,

del relleno y la sobrecarga por pilote, entonces obtenemos:

Re = Qadm – Wf

Donde:

Re = Reacción efectiva

Qadm = Carga admisible del pilote

Wf = Peso de la zapata, relleno y sobrecarga dividido por el número de pilotes.

La cantidad y ubicación de los pilotes en dicho grupo se determina mediante

aproximaciones sucesivas, partiendo de la condición de que la carga en el pilote sometido a

104

mayor carga no debe exceder la carga admisible del pilote. Con una distribución lineal de

cargas en los pilotes a causa de la flexión, la máxima reacción de un pilote es:

Rmax = P/n + M/Ipg/c

Donde:

P = carga máxima (incluye peso de la zapata, relleno, etc)

M = momento que debe resistir el grupo de pilotes

Ipg = momento de inercia del grupo completo de pilotes con respecto al eje

centroidal alrededor del cual se produce la flexión.

n = número de pilotes

c = distancia desde eje hasta el pilote más alejado.

Los pilotes se distribuyen generalmente en patrones ajustados, que minimizan el costo de la

zapata de coronamiento, pero no pueden colocarse a espaciamientos menores que los

permitidos por las condiciones de hinchamiento. Se acostumbra a utilizar un espaciamiento

aproximado de tres veces el diámetro de la cabeza del pilote, pero no menor de 60 cms.

Comúnmente los pilotes con cargas admisibles entre 30 y 70 toneladas están espaciados a

90 cms.

El diseño de las zapatas sobre pilotes es similar al de zapatas para columnas individuales.

Un método consiste en diseñar la sección de la zapata para las reacciones de los pilotes

calculadas con las cargas de las columnas mayoradas. Para un grupo de pilotes cargado en

forma concéntrica, se recomienda tomara una reacción del pilote para el diseño a la

resistencia igual a:

Ru = Re x factor de carga

Donde:

Factor de carga = (1.4D + 1.7L)(D+L)

De este modo, la zapata de coronamiento del grupo de pilotes se diseña para que sea capaz

de desarrollar la capacidad admisible del grupo de pilotes. El espesor es controlado por

cortante. Con respecto a esto debe tenerse en cuenta tanto el cortante por punzonamiento o

105

en dos direcciones, como el cortante por flexión o en una dirección. El cortante se produce

por las reacciones concentradas de los pilotes en el lugar de las presiones distribuidas de

contacto. Por lo tanto, para calcular el cortante si la sección crítica interfecta la

circunferencia de uno o más pilotes, el código del ACI 15.5.3 tiene en cuenta el hecho de

que la reacción del pilote no es en verdad una carga puntual, sino que se distribuye sobre el

área de contacto del pilote. De acuerdo con esto, el código establece le siguiente para

pilotes con diámetro dp:

El cálculo del cortante en cualquier sección a través de una zapata sobre pilotes se debe

realizar de acuerdo con lo siguiente:

- La reacción total de cualquier pilote cuyo centro se localice a una distancia dp/2 ó

mayor por fuera de esta sección debe considerase que produce cortante en esta

sección.

- La reacción de cualquier pilote cuyo centro se localice a una distancia de dp/2 ó

mayor por dentro de la sección debe considerarse que no produce cortante en esta

sección.

- Para posiciones intermedias del centro del pilote, la porción de reacción del pilote

que se considera que produce cortante en la sección debe basarse en una

interpolación lineal entre el valor total dp/2 por fuera de la sección y cero a dp/2

dentro de la sección.

Además de verificar el cortante en dos direcciones y en una dirección, como se describió

anteriormente, también debe investigarse el cortante por punzonamiento para el pilote

individual. Particularmente en el caso de la zapata sobre una pequeña cantidad de pilotes

sometidos a cargas considerables, el espesor requerido pude quedar controlado por la

posibilidad de punzonamiento del pilote hacia arriba a través de la zapata. El perímetro

crítico para esta acción se localiza de nuevo a una distancia d/2 por fuera del borde superior

del pilote. Sin embargo, para zapatas con espesores relativamente grandes y con pilotes

muy cercanos entre sí, los perímetros críticos alrededor de los pilotes adyacentes pueden

106

traslaparse. En este caso, el fracturamiento, si se presenta, ocurrirá indudablemente a lo

largo de una superficie inclinada hacia afuera o alrededor de los dos pilotes adyacentes.

Fuente: Diseño de Estructuras de Concreto, 2003.

3.1.2 EFICIENCIA DE GRUPO DE LOS PILOTES

Según el libro Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Braja M. Das, 2001: “La

determinación de la capacidad de carga del grupo de pilotes es extremadamente

complicada, y no se ha resuelto todavía por completo. Cuando los pilotes se colocan cerca

uno de otro, una razonable hipótesis es que los esfuerzos transmitidos por los pilotes al

suelo se traslapan, reduciendo así la capacidad de carga de los pilotes. Idealmente, los

pilotes en un grupo deben espaciarse de manera que la capacidad de carga del grupo no sea

menor que la suma de sus capacidades individuales. En la práctica, la separación mínima de

centro a centro de los pilotes es 2.5D y en situaciones ordinarias es aproximadamente es 3D

y 5D. (D = diámetro del pilote)”.

EJEMPLO PARA LA ZONA 1:

Para el cálculo de la eficiencia de grupo de pilotes, es necesario considerar un número de

pilotes que resistirán las cargas que soportan las zapatas. Para este caso, se ha establecido

una carga de 80 ton, que llegan a una zapata de 1.25m x 2.5m:

Hay diferentes fórmulas para calcular la eficiencia, consideraremos la fórmula establecida

por Feld (Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Braja M. Das, 2001), en la cual la

capacidad de carga del pilote se reduce en 1/16 por cada diagonal adyacente o fila de

pilotes:

De la carga total establecida de 80 ton, se requerirán teóricamente la cantidad de 4 pilotes,

resistiendo cada uno de ellos 20 ton.

107

Por lo anterior se requiere verificar la pérdida de carga de los pilotes trabajando en grupo,

determinando su eficiencia de la siguiente manera:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

Donde:

η = eficiencia del grupo de pilotes

Qadm = capacidad de carga admisible del pilote = 20 ton.

Xi = sumatoria de la capacidad admisible perdiendo cada uno 1/16 por cada pilote en fila o

adyacente. Para cada pilote tenemos una perdida en grupo de 3/16.

Sustituyendo datos en la ecuación de eficiencia del grupo de pilotes tenemos para 4 pilotes:

η = 100% - Σ (20 x 3/16 + 20 x 3/16 + 20 x 3/16 + 20 x 3/16)

= 100% - 15%

η = 85% (eficiencia del grupo de pilotes)

Teniendo la eficiencia del grupo de pilotes, es necesario conocer la capacidad de carga del

grupo

Qg = Qadm . η . Npilotes

Donde:

Qg = carga de grupo de pilotes

P = Pérdida del pilote = 3/16

1/16 1/16

1/16P

108

Npilotes = numero de pilotes (4)

Sustituyendo de la ecuación:

Qg = 20ton(85%)(4)

Qg = 68 ton.

Teniendo una capacidad de carga menor que la establecida por la estructura que es de 80

ton. Se establece matemáticamente: lo siguiente que con 4 pilotes obtenemos una carga

menor de 80 ton, por lo que se procederá a aumentar el número de pilotes ó aumentar su

diámetro:

Aumentando 1 pilote a la zapata:

Eficiencia para grupo de 5 pilotes:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

= 100% - Σ (20 x 3/16 + 20 x 3/16 + 20 x 3/16 + 20 x 3/16 + 20 x 4/16)

= 100% - 20%


Carga total del grupo de 5 pilotes:


= 20 ton (80%) (5)

Qg = 80 ton

P = Pérdida del pilote = 4/16

1/16 1/16

1/16

P

1/16

109

Se concluye que aumentando un pilote logramos la carga necesaria de 80 ton que soportará

la estructura, mediante el grupo de 5 pilotes.

3.1.3 DISEÑO ESTRUCTURAL DE CADA PILOTE COLADO IN SITU

El diseño estructural de cada pilote estará regido bajo la normativa del ACI 318R-2002, y

específicamente las secciones siguientes:

- Sección 7.6 “Límites para el espaciamiento del acero de refuerzo”, subsección 7.6.3

“En elementos reforzados con espirales, o en miembros a compresión reforzados

con anillos, la distancia libre entre varillas longitudinales no será menor de 1.5db

(diámetro de la varilla), ni de 4 cms”.

Espaciamiento centro a centro de pilotes de 2.5D a 5.0D D = diámetro de 30 cms.

2.50 mts

1.25 mts

Pilote 30 cms

Zapata aislada

110

- Sección 7.7 “Protección de concreto para el acero de refuerzo”, subsección 7.7.1

“Concreto colado en obra. El concreto colado en contacto con el suelo y

permanentemente expuesto a él, tendrá un recubrimiento mínimo de 7.5 cm”

- Sección 7.10.4 “Espirales. Acero de refuerzo en espiral para elementos a

compresión”, subsecciones:

a) 7.10.4.2 “Para elementos colados en el lugar, el diámetro de las espirales no debe

ser menor de 1.0 cm”.

b) 7.10.4.3 “El espaciamiento libre entre espirales no debe exceder de 7.5 cm, ni ser

menor a 2.5 cm”.

c) 7.10.4.4 “El anclaje del refuerzo en espiral se deberá aumentar 1.5 vueltas más de la

varilla o del alambre en cada extremo de la unidad espiral”.

d) 7.10.4.5 “En traslapes de refuerzo en espiral, estos serán una longitud de 48 db, pero

no menor de 30 cm, o se soldarán”.

- Sección 9.3 “Resistencia de Diseño”, subsección 9.3.2 “Factor de reducción de

resistencia, φ, debe ser el siguiente: compresión axial y flexocompresión axial:

elemento con refuerzo en espiral 0.75”.

- Sección 10.9 “Limites de acero de refuerzo para elementos sujetos a compresión”,

subsecciones:

a) 10.9.1 “El área del acero de refuerzo longitudinal para elementos no compuestos

sujetos a compresión, no debe ser menor de 0.01, ni mayor que 0.08 veces el área

total de la sección”.

b) 10.9.2 “El acero de refuerzo longitudinal mínimo en elementos sujetos a

compresión, debe ser de 4 varillas dentro de los anillo circulares o rectangulares, 3

varillas dentro de anillos triangulares, y 6 varillas confinadas por espiral”.

- Sección 12.3 “Longitud de desarrollo de varillas corrugadas”, subsección 12.3.2 “La

longitud de desarrollo básica debe ser (0.075 db f´y) / √f´c.

111

CÁLCULO DEL ACERO DE REFUERZO, PILOTE EN LA ZONA 1:

Los pilotes serán colados in situ y de 30 cms, con una longitud Df=4.0 mts. Como

consideraciones de diseño especificada (ACI 318R-2002, Capitulo 2, sección 2.1), para el

concreto y el acero tenemos:

fć = 210 kg/cm², Resistencia a la compresión especificada del concreto.

fý = 2,800 kg/cm², Resistencia mínima a la fluencia del acero.

El cálculo del acero de refuerzo mínimo de cada pilote, será determinado por los siguientes

métodos:

a) Método empírico, basado en la práctica realizada en nuestro país por algunos

diseñadores estructurales para la construcción de pilotes colados in situ:

As = (Qadm – 0.60(Ap)(fć)) / φfý

Donde:

As: acero mínimo de refuerzo

Qadm: capacidad admisible de carga del pilote

Ap: área de la sección del pilote

fć: esfuerzo a la compresión del concreto

fý: esfuezo de fluencia del acero

φ: factor de reducción

Datos:

• Capacidad admisible de carga del pilote (Qadm): 20 ton ó 20,000 kg, según el

cálculo de resistencia del pilote, pág. 102

• Área del pilote (Ap): para un pilote de 30 cms de diámetro, es igual a 706.86 cm²,

pág. 100

• Resistencia a la compresión (fć): 210 kg/cm²

112

• Resistencia a la fluencia del acero (f´y): 2,800 kg/cm²

• Factor de reducción (φ): según ACI 318R-2002, sección 9.3 “Resistencia de

Diseño”, subsección 9.3.2, es igual a 0.75 (adimensional).


As = (20,000 kg – 0.60(706.86 cm²)(210 kg/cm²)) / (0.75)(2,800 kg/cm²)

= (20,000 – 89,064.36) / 2,100

= -69,064.36 / 2,100

As = -32.88 cm²

Como el valor de As es negativo, se tomará como porcentaje mínimo de acero: 0.01 (ACI

318R-2002: sección 10.9.1 “El área del acero de refuerzo longitudinal para elementos no

compuestos sujetos a compresión, no debe ser menor de 0.01, ni mayor que 0.8 veces el

área total de la sección”), entonces tenemos:

As = 0.01 (706.86 cm²)

As = 7.07 cm²

b) Método Normativo, el cálculo del acero mínimo de refuerzo As, estará regido bajo

las normas determinadas por el ACI 318R-2002, para lo cual tenemos siguiente

ecuación:

As = 0.01 Ag

Donde:


Ag: área gruesa de la sección del pilote

0.01: porcentaje mínimo de reducción.

113

Se ha establecido la ecuación anterior, de acuerdo a la siguiente sección del ACI:

- 10.9.1 “El área del acero de refuerzo longitudinal para elementos no compuestos



Datos:

• Área gruesa (Ag): el valor del área gruesa es igual al valor del área de la sección

del pilote Ap, entonces tenemos: 706.86 cm².

Sustituyendo datos en ecuación tenemos:

As = 0.01 (706.86 cm²)

As = 7.07 cm², área de refuerzo mínima requerida.

Luego se procede al cálculo de varillas del pilote de acuerdo al ACI:

- Sección 10.9.2 “El acero de refuerzo longitudinal mínimo en elementos sujetos a



Para esta sección tomaremos como mínimo 6 varillas longitudinales, así:

Área Ø½” = 1.29 cm² x 6 varillas

Área Ø½” = 7.74 cm², equivalente al As.

Luego se realiza el cálculo de la longitud de desarrollo que se anclará entre la zapata y el

pilote de la siguiente manera:

ACI Sección 12.3 “Longitud de desarrollo de varillas corrugadas”, subsección 12.3.2 “La

longitud de desarrollo básica debe ser (0.075 db f´y) / √f´c. Además no deber ser menor de

20 cms, sección 12.3.1.

114

Lbd = (0.075 db f´y) / √f´c

= (0.075 (1.27)(2,800))/ √210

= 18.40 cm < 20.0 cm. Por lo tanto trabajamos con 20 cms.

Para finalizar se procede al cálculo del acero de los estribos según ACI sección 7.10.4.2

“Para elementos colados en el lugar, el diámetro de las espirales no debe ser menor de

1.0cm”.

