Papel del Análisis Estructural en los Proyectos de Ingeniería Estructural

Introducción

La ingeniería estructural es la ciencia y el arte (porque se habla de estética, entonces se dice que se crea belleza) de planear, diseñar y construir estructuras seguras, económicas que servirán a los fines a los que están dirigidas. El Análisis estructural usa las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos que actúan sobre una estructura resistente, como edificaciones etc. El análisis estructural es parte integral de cualquier proyecto de ingeniería de estructuras, siendo su función la predicción del comportamiento de la estructura propuesta. A continuación se presenta un diagrama de flujo en el que se muestran las diversas fases de un proyecto típico de ingeniería de estructuras.

Como se indica en este diagrama, el proceso es iterativo y, en general consta de los pasos siguientes:

1. Fase de planeación

La fase de planeación suele comprender el establecimiento de los requisitos de funcionamiento de la estructura propuesta, la consideración de los tipos posibles de estructuras (por ejemplo, armazón rígido o armadura) que puedan ser factibles y los tipos de materiales que se van a usar (por ejemplo, acero estructural o concreto reforzado). Esta fase también puede comprender la consideración de factores estructurales, como la estética, el impacto ambiental de la estructura, etc. Por lo común, el resultado de esta fase es un sistema estructural que cumple con los requisitos de funcionamiento y que se espera sea el más económico. Quizá esta fase es la más decisiva de todo el proyecto y requiere experiencia y conocimiento de las prácticas de construcción, además de una plena compresión del comportamiento de las estructuras.

2. Diseño estructural preliminar

En la dase preliminar del diseño de la estructura, se estiman los tamaños de los diversos miembros del sistema estructural seleccionado con base en un análisis aproximado, la experiencia pasada y los requisitos de los códigos. En la fase siguiente, se usan los tamaños de los miembros seleccionados de esta manera para estimar el peso de la estructura.

3. Estimación de las cargas

La estimación de las cargas comprende la determinación de todas las cargas que puede esperarse actúen sobre la estructura.

4. Análisis estructural

En el análisis estructural, se usan los valores de las cargas para llevar a cabo un análisis de la estructura para determinar los esfuerzos o las resultantes de esfuerzos en los miembros, y las deflexiones en diversos puntos de la estructura.

5. Comprobaciones de seguridad y utilidad

Se usan los resultados del análisis para determinar si la estructura satisface o no los requisitos de seguridad y utilidad de los códigos de diseño. SI estos requisitos se satisfacen, entonces se preparan los dibujos de diseño y las especificaciones de la construcción y se inicia la fase de construcción.

6. Diseño estructural revisado

Si no se satisfacen los requisitos de los códigos, entonces se revisan los tamaños de los miembros y se repiten las fases 3 a 5 hasta que se satisfagan todos los requisitos de seguridad y utilidad.

Fuente: Análisis Estructural Segunda Edición – Aslam Kassimali

Sistema Geodésico Mundial 1984-WGS84

1. Introducción

En la actualidad, la utilización de los GPS es común sobre todo para trabajos de ingeniería y sobre todo topografía donde la precisión es fundamental. Debido a ello, se ha presentado una dificultad cuando queremos utilizar el GPS en cualquier parte del mundo y que nos presente con las coordenadas que corresponde al sistema local de ese país. Es por esta razón que debemos tener conocimientos sobre el Sistema Geodésico Mundial 1984 o WGS84, el mejor sistema de referencia geodésico global para aplicaciones cartográficas, geoposicionamiento y navegación, y estudios de geofísica.

2. World Geodetic System (Sistema Geodésico Mundial) 1984 - WGS84

El WGS84 es un sistema de coordenadas geográficas mundial que permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de referencia) por medio de tres unidades dadas. WGS84 son las siglas en inglés de World Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico Mundial 1984).

El Sistema Geodésico Mundial es un estándar para su uso en la cartografía, geodesia y navegación. Cuenta con un estándar de coordenadas de la Tierra, un estándar de referencia de la superficie esférica (el dato o elipsoide de referencia) para los datos de altitud primas, y una superficie equipotencial gravitacional (el geoide) que define el nivel del mar nominal. El origen de coordenadas de WGS 84 está destinado a ser ubicado en el centro de la masa de la Tierra, se cree que el error es menos de 2 cm.

WGS 72World Wide Geometric Satellite Triangulation Network BC-4 Cameras

 

2.1. Parámetros

El sistema de referencia WGS84 es un sistema global geocéntrico, definido por los parámetros:

• Origen: Centro de masa de la Tierra
• Sistemas de ejes coordenados:
  • Eje Z: dirección del polo de referencia del IERS _ The International Earth Rotation Service
  • Eje X: intersección del meridiano origen definido en 1984 por el BIH y el plano del
  • Ecuador (incertidumbre de 0.005”).
  • Eje Y: eje perpendicular a los dos anteriores y coincidentes en el origen.
• Elipsoide WGS84: elipsoide de revolución definido por los parámetros:
  • Semieje mayor (a) = 6 378 137 m
  • Semieje menor (b) = 6 356 752.3142 m
  • Achatamiento f: 1/298,257223563
• Constante de Gravitación Terrestre
  • GM = 3,986004418x10¹⁴ m³/s²
• Velocidad angular: ω = 7,292115x10^-5 rad/s
• Coeficiente de forma dinámica: J2= -484,166 85 x 10^-6

Cuadro Comparativo

El WGS 84 utilizado originalmente el 80 elipsoide de referencia GRS, ha sufrido algunos retoques de poca variación en posteriores ediciones desde su publicación inicial. La mayoría de estas mejoras son importantes para los cálculos de precisión orbitales de los satélites, pero tienen poco efecto práctico en los usos típicos topográficos. La siguiente tabla muestra los parámetros principales del elipsoide.

