Transcripción de Diseño y Cálculo de MicropilotesElemento constructivo de diámetro inferior a 300mm, utilizado para cimentaciones profundas.

Su principal función es transmitir las cargas de la estructura de la obra a un estrato resistente del suelo.

El micropilotaje es una técnica cada vez más extendida y utilizada tanto en edificación como en obra civil. ¿Qué es un Micropilote?AplicacionesElemento de cimentaciónRecalce de cimentaciones existentesElemento de contenciónEtc.Métodos deconstrucción Tareas Previas1. Debe conocerse el informe geotécnico que determine los siguientes datos:Corte estratigráfico y nivel de la capa freática.Características mecánicas del terreno.Determinación de la profundidad estimada para la cimentación.Grado de agresividad del terreno.

2. Preparación de la superficie de asiento realizando previamente el movimiento de tierras, limpio de obstáculos y de material orgánico, con ancho suficiente para permitir maniobras de maquinaria.

3. Realizar la inspección de edificios colindantes e identificar los servicios que puedan afectar la ejecución de los trabajos, efectuando la conveniente sustitución o corrimiento de los mismos, si fuese necesario.

PerforaciónLos sistemas más empleados para la perforación de micropilotes son los siguientes:

Rotación, en el cual el avance de la perforación se produce solamente

con el giro del cabezal de corte sobre el terreno. Consiste en provocar la rotura del terreno, o los materiales a perforar, por la fricción generada en la rotación del útil de perforación.Roto-percusión, donde además de la rotación existe simultáneamente un golpeo sobre el terreno generado por el martillo de que dispone el equipo de perforación. Con ello se consigue una mayor rapidez en la ejecución del micropilote. El martillo lo podemos encontrar colocado en la cabeza o en el fondo de la sarta de perforación.

Se deben construir las jaulas de armadura de manera que puedan manipularse y colocarse dentro de la tubería de revestimiento sin daños.Se debe almacenar la armadura de acero bajo condiciones controladas, y debe estar limpia y libre de óxido en el momento de su instalación y del relleno.

Previo a la colocación se realiza la limpieza del fondo inyectando agua a presión.La armadura se coloca centrada respecto al eje del micropilote, verificando que se mantenga la verticalidad y el centrado.La armadura se prepara fuera de la zona a pilotar, previendo los tramos de tubo necesarios.

Esta armadura debe sobresalir del terreno una longitud de entre 60 y 90 cm para después soldarle unos redondos que garanticen la adherencia entre encepados y micropilotes.

La armadura de un micropilote puede ser de tres clases: 

a) Dos o más redondos adyacentes colocados en el centro del taladro. b) Tubo de acero o armadura tubular. c) Jaula con cinco o más redondos longitudinales y cercos atándolos transversalmente. 

ArmadurasDeberá evitarse que se produzcan contaminaciones en el interior de la perforación; por ello se realiza la inyección de la lechada de cemento antes que transcurran 24 horas desde la introducción de la armadura. Entre fases sucesivas tampoco debe superar las 24 h.

La inyección se realiza en tres fases:1. Se inyecta el cemento por gravedad, hasta que rebosa por el espacio anular entre la armadura tubular y el terreno. 2. En la segunda fase se realiza la formación del bulbo de anclaje del micropilote al terreno, inyectando a presión.3. Por último, se rellena el interior de la tubería con la mezcla de cemento.1. Inyección previa. 2. Inyección Única Global (IU), con lechada o mortero de cemento. Esta inyección se efectúa en una sola fase para rellenar el hueco entre el taladro de la perforación y la armadura. 3. Inyección Repetitiva (IR). Se efectúa a presión, normalmente a través de un tubo o circuito con válvulas anti-retorno. Al finalizar la inyección, este circuito deberá limpiarse para permitir la re-inyección posterior.4. Inyección Repetitiva y Selectiva (IRS). Esta inyección se efectúa a presión desde el interior de la armadura tubular.Diferentes sistemas de inyecciónInyeccionesAspectos a tener en cuentaEl orden de ejecución de cimentación por micropilotes debe realizarse desde el interior al exterior o perímetro de la obra.El empotramiento del micropilote en su encepado no debe ser inferior a 5 cm.Debe vigilarse el volumen teórico del mortero y el realmente empleado, a fin de que no existan diferencias apreciables.Se recomienda realizar un parte diario para cada micropilote, donde constará:Fecha y hora de inicio y finalización.Diámetro y profundidad alcanzada en el taladro.Longitud de la armadura y profundidad hasta la introducción de la misma.Volumen del mortero.Altura del descabezado.Todas las variaciones que se produzcan y no estén previstas en el proyecto.

Métodosde

ejecución- Taladro con tuberías de revestimiento.

Se deberían utilizar tuberías de revestimiento cuando el taladro sea inestable o haya una pérdida de fluido significativa o cuando el relleno o inyección se efectúen a través de la tubería de revestimiento.

- Perforación con hélice continua.

Para su ejecución se suele usar lechada o mortero.

- Ensanchamiento.

Los ensanchamientos de micropilotes se pueden realizar:Mediante perforación.Mediante la hinca de cantidades compactadas de hormigón por debajo del fondo del tubo de hinca o tubería de revestimiento permanente.Mediante la instalación de un elemento expandido.PerforadosSe usan micropilotes prefabricados cuando se quiere reducir los tiempos de ejecución de obras, construir con buenos materiales y tener el máximo control de calidad del elemento a realizar. 