Estribo de espiral = Ø3/8” ó No.3

El traslape del estribo de espiral según el ACI sección 7.10.4.5 “En traslapes de refuerzo en

espiral, estos serán una longitud de 48 db (diámetro varilla), pero no menor de 30 cm, o se

soldarán”. Por lo tanto tenemos:

Traslape = 48 (0.952) = 45.70 cms > 30 cms, no requiere soldadura

La separación del espiral según ACI sección 7.10.4.3: “El espaciamiento libre entre

espirales no debe exceder de 7.5 cm, ni ser menor a 2.5 cm”. Por lo que queda a criterio del

diseñador, y con lo cual sugerimos:

Separación normal del espiral = 7.5 cms

Separación en área de confinamiento = 5.0 cms

115

DETALLE SIN ESCALA DE ARMADO DEL ACERO DE REFUERZO

Ldb = 20 cms, según cálculo mediante ACI sección 12.3. Doblado a 90°

Separación normal de espiral 7.5 cm

Df = 4.0 mts

Zona confinamiento 50 cms, sepación espiral 5.0 cms

30 cm

6 No.4, según ACI sección 10.9.2 y espaciamiento distribuido uniforme en diámetro interno de 22,5 cm.

Estribo de Espiral No.3, según ACI sección 7.10.4.2

Zapata aislada

Recubrimiento de 7.5 cm, según ACI sección 7.7

Empotramiento entre pilote y zapata no menor de 5cm

Concreto vibrado f´c = 210 kg/cm2

Terreno Natural

30 cms.

116

EJEMPLO PARA LA ZONA 2

Se ha determinado el sondeo número 18 de la tabla estratigráfica del promedio de esta zona,

la presencia de materiales arcillosos inorgánicos de alta plasticidad (CL-CH) a una

profundidad de 7mts y N=40, por lo que para poder cimentar una edificación de 95 ton, se

requiere del uso de cimentaciones profundas (pilotes), para llegar a ese estrato resistente.

A continuación se procede al cálculo de la capacidad de carga del pilote, haciendo uso

nuevamente de la ecuación 1:


Donde:

Qp: resistencia de la punta Ap: área de la punta del pilote



Datos:

• Se asume para diferenciar el ejemplo 1, un diámetro del pilote de 0.40 mts.

D = 0.40 m

• Cálculo del área del pilote:

Ap = πD²/4 = 3.1416 (0.40m)² / 4 = 0.126m²

• Para calcular la capacidad de carga del suelo, hacemos uso de la tabla 1.6, pág. 45,

la cual correlaciona el “N” número de golpes. En esta zona tenemos un promedio de

N=40, entonces:

Qu =3.8 kg/cm²

• Cohesión empírica:

c = Qu / 2

117


c = 3.8 kg/cm² / 2 = 19,000 kg/m²

• Angulo de fricción interna, de la tabla 1.3, pág. 28, encontramos para este tipo de

material valores de 20 a 30, por lo cual consideramos:

Ø = 28°

• Factores de seguridad de Meyerhof para un ángulo de 28°, tabla 1.10, pág. 62:

Nc* = 25.80

Nq* = 14.72

• Profundidad de desplante o longitud del pilote, representa la profundidad de 7.0 mts

menos 2.0 mts teóricos del desplante de la cimentación superficial:

Df = 5.0 m

• Peso volumétrico del material:

γ = 1,700 kg/m³

• Esfuerzo vertical del pilote:

q´ = Df . γ

q´ = 5.0 x 1,700 = 8,500 kg/m²

• Factor de seguridad:

FS = 3.0

Sustituyendo los datos anteriores en la ecuación 1, tenemos:

Qp =0.126 m² (19,000 kg/m² (25.80) + 8,500 kg/m² (14.72))

=0.126 m² (490,200 kg/m² + 125,120 kg/m²)

=0.126 m² (615,320 kg/m²)

Qp =77,530.32 kg

118

• Teniendo la capacidad de carga del pilote establecida, procedemos al cálculo de su

capacidad admisible de carga:

Qadm = Qp/ FS

Qadm = 77,530.32 kg / 3 = 25,846.44 kg

Qadm =26.0 Ton ó 26,000 kg.

CALCULO DE EFICIENCIA PARA LA ZONA 2:

La carga que se considerará para el caso de este ejemplo es de 95.0 ton con una zapata de

2.0m x 2.50m:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

Para 4 pilotes:

η = 100% - Σ (26x 3/16 + 26x 3/16 + 26x 3/16 + 26x 3/16)

= 100% - 19.50%

η = 80.50% (eficiencia del grupo de pilotes)

Carga total del grupo de pilotes:


Qg = 26 ton (80.50%) (4)

Qg = 83.72 ton.

Teniendo una capacidad de carga en grupo menor que la establecida por la estructura que es

de 95 ton, se establece lo siguiente: con 4 pilotes obtenemos una carga de 83.72 ton, menor

de la requerida, por lo que se procederá a aumentar el número de pilotes ó aumentar su

diámetro (según criterio del diseñador):

119

Aumentando 1 pilote a la zapata:

Eficiencia para 5 pilotes:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

= 100% - Σ (26x 3/16 + 26x 3/16 + 26x 3/16 + 26x 3/16 + 26x 4/16)

= 100% - 26.0%


Carga del grupo de 5 pilotes:


= 26 ton (74%) (5)

Qg = 96.2 ton

Con este resultado, se satisface la carga establecida de 95.0 ton de la estructura propuesta.


2.50 mts

2.0 mts

Pilote 40 cms

Zapata aislada

120



consideraciones de diseño especificada (ACI 318R-2002, Capitulo 2, sección 2.1), para el

concreto y el acero tenemos:




métodos:

c) Método empírico, basado en la práctica realizada en nuestro país por algunos


As = (Qadm – 0.60(Ap)(f´c)) / φf´y

Donde:







Datos:



• Área del pilote (Ap): para un pilote de 40 cms de diámetro, el área es igual a

1,256.64 cm², pág. 116


121





As = (26,000 kg – 0.60(1,256.64 cm²)(210 kg/cm²)) / (0.75)(2,800 kg/cm²)

= (26,000 – 158,336.64) / 2,100

= -132,336.64 / 2,100

As = -63.0 cm²





As = 0.01 (1,256.64 cm²)

As = 12.57 cm²

d) Método Normativo, el cálculo del acero mínimo de refuerzo As, estará regido bajo


ecuación:

As = 0.01 Ag

Donde:




122





Datos:


del pilote Ap, entonces tenemos: 1,256.64 cm².


As = 0.01 (1,256.64 cm²)







Área No.5 = 2.0 cm² x 7 varillas

Área No.5 = 14.0 cm², >As = 12.57 cm², entonces ok.






123

Lbd = (0.075 db f´y) / √f´c

= (0.075 (1.59)(2,800))/ √210

= 23.0 cm > 20.0 cm. Por lo tanto trabajamos con 23 cms.



1.0cm”.











124




Df = 5.0 mts


40 cm



Zapata aislada




Terreno Natural

40 cms.

125

EJEMPLO PARA LA ZONA 4

Se ha determinado el sondeo número 16 de la tabla estratigráfica del promedio de esta zona,

la presencia de materiales arcillosos con contenido orgánico (MH-OH) a una profundidad

de 6.5mts y N=47, por lo que para poder cimentar una edificación propuesta de 110 ton, se

requiere del uso de cimentaciones profundas (pilotes), para llegar al estrato resistente.

A continuación se procede al cálculo de la capacidad de carga del pilote, haciendo uso

nuevamente de la ecuación de Meyerhof:


Donde:

Qp: resistencia de la punta Ap: área de la punta del pilote



Datos:

• Se asume para diferenciar los ejemplos anteriores y por su carga, un diámetro del

pilote de 0.50 mts.

D = 0.50 m


Ap = πD²/4 = 3.1416 (0.50m)² / 4 = 0.196 m²

• Para calcular la capacidad de carga del suelo, hacemos uso de la tabla 1.6, la cual

correlaciona el “N” número de golpes. En esta zona tenemos un promedio de N=47,

entonces:

Qu = 4.8 kg/cm²

• Cohesión empírica:

c = Qu / 2

126


c = 4.8 kg/cm² / 2 = 24,000 kg/m²

• Angulo de fricción interna, de la tabla 1.3, encontramos para este tipo de material

(arcilla orgánica) valores de 20 a 30, por lo cual consideramos:

Ø = 22°

• Factores de seguridad de Meyerhof para un ángulo de 22°, tabla 1.10:

Nc* = 16.88

Nq* = 7.82

• Profundidad de desplante o longitud del pilote, representa la profundidad de 6.50

mts menos 2.0 mts teóricos del desplante de la cimentación superficial:

Df = 4.50 m

• Peso volumétrico del material:

γ = 800 kg/m³

• Esfuerzo vertical del pilote:

q´ = Df . γ

q´ = 4.50 x 800 = 3,600 kg/m²

• Factor de seguridad:

FS = 3.0

Sustituyendo los datos anteriores en la ecuación 1, tenemos:

Qp =0.196 m² (24,000 kg/m² (16.88) + 3,600 kg/m² (7.82))

=0.196 m² (405,120 kg/m² + 28,152 kg/m²)

=0.196 m² (433,272 kg/m²)

Qp =84,921.30 kg

127

• Teniendo la capacidad de carga del pilote establecida, procedemos al cálculo de su

capacidad admisible de carga:

Qadm = Qp/ FS

Qadm = 84,921.30 kg / 3 = 28,307.10 kg

Qadm = 28.0 Ton ó 28,000 kg.

CALCULO DE EFICIENCIA PARA LA ZONA 4:

La carga que se considerará para el caso de este ejemplo es de 110.0 ton con una zapata de

2.50m x 2.50m:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

Para 4 pilotes:

η = 100% - Σ (28x 3/16 + 28x 3/16 + 28x 3/16 + 28x 3/16)

= 100% - 21.0%


Carga total del grupo de pilotes:


Qg = 28 ton (79.0%) (4)

Qg = 88.48 ton.

Teniendo una capacidad de carga en grupo menor que la establecida por la estructura

propuesta de 110 ton, se establece lo siguiente: con 4 pilotes obtenemos una carga de 88.48,

menor de la requerida, por lo que se procederá a aumentar el número de pilotes ó aumentar

su diámetro:

Aumentando el diámetro de los pilotes a 60 cms:

D = 0.60 m

128


Ap = πD²/4 = 3.1416 (0.60m)² / 4 = 0.28 m²

• Se hace necesario calcular nuevamente la capacidad de carga del pilote, por lo tanto,

sustituyendo nueva área en la ecuación:


Qp =0.28 m² (24,000 kg/m² (16.88) + 3,600 kg/m² (7.82))

=0.28 m² (405,120 kg/m² + 28,152 kg/m²)

=0.28 m² (433,272 kg/m²)

Qp =121,316.16 kg

• Calculando la nueva carga admisible del pilote:

Qadm = Qp/ FS

Qadm = 121,316.16 kg / 3 = 40,438.72 kg

Qadm = 40.0 Ton ó 40,000 kg.

Calculo de la eficiencia para 4 pilotes de 0.60m:

η = 100% - Σ (Qadm . Xi)%

= 100% - Σ (40x 3/16 + 40x 3/16 + 40x 3/16 + 40x 3/16)

= 100% - 30%


Carga del grupo de 4 pilotes:


= 40 ton (70%) (4)

Qg = 112.0 ton

129

Con este resultado, se satisface la carga establecida de 110.0 ton de la estructura propuesta.



consideraciones de diseño especificada en el Manual de Cimentaciones Profundas,

Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, se recomienda para pilotes mayores de 60 cms

utilizar:




Pilote 60 cms 3D

2.50 mts

2.50 mts

Zapata aislada

1.5D

130


métodos:

e) Método empírico, basado en la práctica realizada en nuestro país por algunos


As = (Qadm – 0.60(Ap)(f´c)) / φf´y

Donde:







Datos:



• Área del pilote (Ap): para un pilote de 60 cms de diámetro, el área es igual a

2,827.44 cm², pág. 128






131

As = (40,000 kg – 0.60(2,827.44 cm²)(280 kg/cm²)) / (0.75)(2,800 kg/cm²)

= (40,000 – 475,009.92) / 2,100

= -435,009.92 / 2,100

As = -207.15 cm²





As = 0.01 (2,827.44cm²)

As = 28.27 cm²

f) Método Normativo, el cálculo del acero mínimo de refuerzo As, estará regido bajo


ecuación:

As = 0.01 Ag

Donde:








Datos:

132


del pilote Ap, entonces tenemos: 2,827.44 cm².


As = 0.01 (2,827.44 cm²)







Área No.7 = 3.87 cm² x 8 varillas

Área No.7 = 30.96 cm², >As = 28.27 cm², entonces ok.






Lbd = (0.075 db f´y) / √f´c

= (0.075 (2.22)(2,800))/ √280

= 27.90 cm > 20.0 cm. Por lo tanto trabajamos con 28.0 cms.



133

1.0cm”. Y como el pilote no trabaja por cortante queda a criterio del diseñador aumentar el

diámetro del espiral.











134




Df = 4.5 mts


60 cm



Zapata aislada




Terreno Natural

60 cms.

135

3.2 PROCESOS CONSTRUCTIVOS

3.2.1 GENERALIDADES

Estos procedimientos dependen de las condiciones del terreno, capacidades de carga del

suelo, la magnitud de las estructuras, disponibilidad de equipo y otros. Eligiendo por medio

del diseño, el tipo de cimentaciones profundas a emplearse, ya sean pilotes hincados o

colados in situ.

Para estos pilotes se excava el terreno mediante el equipo de perforación en varios

diámetros. Estas excavaciones pueden hacerse en seco o con alguna protección temporal de

la perforación; para tener mayores rendimientos y seguridad en las obras, es recomendable

realizarlas utilizando equipos de perforación hidráulicos.

En nuestro país, se cuenta con equipos de perforación de varios diámetros, con capacidades

de rotación desde 10 ton-mt hasta 18 ton-mt. Estos equipos permiten la ejecución de pilotes

en diámetros desde 0.30 mt hasta 2.50 mts y con profundidades hasta alcanzar los 45.0 mts.

Dependiendo del tipo del terreno y dimensiones de los pilotes, estos pueden tener una

capacidad de carga entre 10 Kg/cm² hasta 40 Kg/cm².*

Para realizar construcciones de pilotes con diámetros y profundidades mayores que los

mencionados anteriormente, se tendrá que gestionar con empresas extranjeras para el

alquiler de equipos ó subcontratos para su ejecución.

* Información proporcionada por Rodio-Swissboring de El Salvador.

136

3.2.2 MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DE PILOTES COLADOS IN SITU

3.2.2.1 MÉTODO SECO

Método que se aplica sobre el nivel freático donde no existe el peligro de derrumbe o

socavación al perforar el pozo hasta el fondo. Un suelo que cumple con estas características

sería una arcilla homogénea y firme. También puede aplicarse este método en el caso de

suelos de bajo nivel freático, si la permeabilidad es tal que la filtración en el pozo es

mínima, mientras permanece abierto.

Para construir estos pilotes es necesario hacer un replanteo de la zona y ubicar con

topografía el centro de cada pilote. Se procede después a colocar el equipo de perforación

en el sitio adecuado y la correcta selección de la broca helicoidal (Fig. 3.0) y barrena para

iniciar la excavación.