 

Elipsoide de referencia	Semi-eje principales	Semieje menor b	Inverso aplanamiento (1 / f)
GRS 80	6,378,137.0 m	≈ 6,356,752.314 140 m	298,257 222 101
WGS 84	6,378,137.0 m	≈ 6,356,752.314 245 m	298,257 223 563
"WGRS 80/84"	6,378,137.0 m	6,356,752.3 m	≈ 298,257

2.2. Longitudes en WGS 84

El WGS 84 utiliza el meridiano de referencia IERS definido por la Oficina Internacional de l'Heure. Se definió que por la compilación de las observaciones de estrellas en diferentes países. La media de estos datos causó un desplazamiento de unos 100 metros al este lejos del Meridiano de Greenwich en Greenwich, Reino Unido. Las posiciones de longitud en WGS 84 de acuerdo con los de la mayor de América del Norte Datum 1927 en aproximadamente 85 ° de longitud oeste, en el centro-este de los Estados Unidos

2.3. Actualizaciones y nuevas normas

La última revisión importante de WGS 84 también se conoce como "modelo gravitacional de la Tierra 1996" (EGM96), publicado por primera vez en 1996, con revisiones tan reciente como el 2004. Este modelo tiene la misma referencia, como elipsoide WGS 84, pero tiene una mayor fidelidad del geoide (unos 100 km de resolución contra 200 km en el original WGS 84). Muchos de los autores originales del WGS 84 contribuyeron a un nuevo modelo de la fidelidad más alta, llamada EGM2008. Este nuevo modelo tendrá un geoide con una resolución cercana a los 10 km, que requieren más de 4,6 millones de términos en la expansión esférica (frente a 130.317 en EGM96 y 32.757 en el sistema WGS 84).

Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator - UTM

1. Introducción

La representación cartográfica del globo terrestre, ya sea considerado éste como una esfera o una elipsoide, supone un problema, ya que no existe modo alguno de representar toda la superficie desarrollada sin deformarla e incluso de llegar a representarla fielmente, ya que la superficie de una esfera no es desarrollable en su conversión a una representación plana.

Las proyecciones estudian las distintas formas de desarrollar la superficie terrestre las deformaciones sufridas al representar la superficie terrestre en un plano.

En todos los casos conservan o minimizan los errores, dependiendo de la magnitud física que se desea conservar; su superficie, las distancias, los ángulos, etc., teniendo en cuenta que únicamente se podrá conservar una de las magnitudes anteriormente descritas y no todas a la vez.

Se recurre a un sistema de proyección cuando la superficie que estemos considerando es tan grande que tiene influencia la esfericidad terrestre en la representación cartográfica. La parte de la Tierra entonces representada en papel u otro soporte se denomina “mapa”. Esta representación de la Tierra entra dentro del campo de la Geodesia. En este caso trataremos El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator (UTM).

2. Antecedentes

Anteriormente al desarrollo del sistema de coordenadas UTM varios países europeos ya experimentaban la utilidad de mapas cuadriculados en proyección, conforme al cartografiar sus territorios en el período de entreguerras. El cálculo de distancias entre dos puntos con esos mapas sobre el terreno se hacía más fácil usando el teorema de Pitágoras, al contrario que con las fórmulas trigonométricas que había que emplear con los mapas referenciados en longitud y latitud. En los años de post-guerra estos conceptos se extendieron al sistema de coordenadas basado en las proyecciones Universal Transversa de Mercator y Estereográfica Polar Universal, que es un sistema cartográfico mundial basado en cuadrícula recta.

El sistema de coordenadas UTM fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos y sobre todo, debido a que el Servicio de Defensa de Estados Unidos lo estandariza para su empleo mundial en la década de 1940. El sistema se basó en un modelo elipsoidal de la Tierra. Para esto se usó el elipsoide de Clarke de 1866 para el territorio de los 48 estados contiguos. Para el resto del mundo – incluidos Alaska y Hawái – se usó el Elipsoide Internacional. Actualmente se usa el elipsoide WGS84 como modelo de base para el sistema de coordenadas UTM. La "proyección transversa de Mercator" es una variante de la "proyección de Mercator" que fue desarrollada por el geógrafo flamenco Gerardus Mercator en 1659.

Proyección de Mercator

UTM

3. Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator

El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator (En inglés Universal Transverse Mercator, UTM) es un sistema que está dentro de las llamadas proyecciones cilíndricas, por emplear un cilindro situado en una determinada posición espacial de coordenadas, está basado también en la proyección geográfica transversa de Mercator, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se la hace tangente a un meridiano. A diferencia del sistema de coordenadas tradicional, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar que es la base de la proyección del elipsoide de referencia. Esta proyección es "conforme", es decir, que conserva los ángulos y casi no distorsiona las formas pero inevitablemente sí lo hace con distancias y áreas. El sistema UTM implica el uso de escalas no lineales para las coordenadas X e Y (longitud y latitud cartográficas) para asegurar que el mapa proyectado resulte conforme. El factor de escala en la dirección del paralelo y en la dirección del meridiano son iguales (h = k). Las líneas loxodrómicas se representan como líneas rectas sobre el plano.

La proyección UTM tiene la ventaja de que ningún punto está alejado del meridiano central de su zona, por lo que las distorsiones son pequeñas. Pero esto se consigue al coste de la discontinuidad: un punto en el límite de la zona se proyecta en dos puntos distintos, salvo que se encuentre en el ecuador. Una línea que une dos puntos de entre zonas contiguas no es continua salvo que cruce por el ecuador.