Hormigón armadoSe usan secciones cuadradas desde 20x20 hasta 40x40 centímetros, o hexagonales. La longitud varía entre 5-14 metros, pudiéndose ampliar.

MetálicosSe componen de una armadura en forma de tubo, y un perfil HEB o barras de acero corrugado. Tienen diámetros desde 114-300 mm, con longitudes a partir de un metro, pudiéndose llegar hasta 40 metros.

Estos pueden ser de:

Hinca directaEsta tipología de micropilotes se utilizan mediante hincado. La maquinaría más avanzada permite clavarlos con cierta inclinación respecto a la vertical.

Hinca una vez perforadoTambién se puede perforar un diámetro inferior al del micropilote, para posteriormente hincarse, para favorecer el avance de este.PrefabricadosEl pilote Gewi es en realidad un pilote inyectado a presión de pequeños tamaño. Gracias a su construcción de forma compacta, resultan las siguientes características:

VentajasRosca continua y roscabilidad a lo largo de toda la longitud de la barra.Núcleo de acero continuo con características de resistencia garantizadas. Pequeño diámetro de perforación.Los pilotes pueden colocarse con cualquier inclinación.Inyección del pilote con mortero de cemento.Posibilidad de inyección posterior del pilote. Pequeños asentamientos. 

InconvenientesLa relación entre el coste y la carga admitida es mayor en un micropilote que es un pilote.Muchos proceso de cálculo son empíricos y sólo se pueden contrastar con pruebas de carga si se pretende aprovechar al máximo la resistencia del micropilote. La calidad depende mucho de que el proceso de ejecución sea riguroso. 

Pilote GewiNo siempre se disponen de los datos necesarios por Ensayos Directos. Si no los hay, se asignan desde los bancos de datos o desde el conocimiento del suelo. Es imprescindible la justificación desde el cálculo. Se debe huir de cálculos sofisticados a partir de programas informáticos, al menos en los tanteos previos. 

Se debe modelizar el terreno con los siguientes parámetros:Potencia de cada capa.Clasificación: granular, cohesivo o de transición.Posición del nivel freático.Suelo seco, húmedo, saturado o sumergidoValor asignado del SPT medio.

Humedad y densidad seca.Angulo de rozamiento y cohesión.Parámetros Geotécnicos a tener en cuentaMétodosdeCálculoTradicional para “Pali Radice”El método de cálculo propuesto por Lizzi (1985) es el siguiente:Con el método se desprecia la resistencia por la punta y la resistencia por el fuste puede exceder del valor máximo (100 KPa). La diferencia es achacada al contacto entre pilote y terreno y al diámetro real, mayor que el nominal. Con este método se ha calculado la inmensa mayoría de los ‘’PALI RADICE’’.Método de BustamenteBustamante (1980) ha propuesto un método ‘’para el cálculo de los anclajes y micropilotes inyectados’’.Para aplicar este método es preciso que efectivamente se realice una inyección a presión y que los volúmenes teóricos del bulbo previsto debe inyectarse entre un 50% - 100% más sobre el volumen teórico para compensar las pérdidas de lechada por exudación en el terreno, Métodos ConvencionalesEn Rigor la resistencia de un micropilote es:Si no se dispone de información geotécnica precisa pueden utilizarse los ábacos de Bustamante para estimar qsi Método Aplicado por Dywidag

Capacidad Portante InteriorLas cargas estructurales se deducen a partir de las fórmulas recogidas en el Artículo 60 de la EH-91Capacidad Portante Exterior.Dado que según la norma DIN 4128 estos valores son muy bajos, se recomienda realizar pruebas de carga.EstabilidadLos asientos del pilote pueden ser elásticos y permanentes. La magnitud de los asientos del pilote depende de:Longitud

Adherencia entre la barra Gewi El mortero de cemento Fuerza transmitida al suelo en exceso sobre el cálculo Bajo condiciones desfavorables la barra tendría como máximo, un acortamiento de 1,17 mm/m., cuando las solicitaciones inciden en la zona sobrecargada de la barra.Si una cimentación con pilotes Gewi va a soportar una estructura que tendrá grandes asientos, podemos aplicar una carga previa al pilote para restringir al mínimo el asentamiento posterior.

La tuerca de anclaje efectúa esta carga previa.La carga previa se puede conseguir por escalones, para que los pilotes contiguos participenPruebas de Carga de PilotesLa realización de pruebas de carga es la preferible a cualquier sistema, sobre todo en aquellos cuyo comportamiento se quiere conocer. Dado su elevado coste, las pruebas de pilotes se realizan raras veces. La carga de un micropilote no es muy elevada, por tanto, es más sencillo que con pilotes ordinarios.

Sorprende la comprobación de que la diferencia en el comportamiento portante de un pilote individual y el de un pilote de un grupo de 5 es pequeña. Una de las experiencias más interesantes del pilote Gewi es el hecho, de que en las aplicaciones realizadas hasta el presente con pilote Gewi ʘ50 mm., el asiento total bajo la carga de trabajo se mantuvo por debajo de 10mm.Diseño y Cálculo de MicropilotesAsientosPilotes Gewi con Cargas Previas