FIG. 3.0

BROCA HELICOIDAL TIPO

Luego se efectúa la perforación hasta la profundidad requerida (Ftg. 3.1), depositando el

material excavado en un lugar conveniente para su desalojo posterior. Una vez alcanzada la

profundidad total de la excavación puede usarse un ampliador o ensanchador para ampliar

el fondo del pozo.

137

FOTOGRAFÍA. 3.0

PERFORACIÓN DE PILOTES

Trabajos de perforación realizados en la construcción de paso a desnivel entre el Boulevar Constitución y

Alameda Juan Pablo Segundo, San Salvador. Se observa la excavación del terreno mediante equipo de perforación, utilizando una broca helicoidal.

El porcentaje de acero de refuerzo que debe colocarse en los pilotes, así como la longitud

de refuerzo vertical, se determina en base a las condiciones de carga. Algunas veces se

omite el acero de refuerzo, por considerarse que el pilote no soportará esfuerzos laterales,

en cambio otras veces es necesario colocarlo a lo largo de toda la longitud del pilote cuando

está expuesto a condiciones de cargas laterales ó se coloca el acero de refuerzo en la punta

del pilote (cabeza).

La correspondiente armadura con todos sus separadores colocados, se baja lo más centrado

posible (Ftg. 3.1) evitando tocar las paredes laterales de la perforación para no producir

arrastre de material (Ftg. 3.2).

138

FOTOGRAFÍA. 3.1 COLOCACIÓN DE ARMADURA

Trabajos de colocación de armadura de Pilotes realizados en la construcción de paso a desnivel entre el

Boulevar Constitución y Alameda Juan Pablo Segundo, San Salvador.

FOTOGRAFÍA. 3.2 COLOCACIÓN DE ARMADURA

Armadura de acero colocada y en posición para el colado de concreto hidráulico.

139

Una vez posicionada la armadura en el lugar correcto, se inician los trabajos del concreto,

utilizando el método TREMIE de llenado por flujo inverso. Por el interior de la armadura se

bajan en tramos de tubos acoplables, roscados y sellados mediante el equipo o maquinaria

hasta el fondo de la perforación, se coloca la tolva en su parte superior, se obtura unión

tolva con cañería mediante tapete (embudo). Luego se vuelca el concreto en la capacidad de

la tolva, se retira el tapete y en forma continua se inicia el llenado del pilote. El volumen de

concreto que se carga por tolva se desliza hacia el fondo desplazando el agua y posibles

impurezas hacia el exterior (superficie). A medida que avanza el llenado (Ftg. 3.3) se van

retirando los tubos, estando siempre el tubo puntera sumergido evitando de esta forma el

contacto con el agua. Cabe acotar la importancia del concreto el cual debe tener de

preferencia un revenimiento de 6 a 7 pulg., con agregado mediano, logrando con esto un

libre deslizamiento en el interior de la tubería y un perfecto acomodamiento contra las

paredes laterales y los estribos de la armadura.

FOTOGRAFÍA. 3.3

COLADO DE PILOTES IN SITU

Trabajos de Colado de Pilotes in situ, realizados en la construcción de paso a desnivel entre el Boulevar

Constitución y Alameda Juan Pablo Segundo, San Salvador.

140

3.2.2.2 MÉTODO ENTUBADOS O ADEME

Este sistema se adopta donde la naturaleza del terreno a trabajar es tan crítica que las

paredes de las perforaciones no logran sostenerse aplicando fangos estáticos (bentonita o

gel). El equipo montado sobre oruga tiene la suficiente potencia y adaptaciones necesarias

para introducir, girando camisas acoplables entre sí hasta llegar donde las condiciones del

suelo lo requieran. Una vez colocada la camisa, se excava su núcleo interior con el sistema

más adecuado a las características del suelo, hélice o balde bucket (3.1).

FIG. 3.1 BALDE O BUCKET TIPICO

En el caso de no haber alcanzado la cota de profundidad requerida, luego de haber vaciado

el interior se acopla un nuevo tramo y se continúa en tareas sucesivas hasta alcanzar el nivel

de apoyo del pilote. Cabe destacar que se puede dar una conjunción de sistemas; encamisar

solamente una parte de la perforación donde la naturaleza del terreno lo requiera y luego

continuar perforando, ya sea con presencias de aguas o aplicando lodos estabilizantes. Es

de suma importancia destacar que este método, calificado como de última generación (Ftg.

3.4), no transmite ningún tipo de vibraciones a posibles edificios linderos, ya que el

encamisado se produce por giro y no por hincado o vibrohincado.

141

FOTOGRAFÍA. 3.4 MÉTODO ENTUBADOS O ADEME

Equipo sobre orugas, introduciendo camisas acoplables antes de la perforación. Trabajos realizados en Guatemala por Rodio-Swissboring

Una vez que se ha logrado la limpieza del interior de la camisa se baja la armadura metálica

con sus correspondientes separadores y se la posiciona en su lugar.

Para el colado, el sistema a adoptar depende totalmente de las características del suelo de

trabajo. En muchas ocasiones se produce un llenado en seco utilizando tubos para evitar

disgregamiento del concreto. En caso de presencia de aguas o lodos bentoníticos, se aplica

el sistema Tremie o Contractor de llenado por flujo inverso. Por el interior de la armadura

se bajan tuberías en tramos aclopables, roscados y sellados mediante O'ring (empaque para

evitar pérdida de lechada) hasta el fondo de la perforación. Se procede al vaciado del

concreto de igual forma que el método seco. Una vez lleno el pilote, se procede al retiro de

la camisa (Ftg. 3.5), ya sea produciendo el giro de la misma o con pequeños golpes de

extracción, luego se van desacoplando los tramos de ésta sucesivamente hasta sacarla

totalmente. Una vez concluida esta operación nos queda el pilote terminado.

142

FOTOGRAFÍA. 3.5

ADEME RECUPERABLE

Retiros de camisa utilizando pluma sobre oruga en la construcción de un puente. Trabajos realizados en

Guatemala por Rodio-Swissboring

3.2.2.3 METODO CON LODOS ESTABILIZANTES

Se realiza con un equipo de accionamiento hidráulico y consiste en perforar hasta la cota de

fundación requerida, en dicha excavación se utiliza mecha helicoidal para inicio y luego

balde “bucket”, esta herramienta posee la particularidad de almacenar todo el material

cortado en su interior evitando que éste quede disgregado en la perforación. Estas

operaciones se realizan con el aporte constante de fangos estabilizantes (Ftg. 3.6) para

garantizar la estabilidad de las paredes laterales de la excavación y sostenerlas evitando

posibles desmoronamientos de terreno.

143

FOTOGRAFÍA. 3.6 ESTABILIZACIÓN BENTONÍTICA

Utilización de bentonita en la perforación, estabilizando las paredes.

Trabajos realizados en pilotes del Puente Acelhuate, El Salvador.

El lodo estabilizante es conocido comúnmente como bentonita, que es una arcilla la cual

contiene una gran cantidad de monmorilonita. Al ser mezclada con agua, forma un coloide

con moléculas de bentonita intercaladas con moléculas de agua.

Al someter la bentonita a presión, las placas hidratadas se adhieren al terreno, mientras que

las moléculas de agua se introducen en el terreno y por último, al prolongar este contacto se

forma una película de bentonita comúnmente denominada cake, comportándose esta capa

como una película de protección y permite que la mayor presión hidrostática dentro de la

perforación, mantenga estable las paredes y evite cualquier desprendimiento de la misma.

144

Una vez alcanzada la profundidad solicitada se procede al bajado de armadura (Ftg. 3.6)

con sus correspondientes separadores. Esta operación se realiza normalmente con el tiro

libre de la perforadora usándola como grúa. Se introduce la armadura del pilote hasta que el

fondo de éste queda de 20 a 30 cms., sobre el fondo de la excavación; esto será posible

porque la armadura se sostendrá de la parte superior con vigas de acero o algún elemento

especial diseñado para dicha función.

Para cargas axiales, los pilotes generalmente llevan una cuantía de acero entre el 0.5 a

0.10% del área nominal del pilote. Para dar una mayor rigidez a la armadura, cada tramo

deberá quedar soldado en varias de las barras del esfuerzo vertical.

Posicionada la armadura en el lugar correcto, se deben de tomar debidas precauciones para

asegurar la mejor calidad. En el caso de la tubería, esta deberá retirarse mientras se está

haciendo el colado, ya sea por tensión vertical o movimientos oscilatorios. En el caso de

utilizar la bentonita, durante el proceso de excavación, el lodo se carga con arena y

descansa al fondo; como primer paso, es necesario utilizar e bucket para retirar el exceso de

arena. Luego, se procede a retirar hasta cierta tolerancia del 5.0% en peso, toda la arena que

está en suspensión; para hacer esto, se debe de bombear lodo mezclado con material de

excavación del fondo hacia fuera y sustituirse por lodo nuevo, es decir, desarenado.

145

FOTOGRAFÍA. 3.6 BAJADO DE ACERO DE REFUERZO

Bajado del acero de refuerzo o armadura mediante grúa, luego de la perforación del terreno.

Trabajos realizados en pilotes del Puente Acelhuate, El Salvador.

Cuando el lodo retirado del fondo de excavación cumple con las normas establecidas

(Tabla 3.0), se considera que el panel está listo para ser colado (Fig. 3.7).

TABLA 3.0

CARACTERISTICAS MINIMO ACEPTABLE MÁXIMO ACEPTABLE

Densidad 1.10 ton/m³ 1.25 ton/m³

Viscosidad 30 45

Contenido de agua - 5%

Para evitar que se segregue el concreto es necesario utilizar una tubería tipo TREMIE, esta

tubería permite que el concreto fluya desde el fondo de la excavación y que por su mayor

peso específico pueda desplazar la bentonita y cualquier impureza. Esta tubería quedará al

146

inicio del colado a 20 cms del fondo de la excavación y luego deberá mantenerse embebida

en el concreto entre 2.0 y 4.0 mts; el colado con este tipo de tubería debe hacerse en forma

constante y sin interrupciones.

FIG. 3.7

FIJACIÓN DEL ACERO DE REFUERZO

Bajado, fijación y colocación del acero de refuerzo del pilote, previo al colado.Trabajos realizados en construcción de pilotes del Puente Acelhuate, El Salvador.

3.2.2.4 METODO NIVEL FREÁTICO

Este tipo de tareas se efectúan con un equipo perforador rotativo de accionamiento

hidráulico. Se perfora hasta la cota de fundación requerida, utilizando mecha helicoidal

para poder iniciar marcando la perforación (Ftg. 3.8). Esta mecha se utiliza hasta

encontrarse con el nivel freático, cuando la presión de ésta comienza a inundar la

perforación se cambia de herramienta colocando balde “bucket”. Este elemento,

especialmente diseñado para ser utilizado en trabajos por debajo de niveles acuíferos, corta

por su fondo y almacena todo el material en su interior evitando que éste quede disgregado

en la perforación. Esta característica es de suma importancia ya que cuando se alcanza la

147

cota requerida la perforación se encuentra totalmente limpia, sin ningún material grueso

suelto que pueda impedir u ocasionar un mal llenado del pilote.

FOTOGRAFÍA. 3.8 MAQUINARIA PARA PERFORACIÓN CON BUCKET

Maquinaria sobre oruga utilizando bucket durante la perforación previo al colado del pilote. Trabajos con método nivel freático, Guatemala.

Luego se procede al bajado de la armadura, que se realiza normalmente con el tiro libre del

equipo perforador. La correspondiente armadura con todos sus separadores colocados, se

baja lo más centrado posible evitando tocar las paredes laterales de la perforación para no

producir arrastre de material.

Una vez posicionada la armadura en el lugar correcto, se inician los trabajos de vaciado del

concreto del pilote, se utiliza el método TREMIE de llenado por flujo inverso. El proceso a

seguir es igual al método seco. A medida que avanza el llenado se van retirando los tubos,

estando siempre el tubo puntera sumergido en el concreto evitando de esta forma el

contacto con el agua. Se recomienda tener un revenimiento entre 7 y 8 pulg., con agregado

mediano, logrando con esto un libre deslizamiento en el interior de la tubería y un perfecto

acomodamiento contra las paredes laterales y los estribos de la armadura.

148

3.2.2.5 SISTEMA HÉLICE CONTÍNUA

Este sistema de última generación se ejecuta con equipos de alta potencia-torque y que

poseen la más avanzada tecnología aplicada a la construcción y controles de calidad de los

pilotes.

Normalmente se aplica este método donde los suelos a perforar son inestables, con

presencia de nivel freático, desmoronables y que ante los trabajos de perforación con los

métodos tradicionales pueden llegar a colapsar, a diferencia de otros como los lodos

bentoníticos, se obtienen altas producciones (dependiendo del tipo y espacio de obra) y una

mayor limpieza de la misma. Se trata de hacer la Ingeniería de fundación sobre la base del

sistema constructivo adoptado tratando de unificar el diámetro a utilizar.

La forma de ejecutar el pilote es la siguiente: el equipo trabaja con una hélice continua de

12.0 mts. de longitud y posee un prolongador para alcanzar los 18.0 mts. de profundidad.

Mediante giro y empuje introduce la mecha en el suelo hasta la cota de fundación, luego se

acopla el equipo con la bomba de concreto. A medida que se va extrayendo la mecha del

terreno por el interior del eje de la misma se bombea el concreto, comparandola contra la

velocidad de ascenso de la mecha por medio de un equipo computarizado, evitando no

levantar de más si no está la mezcla ocupando el lugar.

Se trabaja de esta forma hasta extraer la total longitud de la mecha, inmediatamente se toma

la armadura con el tiro libre de la máquina y se la coloca, ayudándola a entrar mediante

peso o por vibración de la misma, quedando de esta forma el pilote terminado.

149

FOTOGRAFÍA. 3.9 MAQUINARIA PARA PERFORACIÓN HÉLICE CONTINUA

Maquinaria trabajando con el sistema de hélice continua en perforación del suelo, previo a la colocación del acero de refuerzo. Italia, 2003.

3.2.2.6 MÉTODO CONSTRUCTIVO DE PILOTES ARTESANALES

En nuestro país, durante los últimos años, se ha incrementado el uso de pilotes de concreto

colados en el sitio. Generalmente en la construcción de obras de menor magnitud que no

requieren el uso de perforadoras mecánicas, plumas, etc., el constructor realiza este tipo de

obras mediante cimentaciones artesanales.

La utilización de este método se caracteriza por el tipo de equipo y métodos utilizado por

una excavación con barrenos de uso manual, fabricados de acero en un taller de mecánica,

generalmente con poco control de calidad. El método se utiliza en aquellas construcciones

150

técnicas de las obras como la industria viviendista y pequeños edificios y donde es

necesario colar, muchos pilotes de diámetros reducidos.

Se procede de la siguiente manera:

Impulsado con fuerza un barreno de fabricación artesanal de forma helicoidal hacia dentro

del terreno por una o más personas, se perfora hasta la profundidad determinada por un

estudio geotécnico. Generalmente cuando se utiliza este método las profundidades no son

muy grandes, llegando a alcanzar 10 mts las máximas perforaciones.