Para evitar estas discontinuidades, a veces se extienden las zonas, para que el meridiano tangente sea el mismo. Esto permite mapas continuos casi compatibles con los estándar. Sin embargo, en los límites de esas zonas, las distorsiones son mayores que en las zonas estándar.

4. Coordenadas UTM

4.1. Husos UTM

La Tierra se divide en 60 husos de 6º de longitud, la zona de proyección de la UTM se define entre los paralelos 80º S y 84º N, ya que los paralelos se van separando a medida que nos alejamos del Ecuador, por lo que al llegar al polo las deformaciones serán infinitas. Cada huso se numera con un número entre el 1 y el 60, estando el primer huso limitado entre las longitudes 180° y 174° W y centrado en el meridiano 177º W. Cada huso tiene asignado un meridiano central, que es donde se sitúa el origen de coordenadas, junto con el ecuador. Los husos se numeran en orden ascendiente hacia el este. Por ejemplo, la Península Ibérica está situada en los usos 29, 30 y 31, y Canarias están situadas en el huso 28. En el sistema de coordenadas geográfico las longitudes se representan tradicionalmente con valores que van desde los -180º hasta casi 180º (intervalo -180º → 0º → 180º); el valor de longitud 180º se corresponde con el valor -180º, pues ambos son el mismo antimeridiano de Greenwich y en él se produce la conexión de los husos UTM 1 y UTM 60.

4.2. Zonas UTM

La Tierra se divide en 20 zonas de 8º Grados de Latitud, que se denominan con letras desde la C hasta la X excluyendo las letras "I" y "O", por su parecido con los números uno (1) y cero (0), respectivamente. Puesto que es un sistema norteamericano (estadounidense), tampoco se utiliza la letra "Ñ". La zona C coincide con el intervalo de latitudes que va desde 80º S (o -80º latitud) hasta 72º S (o -72º latitud). Las zonas polares no están consideradas en este sistema de referencia. Para definir un punto en cualquiera de los polos, se usa el sistema de coordenadas UPS. Si una zona tiene una letra igual o mayor que la N, la zona está en el hemisferio norte, mientras que está en el sur si su letra es menor que la "N".

4.3. Notación

Cada cuadrícula UTM se define mediante el número del huso y la letra de la Zona, por ejemplo la ciudad española de Granada se encuentra en la cuadrícula 30S, y Logroño en la 30T.

4.4. Excepciones

La rejilla es regular salvo en 2 zonas, ambas en el hemisferio norte; la primera es la zona 32V, que contiene el suroeste de Noruega; esta zona fue extendida para que abarcase también la costa occidental de este país, a costa de la zona 31V, que fue acortada. La segunda excepción se encuentra aún más al norte, en la zona que se conoce como Svalbard.

Los 3 pasos para construir seguro – Aceros Arequipa

Paso 1: Buenos planos

El sueño de la casa propia puede convertirse en una pesadilla si no se ha planificado con cuidado.

Para que tu casa sea segura a través del paso de los años, ante la ocurrencia o no de eventos sísmicos, su estructura tiene que estar bien diseñada.

Para esto, necesitas esta clase de planos

En general, los planos básicos que corresponden a un proyecto de una vivienda, son los siguientes:

A. Planos de Arquitectura

Estos planos se reconocen por que en su membrete se les asigna generalmente la letra A; corresponden a este grupo los siguientes:

o Planos de ubicación

o Planos de distribución

o Plano de cortes

o Plano de elevación frontal y posterior

B. Planos de estructuras

Esta información lo encuentras en los planos cuyo rótulo aparece la letra E, los cuales son los siguientes:

o Plano de Cimentación

o Plano de aligerados

o Plano de detalles:

- Vigas

- Columnas

- Cisternas

- Escalera

- Cuadro de especificaciones técnicas

C. Planos de Instalaciones eléctricas

En los planos aparecen las letras IE, los cuales son:

Plano de Plantas: circuito de tomacorrientes, luminarias

Plano de detalles de puesta a tierra, etc.

Cuadro de especificaciones técnicas, leyenda, etc.

D. Planos de instalaciones sanitarias

A estos planos se les asigna generalmente las letras IS, y son los siguientes:

Plano de plantas: red agua fría y red de agua caliente

Plano de plantas: red de desagüe y ventilación

Plano de detalles: Cisterna, tanque elevado, instalación de válvulas, instalación de válvulas, instalación de therma, isométrico de equipo de bombeo, etc.

Cuadros de especificaciones técnicas

Recuerda: Todos los planos deben tener el sello y la firma del arquitecto que hace el respectivo diseño.

Elementos más importantes para construir una casa segura

A. Los cimientos

Es una de las principales partes de tu casa. Sus medidas y otras características técnicas van a depender, entre otras cosas, del peso de la casa y del tipo de suelo. Los cimientos son los que transmiten el peso al terreno.

B. Los muros

Son paredes que te protegen y aíslan del exterior. Soportan el peso de los techos y resisten los movimientos sísmicos.

C. Las columnas:

Son los que soportan los techos y resisten los movimientos horizontales durante un sismo. Su función también es transmitir el peso de la cimentación.

D. Las vigas

Es un elemento horizontal que transmite el peso de los muros y columnas. Sirven para formar los techos de tu casa.

E. Techos:

Funcionan como el tablero de una mesa repartiendo el peso a los muros y las columnas.

Paso 2: Especialistas calificados

No solo un buen diseño estructural y el empleo de materiales de buena calidad garantizan que una casa soporte los efectos dañinos de un terremoto.

Es indispensable contar con buena mano de obra, es decir, maestros de obra y operarios calificados que trabajen con responsabilidad.

Los especialistas calificados que se encarguen de la construcción de tu casa, deben tener los conocimientos técnicos necesarios para realizar adecuadamente los trabajos, ya que si hay deficiencias en los procedimientos constructivos utilizados en obra, esto afectará negativamente la calidad de la construcción, y por lo tanto la seguridad de tu casa.

Es por eso que es muy importante saber interpretar los planos, emplear los mejores materiales y seguir los procesos constructivos correctos para de esa manera tener una vivienda segura.

A parte del responsable que debe ser un ingeniero civil, participan:

A. El maestro de obra

Dirige la obra aplicando las recomendaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones, dando las tareas diarias a los obreros y supervisando la buena ejecución de los procedimientos constructivos. También es el responsable de la calidad de la construcción.

B. Operarios:

Tienen el conocimiento y habilidad suficiente para hacer tareas tales como: asentar ladrillos, enconfrar columnas y techos, preparar las armaduras, preparar concreto, morteros, etc.

C. Los peones:

Son las personas cuya función es la de ayudantes. Su aporte es su capacidad física. No tienen responsabilidad en lo que se refiere a la calidad de la construcción.

D. Los oficiales:

Categoría intermedia entre operarios y peones.

El número de obreros depende de la velocidad con que se quiera construir la edificación.

Paso 3: Materiales de calidad

La calidad de los materiales utilizados es otro factor muy importante, ya que contribuye notablemente a obtener una estructura solida y fuerte. Si la casa no se construye con buenos materiales, estos pueden llegar a deteriorarse por el paso del tiempo o en el peor de los casos puede fallar durante un movimiento sísmico.

Los materiales más importantes con los cuales se realiza la construcción de una casa son los siguientes:

A. Fierro

Es uno de los principales elementos en la construcción de una casa ya que contribuye a darle resistencia y seguridad cuando ocurre un sismo y evita que la casa se caiga producto de los movimientos sísmicos.

Los fierros de construcción deben tener “corrugas” en su superficie, que sirven para facilitar su adherencia con el concreto, de la misma forma debe ser de grado 60 para resistir los sismos, según el Reglamento Nacional de Edificaciones.

Cada fierro tiene 9 m de longitud. Los fierros vienen en diferentes grosores y los más usados en una casa son los de 6 mm, 3/8”, ½”, 5/8”.

B. Cemento

Es un material que combinado con arena, piedra y agua, produce una mezcla llamado concreto, capaz de endurecerse hasta adquirir la consistencia de una piedra. El cemento se vende en bolsas de 42.5 Kg. En el mercado se ofrecen diversas marcas y tipos, y es usual que sus características estén impresas en las bolsas. Los más usados son el tipo I y el IP

C. Piedra de zanja y de cajón

Las piedras de zanja, son piedras de forma angulosa o redondeada que se añaden al concreto de los cimientos. Pueden medir hasta 25 cm de lado o de diámetro. La piedra de cajón, se adiciona al concreto de los sobrecimientos. (10 cm como máximo). Ambas deben estar limpias y sin impurezas al ser utilizadas.

D. Piedra Chancada

Esta piedra debe ser de consistencia dura, es decir, no debe romperse fácilmente. No debe ser porosa ni tener arcilla, polvo o barro adherido a su superficie. Se usa para preparar el concreto y se venden en tamaños de 1”, ¾” y ½”.

E. La Arena Gruesa y Arena Fina:

La arena gruesa debe estar libre de polvo o sales. Sus partículas pueden llegar hasta un tamaño máximo de 5 mm. La arena fina por su parte no debe contener tierra, polvo, mica, sales, ni presentar una apariencia muy oscura. Por ningún motivo debe usarse arena de mar. Sus partículas deben tener un tamaño máximo de 1 mm. Debe comprarse en canteras de garantía.

F. Hormigón

Está compuesto por una mezcla de arena gruesa y piedra chancada en proporciones similares. Su costo es más barato que comprar los dos elementos por separado, pero su uso está restringido a concretos de baja resistencia, como cimientos y falso pisos.

G. Ladrillos

Deben ser ladrillos hechos a máquina, ya que garantizan una buena resistencia.

a) Ladrillos para muros portantes

El ladrillo recomendado para los muros portantes es el denominado King Kong. Este tiene 18 huecos (perforaciones verticales), sus medidas generalmente son: 9 cm de ancho y 24 cm de largo.

b) Ladrillos para tabiques

Los tabiques son los muros que se usan solo para separar ambientes, No soportan el peso de la casa. Es decir, si eliminamos estos muros, no habría ningún peligro de colapso de las viviendas.

El ladrillo apropiado para los tabiques es el ladrillo pandereta, que mide 12 cm de ancho, 10 cm de alto y 23 cm de largo.

c) Ladrillos para techos

Este ladrillo se usa para aligerar el peso de los techos. Por lo general, mide 30cm de ancho por 30 cm de largo. Su altura dependerá del grosor del techo: existen ladrillos de 12 cm, 15 cm y 20 cm.

H. Arena

I. Agua

El agua debe ser de preferencia potable, es decir, limpia, fresca, sin olor, color ni sabor. No debe presentar espuma cuando se agita. El agua de mar no es apropiada para la preparación del concreto, debido a que las sales que contiene pueden corroer el fierro.

Fuente: Los 3 pasos para construir seguro por Aceros Arequipa - Construyendo seguro

Aditivos – Aspectos generales

1. Introducción

En la actualidad gracias al progreso de la industria química y recientemente la nanotecnología, los aditivos han sido incorporadas al concreto, y actualmente podemos encontrar un sinnúmero de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto.