Este proceso de excavación tiene muchos inconvenientes:

• Si se encuentra un estrato de suelo de gran resistencia por donde debe pasar el

barreno, éste necesita más fuerza para poder perforarlo, por lo que esta fuerza extra

hace que el barreno se desvíe unos pocos centímetros, perdiendo la perforación su

verticalidad original. Esto puede ser perjudicial, pues estas discontinuidades podrían

afectar la transmisión de carga en el pilote.

• Es bastante probable que a medida se excava no toda la tierra removida puede ser

sacada del pozo, por lo que existen azolves en el fondo. Lo que el constructor hace

en general es compactar este azolve con un pisón largo, pero esta práctica no es muy

recomendable, pues el compactado no puede hacerse correctamente y aunque se esté

en el estrato resistente, el pilote no se colocará originalmente sobre él, por lo que al

soportar el peso de la superestructura se asentará una distancia igual al espesor del

azolve compactado.

• Si se encuentra en el proceso de excavación un estrato rocoso, el barreno natural no

podrá pasar por él. Muchas veces se mal interpretan estos estratos creyéndose que

ya se ha llegado al estrato resistente, cuando probablemente sea una pequeña

formación rocosa que cederá cuando el pilote sea cargado.

Luego de haber realizado la excavación se procede a la colocación del acero de refuerzo

vertical, el cual consiste como mínimo de 4 a 6 varillas longitudinales de 3/8” o de 1/2” con

estribo de espiral de 1/4” o 3/8”, dependiendo del diseño estructural. El refuerzo se coloca

en el pozo sin la ayuda de ninguna grúa, sometiéndolos muchas veces a esfuerzos por

doblado en su introducción.

151

Cuando ya está colocado el acero, se procede al colado del concreto que generalmente es de

una resistencia a la compresión de 210 kg/cm² con un revenimiento de 6 a 7 pulgadas.

El colado puede realizarse de dos maneras diferentes:

• Con concreto premezclado en planta y transportado en camiones revolvedores o

mediante bombeo. Este concreto se baja del camión y se va colocando en bateas

especiales de gran tamaño; luego es transportado en carretillas de llantas con

neumáticos hasta el pozo a ser colado. Muchas veces el camión revolvedor puede

llegar cerca del pilote a colar, y ahorrarse los acarreos en carretillas.

• Fabricando el concreto con máquinas revolvedoras de 1/2 a 2 bolsas. Esto se hace

cuando la cantidad de concreto a colocar no alcanza con la cantidad que transporta

un camión. Este proceso debe tener una mayor supervisión y mayor control de las

mezclas realizadas, algunas veces se fabrica el concreto a mano, pero esto no es

recomendable y ningún tipo de supervisión debería permitir este método, por

mínima que sea la cantidad de concreto a colar.

Para verter el concreto en el pozo también se utilizan dos métodos:

• Se vierte el concreto directamente en caída libre en la oquedad. Este procedimiento

es totalmente incorrecto porque la caída libre produce segregación en el concreto

disminuyendo la resistencia de éste.

• Por medio de una tolva y trompa de elefante, primeramente se deja caer por la tolva

un poco de concreto más fluido de lo normal en caída libre; esto sirve para que

luego caiga el concreto normal ya bajo presión, al crearse un vacío dentro de la

tolva.

Cuando se vibra o compacta el concreto, se hace con un vibrador en sus regiones

superficiales.

152

CASO DE NIVEL FREÁTICO EN CONSTRUCCIÓN DE PILOTES

ARTESANALES.

En el caso de encontrarse nivel freático de manera superficial, y las paredes de la

perforación son estables y permiten trabajar en agua sin mayores dificultades, no hay

necesidad de encamisar las paredes. De lo contrario se procederá a encamisarlo,

generalmente con tubo PVC.

El día del colado se deberá hacer una limpieza en el fondo de la perforación.

Posteriormente se coloca la armaduría con sus separadores, para evitar arrastre de material.

Luego se procede al vaciado del concreto, haciéndolo por caída por medio de tubos o

preferiblemente bombeado, utilizando éste algún tipo de aditivo acelerante del fraguado,

esto provoca al mismo tiempo el ascenso del agua de la perforación, la cual es expulsada

del agujero.

Terminado el pilote se procederá a demoler la cabeza de éste por estar muy contaminada y

sustituirla por un nuevo concreto de calidad.

153

ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

Barrena de Perforación Camisa de Perforación

Otros usados en perforaciones

Mecha Balde bucket

Carotieri (fresa para rocas) Bulbo ensanchador

154

3.2.3 EQUIPO UTILIZADO EN LA CONSTRUCCIÓN

3.2.3.1 GRÙAS

Son máquinas que sirven para el levantamiento y manejo de objetos pesados, contando para

ello con sistema de malacates que acciona a uno ò varios cables, montados sobre una pluma

y cuyos extremos terminan en gancho.

Para facilitar su función, la unidad motriz y los diferentes mecanismos de la máquina le

permiten girar alrededor de un eje vertical y a la pluma moverse en un plano horizontal.

Las plumas de la grúa pueden ser rígidas cuando están formadas por estructuras modulares

(de tubo o de ángulo estructural), o bien telescópicas cuando están formadas por elementos

prismáticos que deslizan unos dentro de otros.

Para la construcción de cimentaciones profundas se usan generalmente grúas móviles de

pluma rígida, bien sea para montar sobre ellas equipo especializado.

Para el montaje de equipo de perforación o hincado, usualmente se requieren grúas de 45 a

80 ton. de capacidad nominal, con plumas rígidas de 18.3 mts de largo. Para las maniobras

se emplean grúas de menor capacidad nominal, aunque superior a 15 ton., las condiciones

del terreno dictaminan la conveniencia de que estén montadas sobre neumático o sobre

orugas.

En la siguiente tabla se muestra una guía de grúas usuales para trabajos de construcción de

cimentaciones profundas.

155

TABLA 3.1 GRÚAS MOVILES

Marca Modelo Capacidad

ton

Peso

ton LS68 13.61 17.67

LS98 24.49 27.70

LS108-B 40.82 38.40

LS108-D 45.36 38.04

LS118 54.43 54.70

LS318 72.58 63.30

LS418A 99.77 92.02

LS138-H 68.04 55.92

LS208-H 68.04 58.97

Link-Belt

LS218-H 90.72 80.02

HS833HD 40.00 39.60

HS843HD 60.00 56.80

HS853HD 80.00 81.20

HS833HD 90.00 96.40

Liebherr

HS883HD 120.00 109.40

222 90.70 74.52

777S-1 153.50 113.40

777S-2 160.00 150.14

888S-1 196.80 154.08

888S-2 208.60 189.98

3900WS-2 127.00 118.94

3950W 136.00 136.84

3950D 136.00 143.40

4100WS-1 181.40 166.28

4100WS-2 208.60 204.38

Manitowoc

4100WS-3 217.70 218.64

670WCL 70.00 -

550 50.00 -

5060 60.00 50.52 P&H

5100 100.00 78.37

Marca Modelo Capacidad

ton

Peso

ton 599 C 36.29 -

5299 45.36 -

7220 45.36 -

5299 A 54.40 -

5300 63.50 -

7225 A 77.25 -

7260 90.70 -

9260 113.50 -

9270 136.08 -

A100HC 100.00 -

American

A1500HC 167.80 -

DS640 40.00 40.00

BS650 50.00 50.00

BS660 60.00 65.00

BS680 80.00 80.00

BS6100 110.00 90.00

BS6120 120.00 100.00

Bauer

BS6180 180.00 160.00

22B 12.00 19.30

38B - -

54B - - Bucyrus Erie

61B 66.50 67.30

C20 20.00 22.00

C40 40.00 35.60

C50 50.00 48.65

C60 60.00 63.70

Casagrande

C90 95.00 83.80

156

3.2.3.2 PERFORADORAS

Son máquinas para hacer barrenos en el suelo por rotación y percusión. En el caso de las

rotatorias, la torsión se transmite por medio de una barra en cuyo extremo inferior se coloca

una herramienta de avance tal como una broca, un bote cortador, una hélice. La barra se

hace girar con algún mecanismo o bien se levanta y se deja caer sobre el fondo de la

perforación, lo cual da lugar a que las perforadoras sean rotatorias o de percusión

respectivamente.

a) Perforadoras rotatorias.

Para la construcción de cimentaciones profundas, se emplean generalmente dos tipos de

perforaciones con sistema rotatorio:

• Con Barretón o Kelly de perforación; ya sea montada sobre orugas, sobre grúa o

sobre camión. En este caso, el Kelly puede ser de una sola pieza o bien telescópico

de varias secciones, con el cual se extrae de manera intermitente el suelo perforado.

• Con Hélice continua; montada sobre grúa o sobre oruga. El suelo se extrae de

manera continua, conforme se perfora el suelo.

• Con Bauer de circulación inversa, con estos equipos se opera con el principio de un

air-lift, para la construcción de pilotes estos equipos pueden perforar profundidades

mayores a 100 mts.

La selección de la perforadora mas adecuada para un proyecto dado, dependerá de las

características que presenten los materiales del lugar, así como del diámetro y profundidad

de las perforaciones por realizar.

A continuación se muestra una lista de perforadoras con Barretón o Kelly telescópico y de

Hélice continua, que son más utilizados en la construcción de cimentaciones profundas:

157

TABLA 3.2 PERFORADORAS MAS UTILIZADAS

PERFORADORAS DE BARRETÓN O KELLY TELESCÓPICO

Marca Modelo Tipo Par kg-m Diámetro máx.

(m)

Profundidad

máx. (m)

BG9 S/Oruga 9,486 1.20 40

BG22H S/Oruga 22,440 1.80 57

BG22S S/Oruga 22,440 3.00 57

BG30 S/Oruga 37,434 3.00 63

Bauer

(Alemania)

BG50 S/Oruga 37,434 3.00 83

125CH S/Grúa 17,300 - Opcional

400CH S/Grúa 55,300 - Opcional

200C S/Camión - 3.00 26

42LH S/Camión - 2.10 30

5200LH S/Camión - 3.50 52

Calwelld

(USA)

ADL S/Camión 9,000 1.50 18

Catdrill 18 S/Grúa 12,000 2.50 80

Catdrill 22 S/Grúa 22,000 2.50 54

B10HS S/Oruga-camión 10,000 1.50 35

B12HS S/Oruga-camión 12,200 1.80 45

Casagrande

(Italia)

B18HS S/Oruga 18,300 2.00 73

RT3-S S/Grúa 21,000 2.20 78

R-16 S/Oruga 16,000 2.00 60

R-15 S/Oruga 15,600 2.00 60

R-10 S/Oruga 10,000 1.50 46

Soilmec

(Italia)

CM-39 S/Oruga 9,700 1.50 34

PERFORADORAS DE HÉLICE CONTINUA

BG14 S/Oruga 14.28 0.90 14.9 Bauer

(Alemania) BG30 S/Oruga 37.43 1.20 21.6

LH-CFA17 S/Oruga 9.99 0.60 17

HD-CFA21 S/Oruga 9.99 0.80 21 Casagrande

(Italia) HD-CFA24 S/Oruga 9.99 1.00 24

R-16 S/Oruga 16.00 1.10 21.5

SM-49 S/Oruga 8.85 0.95 23.5 Soilmec

(Italia) HY-42 S/Grúa 6.10 0.80 32

158

b) Perforadoras por percusión.

Las perforadoras por percusión, a través de un sistema, que puede ser mecánico-neumático

o hidráulico, transmiten una serie rítmica de impacto al material por perforar, por medio de

un elemento de corte o ataque, llamado martillo de fondo. Su aplicación principal es en

rocas, ya que en suelos se reduce su eficiencia. Para cimentaciones profundas pueden

alcanzar hasta los 100 cm de diámetro, como se indica en la siguiente tabla:

TABLA 3.3

CARACTERÍSTICAS DE PERFORADORES DE FONDO

Modelo Diámetro de

perforación (cm)

Peso del

martillo (Kg)

Frecuencia de

operación

(golpes/minutos)

Consumo de aire*

(L/s)

Champion 180 45-61 1,492 950 944

Champion 240 61-86 2,488 925 1,322

Champion 330 83-109 5,707 925 2,454

* Operando con una presión de 10.2 x 10^5 Pa.

3.2.3.3 OSCILADORAS DE ADEMES

Equipo utilizados para el uso de ademes, con un movimiento rotacional alterno y una fuerza

vertical. Se utilizan combinados con perforación rotatoria o la extracción de material.

Usualmente están acoplados a una perforadora rotatoria sobre orugas, con la que se

comparte la central hidráulica, aunque también operan en forma independiente, con una

central propia.

En la siguiente tabla se presentan algunos modelos y capacidades de osciladoras:

159

TABLA 3.4 OSCILADORAS DE ADEMES

Marca Modelo Diámetro máx. (cms) Par de torsión (KN-m)

Bauer BV 880-04

BV 10-04

-

-

450

1,000

Casagrande

GSP-S-1000

GSP-S-1500

GSL-S-1000

220

270

205

1,280

1,830

1,200

Soilmec

MGT-700

MGT-1000

MGT-1500

180

200

250

550

1,200

2,200

3.2.3.4 MARTILLOS PARA HINCADO

Son equipos que generan impacto en serie para el hincado de pilotes. Los martillos

piloteadores originales, fueron masas de caída libre, que se colocaban en posición previa al

descenso mediante sistemas manuales o mecánicos. Con el desarrollo de la tecnología se

utilizó vapor de agua o aire comprimido para levantar la masa que cae; mejoras posteriores

dieron lugar al uso del vapor y aire comprimido para acelerar la caída de la masa durante su

descenso lográndose una mayor energía en el impacto.

Los más comunes, son martillos de combustión interna que emplean diesel como

combustible para levantar la masa golpeadora, al mismo tiempo que se aprovecha su

explosión para incrementar el impacto del hincado. Existen diversos tipos de martillos para

el hincado de pilotes:

160

TABLA 3.5 TIPOS DE MARTILLO PARA EL HINCADO

Los tipos de martillos más usados son los de doble acción y de tipo hidráulico, a manera de

ejemplo, a continuación se presentan los martillos IHC, de la serie S y SC:

Serie “S”.

El peso de la masa de golpe de la serie S, es relativamente ligero, la velocidad de impacto

hace que estos martillos sean ideales para hincar pilotes de acero (tubos), vigas H y pilotes

en la costa. TABLA 3.6

CARACTERÍSTICAS MARTILLO “S”

CARACTERISTICAS UNIDAD S-35 S-70 S-90 S-200

Datos de operación.

Energía del golpe máximo sobre el pilote. kNm 35 70 90 200

Energía del golpe mínima sobre el pilote. kNm 2 2 2 10

Número de golpes a energía máxima. bl/min 60 50 50 45

Pesos

Pistón/masa de golpe Ton 3 3.5 4.5 10

Martillo con pistón en el aire. Ton 7.3 8.3 9.2 24.5

Dimensiones

Diámetro exterior del martillo. cm 61 61 61 91.5

Longitud del martillo. cm 560 713 788 892

Elemental Caída libre

Acción simple Vapor

Neumáticos

Doble acción

Diferenciales

Vapor

Neumáticos

Hidráulicos

Diesel Abiertos

Cerrados

Vibratorios Baja frecuencia, mayor de 40 Hz

Alta frecuencia, mayor de 140 Hz

Vibratorios - Impacto -

161

Serie “SC”.

Este tipo de martillos tienen una velocidad de impacto más baja que el de la serie S, por ser

el pistón más pesado. Son la mejor elección para hincar pilotes de concreto ó para usarse en

diferentes obras. TABLA 3.7

CARACTERÍSTICAS MARTILLO “SC” CARACTERISTICAS UNIDAD SC-30 SC-50 SC-60 SC-110

Datos de operación.

Energía del golpe máximo sobre el pilote. kNm 30 50 60 110

Energía del golpe mínima sobre el pilote. kNm 1 1 3 6

Número de golpes a energía máxima. bl/min 50 50 50 40

Pesos

Pistón/masa de golpe Ton 1.7 3.3 6 7.9

Martillo con pistón en el aire. Ton 4.1 5.9 9.5 14.1

Dimensiones

Diámetro exterior del martillo. cm 60 66 76.2 102

Longitud del martillo. cm 506 528 604 560

3.3 CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN

3.3.1 CONTROL DE CALIDAD

A continuación se describen las características de los materiales comúnmente empleados en

la construcción de pilotes y pilas, así como también las exigencias para el control de calidad

del material y del producto terminado.

Como complemento del control de calidad, se hará referencia donde corresponda a las

normas aplicables en nuestro país, tales como: ASTM (American Society for Testing and

Materials), ACI (American Concrete Institute), AWS (American Welding Society), API

(American Petroleum Institute), NOM (Norma Oficial Mexicana) y otras.

162

3.3.1.1 ACERO DE REFUERZO

El acero de refuerzo debe satisfacer la norma ASTM A-615M-96, “Varillas corrugadas y

lisas de acero, procedentes de lingote o palanquilla, para acero de refuerzo”, y por

consiguiente cumplir con las características físicas y químicas establecidas.

a) Características Físicas: se refieren a la resistencia a la tensión, al diámetro, peso

unitario, dimensiones y espaciamiento de las corrugaciones, y el doblado.

Las varillas de esta norma se clasifican, conforme a su límite de fluencia mínimo, en dos

grados: 40 y 60.

- El diámetro nominal de una varilla corrugada es equivalente al de una varilla lisa

que tenga la misma masa nominal que la varilla corrugada.

- El número de designación de las varillas corrugadas corresponde al número de

octavos de pulgada de su diámetro nominal.

TABLA 3.8

NÚMERO DE DESIGNACIÓN, MASAS, DIMENSIONES NOMINALES Y REQUISITOS DE CORRUGACIÓN PARA REFUERZO DE CONCRETO

Dimensiones nominales Requisitos de corrugación

A B C D E F Numero de designación

Masa nominal

kg/m mm mm² mm mm mm mm 2 0.248 6.4 32 20 4.5 0.2 2.4 3 0.560 9.52 71 29.9 6.7 0.4 3.6 4 0.994 12.7 129 39.9 8.9 0.5 4.9 5 1.552 15.88 200 49.9 11.1 0.7 6.1 6 2.235 19.05 284 59.8 13.3 1.0 7.3 7 3.042 22.22 387 69.8 15.5 1.1 8.5 8 3.973 25.4 510 79.8 17.8 1.3 9.7 9 5.060 28.65 645 90.0 20 1.4 10.9

10 6.404 32.26 819 101.4 22.3 1.6 12.2

A: diámetro D: espaciamiento máximo promedioB: área de la sección transversal E: altura máxima promedioC: perímetro F: distancia máxima entre estremo de corrugaciones transversales

163

TABLA 3.9 REQUISITOS DE TENSIÓN

A B Alargamiento mínimo en 203 mm, por designación

Grado MPa

(Kg/cm²)

MPa

(Kg/cm²)%

3 4,5,6 7 8 9 10

40 500

(4,921)

300

(2,812) 11 12 11 10 9 8

60 620

(6,348)

420

(4,218) 9 9 8 8 7 7

A: resistencia minima a la tensión; B: límite de fluencia mínimo.

TABLA 3.10

REQUISITOS DE DOBLADO A 180º

Diámetro del vástago Número de asignación

Grado 40 Grado 60

3,4,5 3.5d 3.5d

6 5d 5d

7,8 - 5d

9,10 - 7d

d: diámetro nominal de la muestra.

Las muestras deben doblarse alrededor de un vástago, sin agrietarse en la parte exterior de

la zona doblada. La prueba debe realizarse a temperatura ambiente y en ningún caso a

menos de 16 grados centígrados.

b) Características Químicas: deberá verificarse que en análisis de la colada el contenido

de fósforo no exceda de 0.05% y que en el análisis del producto terminado no exceda de

0.0625%.

c) Muestreo: para los ensayos de tensión, doblado y determinación de las características

dimensiónales y de la corrugación, se debe tomar una muestra de cada diámetro por cada

10ton ó fracción, ó por cada embarque o entrega, lo que sea menor. Para el análisis químico

de la colada y del producto terminado se debe tomar una muestra de la colada durante el

vaciado y en varillas representativas de dicha colada, respectivamente.

164

3.3.1.2 SOLDADURA.

El acero de refuerzo de 1¨ y mayor no se debe traslapar sino que se debe soldarse a tope o

unirse mediante un dispositivo roscado (copplers), tipo Dividag o similar. Debe cumplir

con las normas siguientes: ACI 439.3R-91, ASTM E 1032-95/142-92/94-93, ANSI/AWS/D

1.4-98 y NOM-H-121-1988.

a. Calificación del soldador: Antes de iniciar cualquier trabajo de soldadura se debe

calificar al soldador en la posición y de tipo de soldadura que debe realizar. La calificación

debe realizarse por un inspector calificado, quien emitirá un reporte indicando la aceptación

o rechazo del soldador.

b. Radiografías: tomar radiografías de una unión soldada constituye una prueba no

destructiva. Las radiografías deben tomarse de conformidad con las normas antes

mencionadas cuando estas sean mayores a 1¨.

Con el producto terminado, se acostumbra acordar entre el contratista y el dueño o el

supervisor, cuantas uniones se van a examinar. De los resultados obtenidos se decide la

aceptación o rechazo del lote.

3.3.1.3 AGUA El agua para la fabricación de los lodos de perforación y del concreto deberá ser potable,

limpia, fresca y libre de materia orgánica e inorgánica, ácidos y álcalis, en suspensión o en

solución, y de cualquier sustancia que pueda causar efectos deletéreos en el concreto, en

cantidad tal que puedan afectar la calidad y durabilidad del lodo de perforación o del

concreto. Debe cumplir con las siguientes normas: ASTM C 685-98.a ó NOM-C-122-1982.

Podrá obtenerse de fuentes públicas o de pozos, pero no de las excavaciones. No deberá

utilizarse agua no potable en el concreto, a menos que se cumpla con las siguientes

condiciones:

165

1) La selección de las proporciones del concreto debe basarse en mezclas de concreto

utilizando de la misma fuente.

2) Los cubos de mortero para pruebas, hechos con agua no potable, deben tener

resistencias iguales a los 7 y 28 días, de por lo menos 10% de la resistencia de

muestras similares hechas con agua potable. La compasión de las prueba de

resistencia debe hacerse en muestras idénticas, excepto por el agua del mezclado,

elaborados y probados de acuerdo con las normas ASTM C-109 “Test Meted fot

Compresive Strength of Hidraulic Cement Mortars”.

TABLA 3.11 VALORES CARCTERÍSTICOS Y LÍMITES TOLERABLES

DE SALES E IMPUREZAS

Límites en ppm.

Impurezas Cemento rico en

calcio

Cemento sulfato

resistente

Sólidos en suspensión

En aguas naturales (limos y arcillas)

En aguas recicladas (finos de cemento y agregados)

2000

50000

2000

35000

Cloruros, como Cl*

Para concreto con acero de preesfuerzo y piezas de fuentes**

Para otros concretos reforzados en ambiente húmedo o en

contacto con metales, como aluminio, hierro galvanizado y otros

similares***

400

700

600

1000

Sulfatos, como SO4** 3000 3500

Magnesio, como Mg++* 100 150

Carbonatos, como CO2 600 600

Dióxido de carbono, disuelto como CO2 5 3

Álcalis totales, como Na+ 300 450

Total de impurezas en solución 3500 4000

Grasas y aceites 0 0

Materia orgánica (oxígeno consumido en medio ácido) 150 150

Valor del PH No menos de 6 No menor de 6.5

166

* Las aguas que excedan los limites enlistados para cloruros, sulfatos y magnesio, podrán

emplearse si se demuestra que la concentración calculada de estos compuestos en el agua

total de la mezcla, incluyendo el agua de absorción de loa agregados u otros orígenes, no

excede dichos limites.

** El agua se puede usar siempre y cuando las arenas que se empleen en el concreto

acusen un contenido de material orgánica cuya colaboración sea inferior a 2, de acuerdo

con el método de la norma NMX-C-088-1997-ONNCCE.

*** Cuando se use cloruro de calcio (CaCl 2) como aditivo acelerante, la cantidad de este

deberá tomarse en cuenta para no exceder el límite de cloruros de esta tabla.

3.3.1.4 AGREGADO FINO

Material conocido como arena, que pasa por la malla 4.75mm, 0.187in (No 4) y se retiene

en la malla 0.075mm (No 200). El agregado fino esta formado por material natural

procesado, una combinación de ambos o artificial.

a) Granulometría: deberá satisfacer la granulometría mostrada en la tabla 3.12, de

acuerdo a las normas ASTM C-33 ó NMX C-111-1992. TABLA 3.12

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO

Material retenido* Criba

%

9.5 mm (3/8”) 0

4.75 mm (No.4) 0 – 5

2.36 mm (No.8) 0 – 20

1.18 mm (No.16) 15 – 50

0.60 mm (No.30) 40 – 75

0.30 mm (No.50) 70 – 90

0.15 mm (No.100) 90 – 98

* acumulado en masa

167

1) Estar dentro de la zona que establece la tabla 3.12, excepto en los casos que se indican

en el párrafo 3 y 4.

2) El modulo de finura debe estar comprendido entre 2.30 y 3.10, con una tolerancia de +/-

0.20, con respecto al valor del modulo de finura empleado en el diseño del

proporcionamiento del concreto.

3) El retenido parcial de la masa total en cualquier malla no debe ser mayor de 45%.

Pueden aumentarse los porcentajes del retenido acumulado de la masa ensayada en la malla

MO.300 (No 50) y MO.150 (No 100) a 95 y 100%, respectivamente, siempre y cuando el

contenido de cemento sea mayor de 250kg/m³ (2452N/m³) para concreto con aire incluido,

o mayor de 300kg/m³ (2943N/m³) para concreto sin aire incluido, o bien, supliendo las

diferencias del material que pase por esta malla, mediante la adición de un material

finamente molido y aprobado.

NOTA: Se considera concreto con aire incluido, aquel que tiene un contenido de aire mayor

de 3% fabricado con un cemento o aditivo inclusor de aire.

4) En el caso de que los agregados que pretendan emplearse, no cumplan con las

tolerancias indicadas en los incisos 1), 2) y 3), pueden usarse siempre y cuando se tengan

antecedentes de comportamiento aceptables, en el concreto elaborado con ellos, o bien, que

los resultados de las pruebas realizadas a estos concretos sean satisfactorias, en este caso,

los agregados se pueden usar siempre que se haga el ajuste apropiado al proporcionamiento

del concreto, para compensar las diferencias en la granulometría.

168

b) Sustancias nocivas: TABLA 3.13

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO

Concepto Material retenido*

Grumos de arcillas y partículas deleznables 0.3

Carbón y lignito

En concreto aparente

En otros concretos

0.5

1.5

Materiales finos que pasan la malla No.200

en concreto:

Sujeción a la abrasión

En otros concretos

3.0*

5.0*

* En masa de la muestra total, en %.

** En el caso de material fino que pasa por la malla F0.075 mm (No 200), si este es

producto de la desintegración de rocas, los porcentajes límites se incrementan a 5 y 7%,

respectivamente. Los materiales que rebasen estos límites deben estar sujetos a la

aprobación del usuario.

b) Sanidad y materia orgánica: El agregado fino, sometido a cinco ciclos del método de

prueba que establece la NOM-C-75-1985, debe tener una perdida de masa no mayor de

10% con sulfato de sodio, o 15% si se usa sulfato de magnesio.

El agregado fino que no cumpla con lo anterior, podrán aceptarse si existen antecedentes

documentales de su empleo en concretos de propiedades semejantes, elaborados con

agregados del mismo banco que causan un comportamiento satisfactorio en condiciones de

intemperismo semejantes a las que se va a someter el nuevo concreto.

El agregado fino debe de estar libre de cantidades perjudiciales de impureza orgánicas. Los

agregados que al efectuar la prueba a la que se refieren las normas, den un color mas oscuro

que el No.3 deben rechazarse, excepto si se demuestra que la coloración es debida a la

presencia de pequeña cantidades de carbón, lignito o partículas semejantes, o bien, si se

169

demuestra que el efecto de las impurezas orgánicas en morteros ensayados a 7 días dan

resistencias no menores del 95%, conforme al método establecido.

3.3.1.5 AGREGADO GRUESO.

Material conocido como grava, que es retenido en la malla 4.76mm, 0.187in (No.4)

constituidos por cantos rodados, triturados o procesados, rocas trituradas, escoria de alto

horno, escoria volcánicas, concreto reciclado o una combinación de ellos u otros, y cuya

composición granulométrica varia dentro de los limites de la tabla 3.14.

a) Granulometría: para pilas y pilotes el agregado máximo usual es de 19mm (¾”). En la

tabla 3.3.1.7 se dan los requisitos granulométricos para gravas desde 25mm (1”) hasta

9.5(3/8”).

Cuando se tenga agregados gruesos fuera de los límites antes indicados, deberán procesarse

para satisfacer dichos límites. En el caso de aceptar que los agregados no cumplan dichos

límites, deberá ajustarse el procedimiento del concreto para compensar las deficiencias

granulométricas, por lo tanto, deberá demostrarse que el concreto tiene un comportamiento

adecuado. TABLA 3.14

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO

Tamaño

nominal

(mm)

37.5

(1 ½”)

25.0

(1”)

19.0

(3/4”)

12.5

(1/2”)

9.5

(3/8”)

4.75

(No.4)

2.36

(No.8)

1.18

(No.16)

25.0 a 12.5 100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5 - - -

25.0 a 9.5 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5 - -

25.0 a 4.75 100 95 a 100 - 25 a 60 - 0 a 10 0 a 5 -

19.0 a 9.5 - 100 90 a 100 20 a 65 0 a 15 0 a 5 - -

19.9 a 4.75 - 100 90 a 100 - 20 a 55 0 a 10 0 a 5 -

12.5 a 4.75 - - 100 90 a 100 40 a 70 0 a 15 0 a 5 -

9.5 a 2.36 - - - 100 85 a 100 10 a 30 0 a 10 0 a 5

170

b) Sustancias nocivas: el agregado grueso deberá satisfacer lo indicado en la tabla 3.15. Es

de esperarse que los límites correspondientes a cada clase designada, sean suficientes para

asegurar un comportamiento satisfactorio del concreto para los diferentes tipos de concretos

y partes de la obra. Cuando no puedan conseguirse estos agregados de calidad adecuada

para satisfacer, por lo menos, algunos de los usos mencionados, estos pueden cumplir al

someterlos al tratamiento adecuado.