El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada elección del producto apropiado.

Se ha progresado mucho en este campo y es conveniente que se informen ya que la eficacia depende en gran parte de esto.

2. Definición

Los aditivos son productos que se adicionan en pequeña proporción al concreto durante el mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento, con el propósito de producir una modificación en algunas de sus propiedades originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales, han dado un creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo ingrediente, conjuntamente con el cemento, el agua y los agregados. Existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables.

Tanto por el Comité 116R del ACI como por la Norma ASTM C 125 definen al aditivo como: “Un material distinto del agua, de los agregados y cemento hidráulico que se usa como componente del concreto o mortero. Las dosis en las que se utilizan los aditivos, están en relación a un pequeño porcentaje del peso de cemento, con las excepciones en las cuales se prefiere dosificar el aditivo en una proporción respecto al agua de amasado”.

El uso de aditivos está condicionado por:

a) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básica.

b) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto.

c) Que un análisis de costo justifique su empleo.

3. Antecedentes

Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo.

La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.

El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naftaleno formaldehido, que fue utilizado en 1930 para actuar como dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registro una patente de los EE.UU. no se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.

4. Clasificación

Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, además debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, además de no cumplir todas las que especifica.

4.1. Según la norma técnica ASTM-C494 es:

a) TIPO A: Reductor de agua

b) TIPO B: Retardante

c) TIPO C: Acelerante

d) TIPO D: Reductor de agua retardante

e) TIPO E: Reductor de agua acelerante

f) TIPO F: Súper reductor de agua

g) TIPO G: Súper reductor de agua retardante

4.2. Según el comité 212 del ACI

Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso:

a) Aditivos acelerantes.

b) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.

c) Aditivos para inyecciones.

d) Aditivos incorporadores de aire.

e) Aditivos extractores de aire.

f) Aditivos formadores de gas.

g) Aditivos productores de expansión o expansivos.

h) Aditivos minerales finamente molidos.

i) Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.

j) Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).

k) Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.

l) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.

m) Aditivos floculadores.

n) Aditivos colorantes.

4.3. Según la norma francesa AFNOR P 18-123 “Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants du Betons”

Establecen una clasificación más amplia:

4.3.1. Aditivos que modifican las propiedades reológicas del concreto fresco:

- Plastificantes – Reductores de agua.

- Incorporadores de aire.

- Polvos minerales Plastificantes

- Estabilizadores

4.3.2.Aditivos que modifican el fraguado y endurecimiento:

- Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento.

- Retardadores de Fraguado.

4.3.3. Aditivos que modifican el contenido de aire:

- Incorporadores de Aire

- Antiespumantes.

- Agentes formadores de Gas.

- Agentes formadores de Espuma.

4.3.4. Aditivos que modifican la resistencia a las acciones físicas:

- Incorporadores de Aire.

- Anticongelantes.

- Impermeabilizantes.

4.3.5. Aditivos misceláneos

- Aditivos de cohesión – emulsiones

- Aditivos combinados

- Colorantes

- Agentes formadores de espuma

Debido a que esta clasificación está hecha desde el punto de vista de su influencia en determinadas propiedades del concreto, algunos productos utilizados para confeccionar estos aditivos se repiten en más de un grupo.

5. Razones de empleo de un aditivo

Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:

5.1. En el concreto fresco:

· Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua.

· Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad.

· Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.

· Crear una ligera expansión.

· Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación.

· Reducir la segregación.

· Facilitar el bombeo.

· Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

5.2. En el concreto endurecido:

· Disminuir el calor de hidratación.

· Desarrollo inicial de resistencia.

· Incrementar las resistencias mecánicas del concreto.

· Incrementar la durabilidad del concreto.

· Disminuir el flujo capilar del agua.

· Disminuir la permeabilidad de los líquidos.

· Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.

· Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

6. Modos de uso

Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento.

La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.

El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.

El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.

7. Normalización*

Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado.

La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en la década de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora de muchos organismos como el Bureau o Reclamation, en los EE.UU. La actividad de los aditivos fue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernos alquimistas.

Los vendedores no conocían el producto de base del material que ofrecían. Sin embargo los procesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductos industriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientes de la fabricación del papel por vía química.

La rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: el ''Internacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM. También la primera y segunda ''internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de 1978 y 1981 organizado por ACI-CANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete" Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACI y en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científico del comportamiento de los aditivos en el concreto.

Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control do calidad para satisfacer los requerimientos del usuario

Las primeras normas ASTM se dieron en 1962 para los siguientes tipos de aditivos:

• Reductores de agua (tipo A)

• Retardadores de fraguado (tipo B) Aceleradores de fraguado y resistencia temprana (tipo C)

• Reductores de agua y retardadores (tipo D)

• Reductores de agua y aceleradores (tipo E)

En Perú los aditivos químicos se introducen a fines de la década del 50', en un mercado restringido. La primera norma nacional de aditivos corresponde al año de 1981 y se basa en la norma ASTM de 1969 comprendiendo los tipos A,B,C,D, y E Los requerimientos de estas normas se refieren a la performance de los concretos con aditivos, especificando su desempeño en trabajabilidad, deformación y resistencia.

Los constituyentes principales fueron, básicamente los siguientes:

Los ácidos lignosulfonatos y sus sales. Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales. Las modificaciones y derivados de los elementos precitados

Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producción de pulpa de papel de la madera.

Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécula grupos hidroxilos y carboxilos. Estos productos tienen diferentes empleos industriales, en productos de farmacia.

Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatos con reducidas adiciones de cloruro de calcio o formato de calcio.