TABLA 3.15

LIMITES MÁXIMOS DE CONTAMINACIÓN Y REQUISITOS FÍSICOS DE CALIDADDEL AGREGADO GRUESO EN PORCENTAJE

G

Elementos A B C D E F Sulfato de sodio

Sulfato de

magnesioRegión de intemperismo

No expuestos a la intemperie: zapatas de Cimentación, columnas, vigas y pisos interioresCon recubrimiento

10.0

-

-

2.0

1.0

50

-

-

Pisos interiores, sin recubrimiento 5.0 - - 2.0 1.0 50 - - Expuestos a la intemperie: muros de Cimentaciones, muros de retención, pilas, Muelles y vigas

5.0

6.0*

8.0

2.0

0.5

50

12

18

Sujetos a exposición frecuente de humedad: Pavimentos, losas de puentes, andadores, Patios, pisos de entrada y estructuras marítimas

4.0

5.0

6.0

2.0

0.5

50

12

18

Expuestos a la intemperie concretos arquitectónicos

2.0

3.0

4.0**

2.0

0.5

50

12

18

Región de intemperismo apreciable Losas sujetas a tráfico abrasivo: Losas de puentes, pisos, andenes y pavimentos: Concreto arquitectónico Otras clases de concretos

4.0 8.0

- -

- -

2.02.0

0.51.0

5050

- -

- -

A. Total de terrones de arcilla y partículas deleznables B. Partículas de roca sílice con masa específica menor de 2.4 C. Suma de los conceptos anteriores D. Material fino que pasa la malla No.200 E. Carbón y lignito F. Pérdida por abrasión G. Pérdida en la prueba de sanidad (intemperismo acelerado) * Ver nota 4 ** Ver nota 2

171

NOTAS:

1) Esta limitación se aplica a materiales donde la roca sílice alterada se encuentra

como impureza, no es aplicable al agregado grueso que es predominantemente de

sílice alterada. La limitación del uso de tales agregados se basa en el antecedente de

servicio en donde se empleen tales materiales.

2) En el caso de agregados triturados, si el material que pasa por la malla No.200 es

del producto de la pulverización de rocas exentas de arcilla y/o pizarras, este límite

puede incrementarse a 3%.

3) La pérdida por abrasión del agregado grueso debe ser determinada en una muestra

con granulometría lo más cercana a la que va a ser usada en la producción del

concreto. Cuando se use más de un tamaño o más de una granulometría en un solo

tamaño, el límite de abrasión debe aplicarse a cada una de ellas. Las escorias de

altos hornos enfriadas al aire, trituradas, quedan excluidas de los requisitos de

abrasión, la masa volumétrica compacta de estos materiales de 1,120 Kg/m³.

4) Para construcciones de concreto en regiones cuya altitud sea mayor de 3,000 m

sobre el nivel del mar, estos requisitos deben reducirse en un 1%.

3.3.1.6 CEMENTO

El cemento es el conglomerante hidráulico que resulta de la pulverización del clinker a un

grado de finura determinado, al cual se le adiciona sulfato de calcio y agua.

El clinker es el material sintético granular, resultante de la cocción a una temperatura de

1,400°C de materias primas de naturaleza calcárea y arcilloferuginosa, previamente

triturados, dosificados, mezclados, pulverizados y homogeneizados. Esencialmente está

constituido de silicatos, aluminatos y ferroaluminatos cálcicos.

El cemento internacionalmente utilizado es el tipo Pórtland, que debe satisfacer la norma

ASTM C 150-98. Entre los tipos de cemento Pórtland tenemos: ordinario, puzolánico, con

escoria granulada de alto horno, y compuesto. La composición de los tipos de cementos se

define en la siguiente tabla:

172

TABLA 3.16

COMPOSICIÓN DE LOS CEMENTOS EN PORCENTAJES

Componentes

Tipo Denominación Clinker

Portlan +

yeso

Escoria

granulada

de alto

horno

Materiales

Puzolánicos

(3)

Humo

de

Sílice

Caliza Minoritarios

(2)

CPO Cemento Pórtland

ordinario

95-100

-

-

-

-

0-5

CPP Cemento Pórtland

Puzolánico

50-94

-

6-50

-

-

0-5

CPEG Cemento Pórtland

con escoria de

alto horno

40-94

6-60

-

-

-

0-5

CPC Cemento Pórtland

comupuesto (1)

50-94

6-35

6-35

1-10

6-35

0-5

CPS Cemento Pórtland

con humo de

sílice

90-99

-

-

1-10

-

0-5

NOTAS:

1) El cemento Pórtland compuesto debe llevar como mínimo dos componentes

principales, excepto cuando se adiciones caliza, ya que esta puede ser en forma

individual en conjunto de clinker más yeso.

2) Componentes minoritarios, deben ser uno o mas de los componentes principales, a

menos que estén incluidos ya como tales en el cemento.

3) Los materiales puzolánicos incluyen: puzolánas naturales, artificiales y/o cenizas

volantes.

Los cementos se clasifican también por su resistencia mecánica a la compresión en cinco

clases, definidas en la siguiente tabla:

173

TABLA 3.17 ESPECIFICACIONES MECÁNICAS Y FÍSICAS DEL CEMENTO

Resistencia a la compresión

(Nt/mm²)

Tiempo de fraguado

(mín.)

Estabilidad de volumen en

%

3 días 28 días Inicial Final Expansión Contracción

Clase

resistente

mínimo mínimo máximo mínimo máximo mínimo máximo

20 (*) 20 40 45 600 0.8 0.2

30 (*) 30 50 45 600 0.8 0.2 30R 20 30 50 45 600 0.8 0.2 40 (*) 40 - 45 600 0.8 0.2

40R 30 40 - 45 600 0.8 0.2

(*) Resistencia inicial: para un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los tres

días. Para indicar que un tipo de cemento debe cumplir con una resistencia inicial

especificada, se le agrega la letra R después de la clase. Solo se definen valores de

resistencia inicial a 30R y 40R.

3.3.1.7 ADITIVOS

Es un material diferente del agua, de los agregados y del cemento, que se emplea como

complemento del mortero o concreto, y que se agrega a la mezcla inmediatamente antes o

durante el mezclado, para modificar algunas de las características del concreto. Estos

aditivos pueden ser químicos (ver tabla 3.18) y minerales, satisfaciendo con las normas

ASTM C 309-98, 494-98a, 618-99.

Los aditivos minerales se presentan generalmente pulverizados, con finura mayor que la del

cemento, y sirve para mejorar las propiedades físicas del concreto fresco, especialmente

cuando se están usando agregados de granulometría diferente.

Estos aditivos se clasifican en tres tipos:

• Químicamente inertes: son la bentonita, la cal hidratada, el talco, los suelos

cuarzosos y los suelos calizos.

174

• Puzolánicos: son los materiales silíceos o sílico-alumínicos, que en sí no poseen o

poseen poco valor cementante, pero que finalmente pulverizados y en presencia de

la humedad reaccionan con el hidróxido de calcio, a temperaturas normales,

formando un compuesto que posee propiedades cementantes. Entre los puzolánicos

se encuentran las cenizas y vidrios volcánicos, las tierras diatomáceas, algunas

lutitas.

• Cementantes: son los cementos naturales, cales hidráulicas, los cementos de escoria

(mezcla de escoria de fundación con cal) y escoria de fundición de hierro granulado.

TABLA 3.18

TIPOS DE ADITIVOS QUÍMICOS

Tipo Características Observaciones

I Reductores de agua Disminuyen la cantidad de agua de mezcla requerida para

producir concreto de una consistencia dada.

II Retardantes de fraguado

Prolonga el tiempo de fraguado y el desarrollo de

resistencia del concreto, sin modificar necesariamente el

contenido de agua de la mezcla.

III Acelerantes de fraguado

Recorta el tiempo del fraguado y el desarrollo de la

resistencia del concreto, sin modificar necesariamente la

cantidad de agua de la mezcla.

IV Retardantes y reductores de agua

Prolonga el tiempo de fraguado y reduce la cantidad de

agua de mezcla requerida para producir concreto de una

resistencia dada.

V Acelerantes y reductores de agua

Acorta el tiempo del fraguado y el desarrollo de

resistencia del concreto y disminuyen la cantidad de agua

de mezcla requerida para producir concreto de una

consistencia dada.

VI Súper reductores de agua

Disminuyen la cantidad de agua de mezcla requerida,

para producir concreto de una resistencia dada, en una

cantidad considerablemente mayor que los reductores de

agua normales.

VII Súper reductores de agua y retardantes

Prolongan el tiempo de fraguado y reducen la cantidad de

agua de la mezcla requerida para producir concreto de

una resistencia dada, en una magnitud mayor que los

retardantes y reductores de agua normales.

175

3.3.1.8 CONCRETO

El concreto es un material compuesto, formado esencialmente por un medio cementante en

el cual están embebidas partículas o segmentos de agregados y aditivos, si es el caso. El

concreto de cemento hidráulico, el cementante lo forma una mezcla (pasta) de cemento y

agua.

A continuación se hacen referencias a las normas técnicas que rigen el concreto:

• ACI: 211.5R-96, 214-89, 304.11R-92, 308-92, 309-1R-96, 516R-65, 517-2R-92.

• ASTM C : 31/C M-98, 33-99, 39-96, 94N-99, 109/C 109M-99, 138-92, 143M-98,

171-97, 172-97, 173-94, 231-97, 309-98, 617-98.

a) Proporcionamiento:

El proporcionamiento de los constituyentes de la mezcla debe efectuarse de acuerdo a la

norma ACI 211.5R-96, en el entendido de que se están usando materiales que satisfagan los

requisitos de calidad exigido en las normas respectivas.

b) Fabricación:

La fabricación del concreto debe cumplir con la norma ACI 304.11R-92, de acuerdo al

tamaño de la obra, el concreto podrá ser fabricado en obra ó premezclado en una planta y

transportado al sitio mediante camiones mezcladores y/o agitadores, de conformidad con

las normas ASTM C 94-98c.

c) Colocación:

La colocación del concreto debe cumplir con la norma ACI 304-1R-92. La consolidación

debe efectuarse por vibración, de conformidad con la norma ACI 309.1R-96, con excepción

de las pilas o pilotes colados en el lugar, en las que el concreto se coloca con tubería

Tremie y no requieren vibración.

176

d) Curado:

El curado consiste en mantener un contenido satisfactorio de humedad y temperatura en el

concreto recién colado, para que se puedan desarrollar las propiedades requeridas. Debe

efectuarse con la norma ACI 308.1R-98, y puede efectuarse mediante:

• Curado con agua: por anegamiento o inmersión, rociado de niebla o aspersión,

costales, mantas de algodón y alfombras húmedas, tierra húmeda, arena y aserrín

húmedos, paja o heno húmedos.

• Materiales selladores: partículas plásticas, debe cumplir con los requisitos de la

norma ASTM C 171-97a. Papel impermeable, debe cumplir con los requisitos de las

normas ASTM C 171-97a.

• Membranas de curado: es un líquido que se aplica a la superficie de concreto

terminada, debe cumplir con la norma ASTM C 309-98a.

• Curado con vapor a alta presión: debe cumplir con los requisitos de las normas ACI

516R-65; y a baja presión debe cumplir con los requisitos de la norma ACI 517-2R-

92.

e) Especimenes de concreto:

Para el control de calidad del concreto mediante muestreo y ensayo de especimenes

cilíndricos estándar de 15cm de diámetro por 30.48cm de altura, salvo que se especifique

otro tamaño, se deberá satisfacer las siguientes normas: ASTM C 39, 617, 143, 31, 172,

138. Para la evaluación de los resultados de control de calidad de los ensayos cilíndricos se

seguirán los requisitos de la norma ACI 214-89.

3.3.2 PRUEBAS DE VERIFICACIÓN DEL CONCRETO DE LOS PILOTES

TERMINADOS.

Entre los métodos utilizados para la verificación del concreto de los pilotes o pilas

terminados se encuentran los siguientes: Métodos directos e indirectos, los cuales deben

satisfacer con las normas ASTM C 39-96, 42M-99, 174-97, 597-97, 803M-97, 805-97, 900-

93 y 1040-93.

177

A continuación se describen algunos de estos métodos utilizados internacionalmente:

1- Métodos Directos:

Se entienden como tales a los métodos destructivos:

a) Prueba de muestreo: se realiza con una broca de diamante accionada por una

perforadora de rotación para muestrear el concreto endurecido, recurriendo a la extracción

de corazones, el muestreo debe hacerse hasta que el concreto tenga el endurecimiento

suficiente para permitir la extracción del corazón sin alterar la adherencia entre el concreto

y el agregado grueso. Se considera que para obtener corazones sanos, el concreto debe tener

como mínimo, 14 días de edad. El muestreo debe realizarse de conformidad a las normas

ASTM C 42-99.

Este método presenta los siguientes inconvenientes:

• El costo es alto, ya que las brocas de diamante son caras.

• Es imposible detectar anomalías en toda la sección transversal de las pilas o pilotes,

ya que generalmente las perforaciones se realizan al centro de la misma y, dado lo

reducido de su diámetro deja incertidumbre acerca del estado que guarda la pila o

pilote cerca de la periferia.

• La resistencia obtenida de los corazones de concreto tiende a estar por debajo de la

obtenida de cilindros, fabricados durante el colado, por lo que la decisión sobre la

calidad de la pila o pilote debe considerar esta condición.

• El tiempo de ejecución de la perforación es considerablemente largo.

b) Prueba de extracción: este método mide la fuerza requerida para extraer una varilla de

acero previamente colada con el extremo y embebido. Debido a su forma, el ensamblaje de

varilla de acero se extrae junto con un trozo de concreto con la forma aproximada de un

tronco de cono. Esta prueba debe cumplir con la norma ASTM C 900-93.

La resistencia de la extracción se calcula con la relación de la fuerza al área idealizada del

cono truncado, y es cercana a la resistencia del corte de concreto. Se correlaciona con la

178

resistencia a la compresión de cilindros estándar o con la de corazones para una amplia

gama de condiciones de curado y de edad.

2- Métodos Indirectos:

Entendiendo como tales a los métodos no destructivos:

a) Prueba de integridad de pilotes (PIT):

Es un equipo que permite realizar pruebas de integridad de pilotes de modo no destructivo,

con lo cual no se dañan las estructuras por el hincado o colado in situ.

El funcionamiento ocurre a través de un pequeño martillo que cuando golpea un

acelerómetro conectado al PIT, genera una onda comprensiva la cual desciende por el

pilote. Esta onda cuando encuentra algún cambio en la sección transversal o en la calidad

del concreto, crea una onda de tensión ascendente, que más tarde se observa en la cabeza

del pilote.

Los registros, posteriormente son capaces de mostrar la velocidad de la onda en los

distintos sectores del pilote y a través de esto se obtiene la localización de los defectos. La

magnitud del defecto, se obtiene por la magnitud de la reflexión temprana.

Estas pruebas son rápidas, económicas de realizar y permiten que un operador, en un solo

día, aplique las pruebas en un gran número de pilotes o pilas ya colocados.

Realización de Prueba PIT en un pilote colado in situ.

179

El equipo de campo, esta compuesto por:

• PIT, instrumento muy compacto y construido sin partes movibles para condiciones

de campo duras, transportables fácilmente y que permite la operación de una

persona.

• Martillo

• Acelerómetro

b) Ensayo dinámico de pilotes (PDA):

Este ensayo principalmente determina la capacidad de ruptura de la interacción entre el

pilote y el suelo, para esfuerzos estáticos axiales. Difiere de las tradicionales pruebas de

carga estáticas por el hecho de que la carga es aplicada dinámicamente, a través de golpes

de un sistema de percusión adecuado. La medición se hace por medio de la instalación de

sensores en el fuste, en una sección situada por lo menos dos veces el diámetro del pilote

abajo de su cabeza. Las señales de los sensores son enviadas por cable al equipo PDA,

donde son almacenadas y procesadas.

En pilotes colados “in situ”, es recomendable hacer una preparación previa, la que consiste

en la ejecución de un cabezal de concreto para recibir los impactos. Los sensores deben ser

instalados preferentemente en el fuste del pilote, y no en el cabezal.

Realización de Prueba PDA en pilotes colados in situ, utilizando sensores.

180

Los golpes son aplicados por cualquier sistema capaz de liberar un peso en caída libre.

Debe usarse madera contrachapada, a veces encimadas por una chapa metálica, para

amortiguamiento de los golpes.

c) Prueba Cross Hole: consiste en la emisión de una vibración que se genera dentro de un

tubo lleno de agua, que se coloca fijo en el armado, previo al colado. La captación de esta

onda se realiza por medio de un receptor colocado al mismo nivel del emisor pero en otro

tubo; la operación se repite a lo largo del elemento, obteniéndose una gráfica en la cual se

aprecia el tiempo de preparación de las ondas captadas.

Cada anomalía detectada se caracteriza por una disminución drástica de la amplitud de

onda, captada y en un incremento de tiempo de recorrido.

Para la ejecución de este método de verificación se requiere que previamente sean

colocados tubos metálicos a lo largo de todo el elemento. De la cantidad de estos dependerá

la precisión de la verificación.

Este método presentas las siguientes ventajas:

• Buena localización de anomalías tanto en profundidad como en la sección de las

pilas y pilotes, siempre que sea suficiente el número de tubos para la ejecución de la

prueba.

• Interpretación en forma inmediata.

• Registro continuo en toda la longitud del elemento.

Una desventaja de este método es la imposibilidad de detectar la calidad del concreto entre

la pila o pilote y el terreno natural, la máxima distancia recomendada entre los sensores es

de 1.50m.

181

3.3.3 SUPERVISION DURANTE LA CONSTRUCCIÓN DE PILAS O PILOTES

La supervisión de la construcción de pilas y pilotes debe garantizar que se construyan de

conformidad con las hipótesis de diseño y las especificaciones de construcción, y dentro de

las tolerancias aceptables o, en caso de presentarse una desviación excesiva, proporcionar la

información necesaria para poder aplicar medidas correctivas.

El comportamiento de una cimentación profunda depende, en gran medida, de su

construcción. La correcta selección del procedimiento y del equipo de construcción, la

calidad de la mano de obra y el control estricto de todo el proceso, son aspectos esenciales

en la construcción de una cimentación profunda.

La supervisión debe realizarla el proyectista, contando con personal de amplia experiencia

en los trabajos de construcción de cimientos profundos, y que tenga la preparación

académica necesaria y suficiente para ver e interpretar lo que ve. Es necesario que la

supervisión sea continua durante toda la construcción, a fin de asegurarse de que las

condiciones del subsuelo sean congruentes con la del diseño y que la construcción se lleve

a cabo de conformidad con:

• Reconocer procedimientos de construcción eficientes.

• Interpretar correctamente los registros de perforación y de los hincados de pilotes.

• Evaluar adecuadamente las condiciones reales del subsuelo. 3.3.3.1 PILAS Y PILOTES COLADOS “IN SITU” a) Supervisión:

La supervisión de construcción de las pilas y pilotes incluye, entre otros aspectos:

• La corroboración de su localización.

• La vigilancia durante la perforación.

• El control de la fabricación y manejo del lodo de perforación, si se requiere.

182

• La protección del agujero, entendido como tal el cuidado de su estabilidad durante

la perforación y durante la colocación del armado y del colado del concreto.

• La protección de las construcciones vecinas.

• La verificación de la verticalidad de la perforación y de las dimensiones del fuste y

de la campana, si la hubiere.

• La conformidad de la profundidad de desplante y de las características del material

en que se apoyara el elemento.

• La revisión del acero de refuerzo y que cuente con los elementos rigidizantes

necesarios para su manejo.

• La verificación de la calidad de los materiales de construcción.

• La vigilancia del izado, manejo y colocación del acero de refuerzo.

• La verificación de que los procedimientos de colocación del concreto y de manejos

delos lodos sean los adecuados.

Deberá realizarse con una brigada de topografía el trazo de cimentación, marcado con una

estaca la localización del centro de cada elemento, indicando la profundidad de perforación

y la de desplante. Una vez terminada la colocación del pilote o el colado de este deberá

verificarse su posición real, siempre con una brigada de topografía, a fin de comparar con la

tolerancia prevista.

La supervisión deberá contar en obra con una copia del estudio geotécnico, el que, además

de información general sobre secuencia estratigráfica, tipos de suelos y resistencia al corte,

deberá contar con la siguiente información:

• Presencia de estratos permeables de grava, arena o limo; niveles piezométricos en

tales estratos.

• Nivel piezométrico en el estrato de apoyo.

• Caudal del agua que fluye de los estratos de apoyo hacia el barreno (aún en roca).

• Presencia de obstrucciones grandes arriba del nivel de desplante y procedimientos

para la remoción de las mismas.

• Presencia de gas natural en el suelo o roca.

• Análisis químico del agua freática.

183

• Caudal de descarga de las bombas de achiques, cuando se usen, y determinación del

porcentajes de finos arrastrados por el agua. Para esto resulta útiles los tanques de

sedimentación con cretas vertedoras.

b) Excavación.

Entre los puntos que se deben verificar o anotar durante la excavación, destacan:

• Información general: fecha, condiciones atmosféricas, identificación individual,

hora de inicio y de terminación de la excavación, equipo utilizado, personal.

• Localización topográfica de la pila o pilote al inicio y al termino de la excavación.

• Conformidad del procedimiento de excavación con las especificaciones de

construcción o con la práctica correcta (se aconseja que toda obra de cimentación

tenga sus propias especificaciones que rijan durante toda la construcción).

• Verticalidad y dimensiones de la excavación a intervalos regulares. La verticalidad

de la excavación se debe comparar con el valor de proyecto y con la desviación

permisible especificada.

• Bondad del método y equipo usado para atravesar estratos permeables, si los

hubiere.

• Bondad del método y equipo usado para atravesar grandes obstrucciones, si las

hubiere.

• Seleccionar adecuadamente la secuela de excavación y colado, cuando se contemple

ejecutar simultáneamente varios pilotes o pilas relativamente cercanas, a fin de

garantizar el movimiento del equipo, su seguridad, la de las construcciones vecinas,

así como la estabilidad de las excavaciones.

• Registro de los estratos de suelo atravesados durante la excavación.

• Profundidad de empotramiento en el estrato de apoyo y cota del fondo de la

perforación.

• Elevación y geometría de la campana, si hubiere.

• Calidad del estrato de apoyo (esto debe hacerse mediante inspección visual, siempre

que sea posible). Para altas capacidades de carga se recomienda la obtención de

núcleos y el ensayo in situ del material hasta una profundidad de 1 a 2 diámetros

184

bajo el nivel de desplante. El supervisor debe decidir cuando se a alcanzado el

estrato de apoyo y cual es la profundidad correcta de los pilotes o pilas.

• Limpieza del fondo y de las paredes de la excavación y del ademe permanente (o

perdido), si lo hubiere, con la herramienta adecuada.

• Gasto de filtración hacia la excavación.

• Calidad del lodo bentonìtico, si se requiriera.

• Perdida del lodo, si la hubiera (hora, elevación, cantidad).

• Cuando la excavación atraviese arcillas blandas bajo el nivel freático, no debe

extraerse la cuchara a velocidad tal que provoque succión y, en consecuencia,

caídos. En este caso conviene subir la cuchara en etapas, permitiendo el

establecimiento de la presión, o dejando en el centro de la misma una tubería que

permita el rápido paso del lodo hacia la parte inferior de la cuchara mientras este

suba despacio. Se debe evitar el uso indiscriminado de los lodos y el nivel del lodo

deberá permanecerá lo mas arriba posible del nivel freático.

c) Colado del concreto.

Después de haber inspeccionado y aprobado la excavación, se puede proceder a colocar el

acero de refuerzo y el concreto. Entre los aspectos que se deben verificar o anotar,

destacan:

• Información general: fecha, condiciones atmosféricas, identificación de los pilotes o

pilas, hora de inicio y hora de terminación del colado.

• Calidad del concreto: proporcionamiento, revenimiento, resistencia, agregado

máximo, hora de mezclado, hora de salida, hora de llegada, hora de inicio de

descarga, hora de termino de la descarga, volumen del colado, identificación del o

de los camiones. Se deberá tomar una muestra de tres cilindros de cada 10m³ de

concreto para el ensayo a la edad de 28 días.

• Que el método de colocación y posicionamiento correcto del tubo o canalón de

descarga del concreto sean los correctos; llevar registros continuos del

embebimiento del extremo del tubo tremie en el concreto. No usar tubería que tenga

elementos que se atoren por dentro ni por fuera.

185

• Observar las condiciones del fondo del agujero, si es que es posible,

inmediatamente antes del colocar el concreto.

• Observar las condiciones de las paredes del agujero o del ademe de acero que estará

en contacto con el concreto fresco y anotar la posición del nivel freático detrás del

ademe. El concreto deberá colocarse inmediatamente después de esta inspección.

• Observar si el acero de refuerzo esta limpio y colocado en su posición correcta y si

el diámetro, longitud y espaciamiento de las varillas longitudinales delos estribos es

el adecuado. La unión de las varillas deben ser a base de soldadura, a tope.

• Observar que la posición del acero de refuerzo sea de conformidad con los planos y

especificaciones.

• Observar el método de colocación del concreto y asegurarse de que no hay

segregación de material cuando se utilizan procedimientos tales como caída libre

desde, una tolva, tubería tremie y botes con descarga de fondo. No usar concreto

bombeado a menos que sea colocado con tubería tremia.

• Cuando se deba colocar concreto bajo lodo bentonitico, debe hacerse una limpieza

previa de este, desarenándolo, o bien una sustitución completa del lodo.

• Realizar pruebas en el concreto fresco, tales como: revenimiento, aire incluido y

peso volumétrico.

• Asegurarse de que el concreto se coloca en forma continua, sin interrupciones ni

retrasos largos y que dentro del ademe se mantenga una altura de concreto

suficiente si es que se va a extraer. Si no se utiliza el ademe, verificar el peso del

concreto sea suficiente para equilibrar la presión hidrostática presente.

• Calcular el volumen del concreto colocado y compararlo con el equivalente a la

altura de la perforación.

• La supervisión debe de estar pendiente de que el concreto no se contamine con el

suelo debido del desprendimiento de las paredes.

• Consolidar mediante vibración el último tramo de 1.50 a 3.0mt. De altura cuando el

concreto tenga un revenimiento menor de 10.0cm (lo cual no se aconseja; el

revenimiento mínimo debe de ser de 15.0cm, para asegurar un flujo continuo).

• Determinar la cota del descabece y la longitud exacta de cada elemento.

186

• Verificar in situ la calidad de los pilotes y pilas terminadas, mediante algunas de las

pruebas antes mencionadas.

• Verificar topográficamente la localización final de los pilotes o pilas terminadas.

d) Criterios de aceptación.

• Localización.

• Concreto.

• Tubería tremie.

• Acero de refuerzo.

Todos estos elementos se contemplan en la siguiente tabla:

TABLA 3.19

TOLERANCIA ACEPTADAS EN LA FABRICACIÓN DE PILAS Y PILOTES.

CONCEPTO TOLERANCIA CON RELACION

ALASESPECIFICACIONES

Traslape de acero de refuerzo Menor al 50% en una sección

Separación del acero de refuerzo tanto en el

sentido longitudinal como en el transversal Mayor de 20.0cm

Acero de refuerzo en extremo Sin dobleces y recubrimiento

Recubrimiento del acero de refuerzo Mayor de 7.0cm; con ademe metálico recuperable

mayor de 14.0cm.

Diámetro interior del tubo tremie Mayor de 10.0 veces el tamaño máximo de

agregados del concreto y menor de 12.0¨

Unión entre tramos de tubo tremie Impermeable cuando se introduzca en agua

Revenimiento del concreto Mayor de 18.0cm

Tamaño máximo de agregado del concreto 3/4”

Excentricidad radial con relación al trazo de los

pilotes o pilas medido en la plataforma de trabajo

15.0% del diámetro de la sección delos pilotes o

pilas, en suelos con presencia de boleo se acepta el

20.0%

Desviación horizontal con relación al eje de

inclinación proyectado

2.0% de la longitud total de la pila o pilotes, en

suelos muy heterogéneos se acepta el 4.0%.

187

• Verticalidad:

La tolerancia permisible esta comprendida entre 1.0 y 2.0% de la longitud final de

los pilotes o pilas, pero sin exceder el 12.5% del diámetro de la pila o pilotes o

38.0cm en el fondo, lo que sea menor.

• Campana:

El área del fondo de campana no será menor del 98.0% de la especificada. En

ningún caso la inclinación del talud de las paredes de la campana será menor de

55.0 grados con la horizontal y el arranque vertical de la campana debe tener

cuando menos 15.0cm de altura. El talud vertical de la campana debe ser

preferentemente una línea recta o, en su defecto, ser cóncavo hacia abajo. En ningún

caso ser cóncavo hacia arriba en mas de 15.0cm medidos en cualquier punto a lo

largo de una regla colocada entre sus extremos.

• Limpieza:

Se deberá remover todo el material suelto y de azolve del fuste y de la campana

antes de colar el concreto. En ningún caso el volumen de tales materiales excederá

el equivalente al que fuera necesario para cubrir un 5.0% del área en un espesor de

5.0cm.

• Ademe:

El ademe debe manejarse y pretejerse de tal modo que no se ovale mas de2.0% del

diámetro nominal.

e) Informes diarios:

La supervisión entregara un informe diario firmado al director de la obra, al proyectista

estructural y al ingeniero geotécnico, en formas preparadas ex profeso. Estos informes

deben contener lo siguiente:

• Localización precisa y dimensiones de las perforaciones realizadas.