Estos cinco tipos de aditivos son empleados cuando permiten cumplir los requerimientos especificados a menor costo. También cuando es necesario suplir las deficiencias de los materiales disponibles.

Generalmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportamiento requerido modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción más favorable económicamente.

El gráfico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia y trabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas.

Aditivos de Segunda Generación

En la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango.

En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales de formaldehído-melam Inda sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado para otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado.

Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de formaldehido naftaleno sulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos de alta resistencia.

Los aditivos llamados de segunda generación fueron normalizados por ASTM en 1970, incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuar como reductores de agua y como retardadores de fraguado.

A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción del contenido de agua al 95%, ¡os reductores de alto rango llegan al 88% como mínimo.

Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter do performance mientras que las normas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son la homogeneidad, el color, la densidad relativa, el contenido del extracto seco, el valor del PH.

En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando el problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado, en especial en regiones cálidas

A nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos son pertinentes:

Establecer cuál es la característica principal del concreto que es modificada por el aditivo, cuales son las características secundarias que son modificadas en menores medidas y cuáles son los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse.

Conocer el tipo de constituyente básico del aditivo para aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes.

De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de homogeneidad) que permite identificar el producto.

En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado. (Especialmente en los del tipo de alto rango) vieron evaluar la compatibilidad del aditivo con el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composición de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles.

8. Empresas que venden Aditivos en el Perú

Hay un buen número de empresas que distribuye y vende aditivos en nuestro país. Si quieres contactar con alguna, haz click aquí.

Fuentes: *Conferencia inicial del Seminario "Aditivos y Adiciones en el Concreto- organizado por el Capitulo de Ingenieros Civiles, Asocem e Indecopi / Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería - Perú / Universidad Católica del Norte - Chile.

Pilotes

1. Definición

Cuando comenzamos a realizar las excavaciones para la ejecución de una obra, podemos topar con diversas dificultades para encontrar el estrato resistente o firme donde queremos cimentar. En este proceso se nos presenta la necesidad de apoyar una carga aislada sobre un terreno no firme, o difícilmente accesible por métodos habituales.

Para solucionar estos tipos de dificultades usamos los pilotes. Se denomina pilote al elemento constructivo de cimentación profunda de tipo puntual utilizado en obras, que permite transmitir las cargas de la superestructura e infraestructura a través de estratos flojos e inconsistentes, hasta estratos más profundos con la capacidad de carga suficiente para soportarlas; o bien, para repartir estas en un suelo relativamente blando de tal manera que atraviesen lo suficiente para que permita soportar la estructura con seguridad.

2. Principio de funcionamiento

Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta. Ambas dependen de las características del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el objeto del proyecto.

Cabe señalar que, como en todo trabajo relacionado con la ingeniería civil, existe cierto grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que buena parte de la investigación que se viene desarrollando en este campo tiene que ver con métodos que permitan hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas. El método más obvio aunque el más costoso es hacer una prueba de carga.

Como métodos alternativos podemos mencionar: pruebas de resonancia, prensa hidráulica de Osterberg, pruebas de análisis de ondas, pruebas sísmicas.

En muchos casos las teorías que permiten estimar la resistencia de fuste y la resistencia de punta son de tipo empírico. Es decir, son el resultado de un análisis estadístico del comportamiento de ciertos pilotes en determinadas condiciones de terreno. Por lo tanto, es sumamente importante conocer el origen y las condiciones bajo las cuales determinadas fórmulas de cálculo son válidas.

3. Clasificación

3.1. Según su forma de trabajo

3.1.1. Pilotes rígidos de primer orden.

Funcionan principalmente como una columna que al soportar una carga sobre su extremo superior, desarrollan su capacidad de carga con apoyo directo sobre un estrato resistente.

El pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad. Las puntas de los pilotes se clavan en terreno firme; de manera que se confía en el apoyo en ese estrato, aún si hubiere una pequeña descarga por rozamiento del fuste al atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas de sustentación actúan sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote. Esta acción lateral del terreno elimina el riesgo de pandeo.

Los pilotes rígidos de primer orden son el mejor apoyo y el más seguro, porque se apoya en un terreno de gran resistencia.

Pilote rígido de primer orden

3.1.2. Pilotes rígidos de Segundo Orden.

Son aquellos que al estar soportando una carga sobre su cabeza dentro de un estrato profundo de suelos menos firmes como un estrato profundo de suelo granular o coherente. En este caso se debe utilizar un pilote rígido de segundo orden y éste se debe profundizar hasta que la punta llegue a encontrar terreno firme de mayor espesor.

Este tipo de pilote transmite su carga al terreno por punta, pero también descarga gran parte de los esfuerzos de las capas de terreno que ha atravesado por rozamiento lateral. La punta al perforar la primera capa firme, puede sufrir asientos diferenciales considerables.

Pilote rígido de Segundo Orden

3.1.3. Pilotes flotantes.

Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad; en este caso los pilotes están sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ningún estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace únicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote, su valor resistente es en función de la profundidad, diámetro y naturaleza del terreno.

Se calcula la longitud del pilote en función de su resistencia. En forma empírica sabemos que los pilotes cuya longitud es menor que la anchura de obra, no pueden soportar su carga.

Pilote flotante

3.2. Según el sistema constructivo:

3.2.1. Pilotes prefabricados

Los pilotes prefabricados también se los conoce por el nombre de pilotes pre moldeados, estos pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas; pueden estar construidos con concreto armado ordinario o con concreto pretensados similares a postes de luz o secciones metálicas.