• Elevación precisa del brocal del fondo.

• Registro de mediciones de la verticalidad.

188

• Método empleado para la perforación.

• Descripción de las condiciones en que se encontró el nivel freático.

• Descripción de los materiales encontrados durante la perforación.

• Descripción de las obstrucciones encontradas y removidas.

• Descripción del ademe temporal o recuperable y del permanente colocado,

incluyendo su finalidad. Longitud y espesor de la pared, así como el empotramiento

y sello obtenido, si estaba proyectado.

• Descripción de cualquier movimiento del suelo o del agua, estabilidad de campana

y de las paredes, perdida del suelo, método de control y necesidades de bombeo.

• Datos obtenidos de la medición directa de la perforación y de la campana.

• Descripción de los métodos de limpieza alcanzado inicialmente.

• Elevación a la cual se encontró el material de apoyo. Descripción del material de

apoyo, sondeos realizados, método de muestreo, velocidad de avance en roca,

especimenes recuperados, pruebas realizadas y conclusiones alcanzadas en relación

con el material de apoyo.

• Descripción del grado de limpieza justamente antes de colar el concreto.

• Registro de la profundidad del espejo de agua dentro de la perforación y gasto de

filtración antes de colar el concreto.

• Registro de la supervisión del acero de refuerzo, en cuanto al armado en si, posición

y calidad.

• Método de la colocación del concreto y de la extracción del ademe, si lo hubiere.

Registro de la carga de altura del concreto durante la extracción del ademe. Registro

de la elevación del concreto al iniciar la consolidación por vibración, si fuere el

caso.

• Registro de las dificultades encontradas. Debe contener posibles huecos, posible

estrangulamiento y posible colapso del ademe.

• Condición del concreto entregado en obra, incluyendo el revenimiento, peso

volumétrico, aire incluido, fabricación y ensayos de cilindros a compresión y otras

pruebas.

189

• Registro de cualquier desviación de las especificaciones y decisiones tomadas al

respecto.

f) Causas más comunes de pilas y pilotes defectuosos.

• Formación de huecos en el fuste por la extracción inadecuada del ademe.

• Desconchamiento del suelo, dando lugar a contaminación del concreto.

• Localización incorrecta, falta de verticalidad o refuerzo inadecuado.

• Colocación inadecuada del concreto, dando lugar a segregación.

• Estrangulamiento del fuste.

• Colapso del ademe.

• Formación de justas frías.

• Migración del agua y segregación, que originan un concreto débil.

• Concreto de baja calidad entregado en obra.

• Contaminación del concreto con lodo de perforación.

• Estrato de apoyo inadecuado.

3.3.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD

La construcción de cimentaciones profundas, como sucede en otras especialidades, requiere

de medidas de seguridad particulares durante su desarrollo. Las ventajas que se obtienen al

trabajar dentro de un ambiente en el que se cuidan y vigilan los aspectos de seguridad de las

personas que intervienen directamente en los trabajos, así como la de las personas que

pueden estar cerca o dentro del área de ejecución; asimismo, se logra disminuir

considerablemente el riesgo al que se someten los equipos de construcción. A continuación

se describen algunos aspectos a tomar en cuenta:

190

1- Equipo de protección personal.

Entre estos tenemos:

a) Protección para la cara y ojos: es necesaria cuando existe un riesgo inherente para

los ojos debido a partículas volantes, químicos peligrosos y radiaciones.

b) Protección para los pies: es necesaria cuando el trabajador está expuesto a sufrir

lesión en los pies debido a temperatura, sustancias corrosivas, sustancias peligrosas,

caída de objetos que podrían generar alguna lesión al pie, o cuando deba trabajar

bajo condiciones de humedad.

c) Protección para las manos: es necesaria cuando el trabajador está expuesto a

cortaduras, quemaduras, o daños producidos por agentes físicos o químicos.

d) Protección para el cuerpo: la ropa apropiada para el trabajo deberá ser usada el

personal, y no se deberá utilizar ropa que se sature con líquidos inflamables o con

agentes corrosivos y oxidantes. Se deberán proporcionar también cascos de

protección.

e) Protección auditiva: los niveles de ruido arriba de 90 dba son frecuentes durante

operaciones de construcción. Esta exposición no puede ser reducida a niveles

inferiores, por lo que los trabajadores deberán utilizar la protección auditiva.

f) Protección respiratoria: será necesaria la utilización de mascarillas cuando el

personal esté expuesto a excesos de polvo en las zonas de trabajo.

2- Primeros auxilios.

a) Un botiquín de primeros auxilios deberá ser provisto en el lugar de trabajo.

b) Se deberá tener un servicio de asistencia médica para los casos de emergencia.

c) Algún personal podrá ser entrenado en caso de requerirse los primeros auxilios, y

deberán poseer certificados de haber recibido el curso por la cruz roja.

3- Salubridad.

a) El agua que se suministre en cada lugar de trabajo, deberá ser potable.

b) Deberá existir facilidad de servicios sanitarios que serán colocados en cada sitio de

trabajo.

191

c) De acuerdo al Ministerio del Medio Ambiente, se deberá proporcionar 1 servicio

sanitario por cada 20 trabajadores.

d) Los servicios sanitarios deberán permanecer limpios y con papel sanitario.

e) Adecuadas facilidades de lavado, deberán ser provistos para los trabajadores

encargados de trabajos que involucren operaciones con pinturas o recubrimientos.

f) Al no existir sanitarios cerca de la obra, se deberán proporcionar sanitarios móviles.

4- Extintores de fuego.

Los extintores de fuego tipo ABS, deberán permanecer cargados y revisados mensualmente

y se les dará un servicio anualmente. Se deberán colocar en un perímetro cercano de las

áreas de trabajo y en la maquinaria a utilizar.

5- Soldaduras.

Los riesgos para los trabajadores que realizan los trabajos con soldaduras provienen de la

exposición a vapores inflamables, gases tóxicos por encontrarse en lugares estrechos o

confinados. Por lo que antes de comenzar cualquier operación de soldadura se deberá tomar

en cuenta las siguientes normas de seguridad:

a) Ningún tipo de soldadura estará permitido realizar en ambientes explosivos.

b) Se deberá remover o guardar todo material de combustible de las áreas de trabajo.

c) Proveer el extintor mas conveniente, contenedores de agua y manqueras para todas

los lugares de trabajo.

d) Algunos accesorios que deberán proveerse para realizar esta práctica son: guantes

no inflamables, casco adecuado y protección para los ojos con pantallas oscuras

debido a los destellos que produce la soldadura con rayos ultravioleta.

6- Seguridad con la maquinaria de construcción.

Una correcta elección del procedimiento constructivo y del equipo por utilizar, disminuye

la posibilidad de errores humanos durante las maniobras, mejorando la calidad de la

cimentación que se construye, y reduciendo los costos en la mayoría de los casos. A

192

continuación se comentan algunas recomendaciones para las obras mas comunes de

cimentaciones profundas:

a) Accesos y plataformas de trabajo:

Los equipos utilizados en las cimentaciones profundas requieren de accesos firmes y

seguros, ya que se trata de maquinaria pesada que transita sobre orugas o neumáticos. No se

debe trabajar sobre plataformas inestables, procurando apoyar los equipos lejos de las

orillas de los hombros de los taludes.

b) Obstáculos terrestres y/o aéreos:

La altura convencional de los equipos diseñados para la construcción de cimentaciones

profundas es superior a los 20 m; antes de iniciar cualquier trabajo es necesario

inspeccionar el lugar donde se desarrollarán, observando con especial atención los

obstáculos terrestres y/o aéreos, que en la mayoría de los casos corresponden a

instalaciones eléctricas o de algún otro tipo. En el caso de que los obstáculos mencionados

existan, se debe proceder a solicitar la interrupción de los servicios.

c) Cables:

Durante las maniobras de fabricación de pilotes, perforación e hincado se debe poner

atención a los cables de acero usados en las maniobras, incluyendo su colocación,

utilización, mantenimiento y revisión de accesorios.

d) Grúas:

El sistema de frenos de los tambores de las grúas debe estar en óptimas condiciones, ya que

un descuido en su mantenimiento puede provocar perder el control de la maniobra de las

cargas. Es recomendable conocer las capacidades de carga y longitudes e inclinaciones de

las plumas de las grúas, para evitar que el equipo falle con alguna carga.

193

e) Maniobra:

Durante las maniobras, ninguna persona debe permanecer debajo de la carga. Para el

manejo y dirección de la posición de los pilotes hincados, se recomienda utilizar cables de

manila o polipropileno que tenga la longitud suficiente que permita cumplir con lo anterior.

f) Movimiento de pilotes prefabricados:

Se debe garantizar que la resistencia del concreto a adquirido la capacidad necesaria para

poder levantar los pilotes de las camas de fabricación. Los puntos de levante deben estar

definidos desde el habilitado del acero para garantizar que los esfuerzos serán inferiores a

los resistentes y estén repartidos en las anclas adecuadamente, durante la maniobra de

despegue de pilotes.

El desmoldante utilizado debe evitar que un pilote quede adherido al molde para que los

esfuerzos no varíen de los considerados. No es recomendable levantar un pilote de un

extremo para despegarlo de la cama.

g) Cargas:

No es conveniente jalar cargas con la grúa, para evitar balanceos que puedan golpear la

caseta donde se encuentra el operador, o bien el desplazamiento de la carga en otra

dirección. Durante las maniobras, se debe mantener la carga lo mas cercano posible al

suelo, evitando que el personal se encuentre sobre la misma.

h) Equipo:

El personal no debe bajar ni subir de un equipo que esté en movimiento. Se deberá

mantener limpio el parabrisas de la grúa para permitir siempre buena visibilidad. Antes de

abrir alguna conexión o llave de algún sistema hidráulico para su revisión, se recomienda

verificar que el sistema haya liberado la presión.

Cuando el equipo esté funcionando, no es conveniente cargar combustible. La revisión de

depósitos de combustible y de baterías debe realizarse utilizando lámparas sordas.

194

7-Colocación del material en la obra

a) Acero de refuerzo.

Debido a que el acero de refuerzo ya habilitado debe ser maniobrado en condiciones

diferentes a las del elemento diseñado por construir, es necesario conocer el

comportamiento del armado al ser maniobrado.

Al introducir los armados dentro de los moldes de los pilotes o en la perforación de las

pilas, es necesario revisar que los estribos estén debidamente amarrados para evitar que se

desprendan durante la maniobra. Es recomendable también revisar que lo largo de los

castillos no quede desperdicios de acero, así como herramientas, antes de realizar las

maniobras.

Es necesario considerar la longitud de los armados para determinar la posible presencia de

deformaciones que provoquen rotura de amarres, o bien se determina si se requieren utilizar

peine de levante para pilotes o introducir el armado para pilas. En ocasiones se resuelve

este problema colocando rigidizadores en los armados.

b) Concreto.

En algunas cimentaciones se realizan los colados con bomba y pluma, debido a las

dimensiones del terreno en el que se trabaja, el nivel en el cual se encuentra el equipo de

cimentación, o la falta de acceso a la zona. En estas condiciones se debe revisar el correcto

funcionamiento de las llaves en las uniones de la tubería, para evitar que el concreto se

derrame cayendo juntas con las mismas.

Cuando se utilicen depósitos portátiles para colocar el concreto, debe garantizarse que el

soporte sea el adecuado para la carga y que el mecanismo de la compuerta trabaje

correctamente, para evitar que el concreto caiga antes de llegar a donde se va a depositar,

esta maniobra debe realizarse con un manejo suave.

En el colado de las pilas o pilotes es necesario que el personal este alrededor de la

perforación para manejar correctamente la tubería tremie, por lo que se debe contar con una

estructura en la cual el trabajador pueda pararse y que evite su caída dentro de la

perforación. Esta estructura también garantiza la seguridad durante el acoplamiento de los

tramos de tubería.

195

En caso de utilizar calderas de vapor para el curado del concreto en la fabricación de los

pilotes, se debe revisar periódicamente los depósitos de combustible, tuberías, válvulas,

conexiones y serpentín para evitar explosiones. Este equipo debe de ser utilizado por

personal capacitado específicamente para esta actividad. No es recomendable tratar de abrir

una conexión cuando el equipo este en operación, ya que este trabaja con presiones y

temperaturas altas, pudiendo provocar del vapor quemaduras y la conexión puede

desprenderse con gran fuerza.

8-Perforación

a) Brocales.

Para evitar caídos de material dentro de las perforaciones, es importante utilizar brocales

adecuados de acero, concreto u otros, para evitar exponer a algún peligro a los trabajadores

y al equipo que se encuentra adyacente a la perforación.

Se recomienda que el brocal utilizados para estos casos, quede empotrado en la perforación

por lo menos dos veces su diámetro. En cuanto a la parte superior, es necesario que sobre

salga de 30 a 40cm como mínimo, del nivel de trabajo.

b) Perforaciones adyacentes.

Es importante llevar acabo una planeación en la ejecución de las perforaciones, para evitar

hundimientos accidentales, los cuales son provocados por fallas en las paredes de las

perforaciones o comunicación de ellas al existir vibraciones en el suelo.

c) Retiro de material.

El material producto de las perforaciones es muy inestable para el apoyo del equipo, debido

a su estado suelto. Cuando se perfora por debajo del nivel freático, el problema aun es

mayor, ya que la superficie de trabajo se cubre de lodo.

Cuando se utilizan lodos bentoniticos para la estabilización de las paredes de las

perforaciones, la plataforma de trabajo puede llegar a ser inestable y resbaladiza. Cuando

no se logra retirar eficientemente los lodos de la superficie, se debe tener cuidado en

señalizar y proteger los puntos donde se encuentren perforaciones abiertas.

196

d) Descenso a perforación.

En algunos procedimientos constructivos, es necesario la construcción de campanas (pilas),

o simplemente la inspección ocular del desplante de las perforaciones, para lo cual el

personal deberá descender a su interior. Es recomendable poner especial atención a la

presencia de gases tóxicos o ausencia de aire respirable.

Estas circunstancias se advierten cuando se perforan en formaciones calcáreas, turba,

materia orgánica en productos de descomposición, rellenos sanitarios o basureros.

Las características del subsuelo o la vibración del equipo dentro y fuera de la perforación,

pueden hacer fallar la estabilidad de las paredes de la perforación, por lo que es conveniente

utilizar ademes metálicos en toda la longitud, evitándose así que la perforación se cierre

con el personal en su interior.

Los trabajadores dentro de una perforación siempre deben de utilizar un armes de

seguridad, el cual se sujetara a un cable de rescate durante todo el tiempo que permanezca

laborando en su interior.

e) Perforaciones abiertas.

Es común que algunas perforaciones queden abiertas temporalmente en cambios de turno,

por lo que es recomendable utilizar tapas especiales que eviten la caída accidental de alguna

persona.

En caso de que los trabajos continúen inmediatamente al finalizar la perforación, es

suficiente con señalizar el área.

calculo de pilotes

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