Estos pilotes se hincan o clavan verticalmente sobre la superficie del terreno por medio de golpes, esto mediante un martinete, pala metálica equipada, maquinas a golpe de masas o con martillo neumático esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato resistente y se produzca el "rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por "punta", o de llegar a la profundidad de diseño, en caso de ser un pilote que trabaje por "fricción".

Una vez hincado o clavado en el terreno , este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral, una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando mas pilotes en las proximidades, pudiendo conseguir mediante este procedimiento, una consolidación del terreno.

Es importante indicar que la operación de hincado o clavado del pilote debe de realizarse siempre de dentro hacia fuera.

Están constituidos en toda su longitud mediante tramos ensamblables. Son relativamente caros ya que están fuertemente armados para resistir los esfuerzos durante el transporte y el clavado en el terreno. La punta va reforzada con una pieza metálica especial para permitir la hinca o el clavado.

La sección del pilote suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm. x 30 cm. ó 45 cm. x 45 cm. También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales.

Están compuestos por dos armaduras: una longitudinal con 4 diámetros de 25 mm. y otra transversal compuesta por estribos de varilla de sección 8 mm. como mínimo.

La cabeza del pilote se refuerza uniendo los cercos con una separación de 5 cm. en una longitud que oscila en 1 m.

3.2.2. Pilotes de Desplazamiento

Los pilotes de desplazamiento son los pilotes que se construyen sin extraer las tierras del terreno y tienen dos sistemas de ejecución diferentes.

3.2.2.1. Pilotes de Desplazamiento con Azuche

Se utilizan cuando los pilotes poseen diámetros pequeños (se considera entre 30 y 65 cm. aproximados) y el terreno es resistente pero poco estable.

Se ejecuta la hinca con una entubación que posee un azuche de punta cónica o plana en su extremo inferior, la entubación puede ser metálica o de concreto.

El azuche posee un diámetro exterior mayor en aproximadamente 5 cm. que el pilote, con la parte superior cilíndrica ya preparada para introducir en el extremo inferior de la entubación.

Con golpes de maza o martillo se hinca desde la parte superior de la entubación y se encaja hasta la profundidad que se requiere para el pilotaje.

Luego se extrae la entubación con la precaución de que quede un mínimo de concreto igual a 2 veces el diámetro interior; de esta manera se impide la entrada de agua por la parte inferior. La forma de extraer la entubación es con un golpe en la cabeza, logrando el efecto de vibrado del concreto.

3.2.2.2. Pilotes de Desplazamiento con Tapón de Gravas

Este sistema se realiza por una hinca y entubación por golpe sobre un tapón de gravas u concreto, introducido antes en la entubación.

El concreto se coloca en pequeñas tongadas y se va compactando hasta obtener un tapón que debe tener como mínimo tres veces el diámetro del pilote.

Con la presión ejercida por las paredes del tubo se va progresivamente efectuando un desplazamiento lateral del terreno, llegando con el tubo hasta la profundidad calculada para el pilotaje. El golpe de maza desaloja el tapón del tubo y queda ensanchada la punta de los pilotes.

Luego se coloca la armadura, se quita la camisa y se realiza la hormigonada por tongadas.

Finalmente se apisona o se vibra para garantizar la continuidad del cuerpo del pilote.

Se procede a extraer el tubo cuidando que quede un mínimo de concreto que deberá ser el doble de su diámetro interno, para impedir el ingreso de agua por la parte inferior de la entubación.

3.2.3. Pilotes con Extracción de Tierra

Este sistema de Pilotaje por Extracción de Tierras requiere que las tierras de la excavación sean extraídas antes de la ejecución del hormigonado de pilotes.

La excavación se puede realizar de diferentes modos, de acuerdo a las características del terreno. Para lo cual se utilizan maquinarias diferentes como cucharas, trépanos, barrenas y otros.

En terrenos poco cohesivos o cuando el terreno resistente queda debajo del Nivel Freático, se pueden producir desmoronamientos o filtraciones de la napa. Para evitar estos problemas se recurre a una camisa metálica, es un tubo que tiene la misma función de un encofrado; esta camisa se va clavando al tiempo que se efectúa la excavación. Estas camisas pueden ser recuperables o perdidas si se dejan en el terreno; en este caso, el tubo metálico ha sido tratado en su cara externa con pinturas adecuadas para evitar la corrosión.

Existen otras soluciones que utilizan lodos tixotrópicos para garantizar la estabilidad de las paredes de la excavación; o por extracción de tierras con barrena helicoidal, en terrenos coherentes donde no ocurran desmoronamientos.

Dentro de la clasificación de pilotes con extracción de tierras, podemos mencionar:

· Pilotes de Extracción con Entubación Recuperable: por lo general son pilotes de grandes dimensiones, con diámetros entre 45 y 125 cm.

3.2.4. Pilotes vaciados in situ

Los Pilotes vaciados in situ son un tipo de pilotes ejecutados en obra, tal como su nombre lo indica, en el sitio, en el lugar.

La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual se le colocará un armado en su interior y posteriormente se rellenará con concreto.

En ocasiones, el material en el que se está cimentando, es un suelo friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca al perforar, hace que se rompa dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionantes), es por ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación; a este fenómeno se le denomina "caídos", es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente.

Uno de los principales métodos de evitar "caídos", consiste en vaciar "lodo bentonítico" en el interior de la perforación, y al vaciar posteriormente el concreto dentro, el lodo saldrá por diferencia de densidades. Otro método menos empleado, es el uso de "camisas" o "ademes" de acero recuperables, los cuales no son más que secciones metálicas que se introducen en la excavación y evitan que el material de las paredes caiga.

Colocación de estructura para el vaciado posterior

3.2.4.1. Pilotaje "in situ" en seco.

Este tipo de pilotaje comprende diferentes fases como son la perforación del subsuelo con hélice o cazo, colocación de armadura de acero y vertido de concreto mediante tubo tremie que se realiza de abajo a arriba.

3.2.4.2. Pilotaje "in situ" con camisa recuperable o perdida.

En terrenos fangosos o cercanos al nivel del mar o cuencas de ríos. Este pilotaje comprende la introducción de camisas para sujeción de las paredes a perforar, perforación del terreno, colocación de armaduras y vertido de concreto.

3.2.4.3. Pilotaje "in situ" con ayuda de lodos bentoníticos.

Esta perforación no se realiza en seco ya que hay que suministrar el lodo bentonítico a la perforación, el cual penetra en las fisuras del terreno para crear una pequeña "costra" que impida la caída de las paredes perforadas. Así estos lodos se recuperan en un tanque en el cual se filtra y se vuelve a reutilizar en la siguiente perforación. Después de este proceso se coloca la armadura y se vierte el concreto.

3.2.4.4. Pantalla de pilotes secantes "in situ".

Este es el método más utilizado ya que permite hacer una excavación del terreno a gran profundidad, sin preocupación de que se puedan deteriora cimentaciones de viviendas contiguas como también del acerado de la calle, así impide el paso del nivel freático a los sótanos. Con este método se pueden construir diferentes plantas de parking que, como anteriormente hemos indicado, es solución inminente por el gran problema de aparcamiento que existe en nuestras ciudades. Esta pantalla trabaja también como cimentación de la estructura u obteniéndose así un doble aprovechamiento de este tipo de cimentación especial.

3.3. Según el diámetro del pilote:

a) Micro pilotes

Diámetro menor de 200 mm. Se emplean en obras de recalce.

b) Pilotes convencionales

De 300 a 600 mm.

c) Pilotes de gran diámetro

Diámetro mayor de 800 mm.

d) Pilotes pantalla

De sección pseudo rectangular.

e) Pilotes de sección en forma de cruz.

4. Armaduras de Pilotes

Las armaduras se conforman como si fuesen jaulas; las armaduras longitudinales están constituidas por barras colocadas uniformemente en el perímetro de la sección, y el armado transversal lo constituyen un zuncho en espiral o cercos de redondos de 6 mm. de sección, con una separación de 20 cm.

El diámetro exterior del zuncho será igual al diámetro de pilote, restándole 8 cm; así se obtiene un recubrimiento mínimo de 4 cm.

La cantidad de barras y el diámetro de las mismas, se calcula en función de la carga que deba soportar el pilote.

4.1. Vaciado de Pilotes

El concreto utilizado de acuerdo a la resistencia es de 250 kg/cm2 aproximadamente (consultar con la norma respectiva de su país).

Con una consistencia medida en cono de Abrams de 10 a 15 cm.

Vaciado de concreto

4.2. Descabezado y Encepado

Los pilotes se descabezan, por ello, siempre se elimina el concreto de baja calidad que queda en la parte superior.

Así quedan las armaduras al descubierto que se entrelazan al encepado.

La longitud de la armadura debe permitir que posterior al descabezado, queden sobresaliendo del pilote alrededor de 50 cm.

Las armaduras longitudinales del pilote se empalman por un solape mínimo de 40 cm., van soldadas o atadas con alambre en toda su longitud.

Si se utilizare cercos a modo de armadura transversal, los cierres se hacen por solape de 8 cm como mínimo, y van soldados o atados con alambre.

El solapado se hace alternado para cercos sucesivos. Se atan firmemente las armaduras formando una jaula que soporte la hormigonada.

Cada pilote se vacía de una vez sin interrumpir la operación, no se admiten juntas de hormigonado.

Al finalizar el pilote, debe quedar vaciado a una altura superior a la definitiva; lo que excede de concreto se demuele cuando ha fraguado.

No se debe efectuar la hincada con desplazamiento de pilotes o entibar en un área menor de 3 m. alrededor del pilote, hasta que el concreto tenga una resistencia mínima de 30 kg/cm2, de acuerdo a ensayos previos.

Posterior al descabezado los pilotes deben sobresalir del terreno lo suficiente para permitir el empotramiento del concreto de 5 cm mínimo para el encepado.

5. Precauciones constructivas

5.1. Colocación de concreto in situ

La distancia mínima entre la piloteadora y la colocación del concreto debe ser especificada. Se han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen efectos contrarios sobre el concreto fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones de perforación y las de vaciado es considerado como satisfactorio.

La camisa, cascarón, tubo o tubería, debe ser inspeccionado justo antes a rellenarlo con concreto y debe estar libre de material extraño y no contener más de diez centímetros de agua, a menos que se utilice el método tremie para introducir concreto. El concreto debe ser vertido en cada perforación o camisa sin interrupción. Si es necesario interrumpir el proceso de vertido de concreto por un intervalo de tiempo tal que endurezca el concreto, se deben colocar dovelas de acero en la zona superior hormigonada del pilote. Cuando el vaciado se suspende, todas la rebabas debe ser retiradas y la superficie del concreto debe ser lavada con una lechada fluida.

5.2. Vaciado con el método tremie

El método tremie, de llenado por flujo inverso, se usa para verter concreto a través de agua, cuando la perforación queda inundada. El concreto se carga por tolva o es bombeado, en forma continua, dentro de una tubería llamada tremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie. El fondo del tremie se debe cerrar con una válvula para prevenir que el concreto entre en contacto con el agua. El tremie llega hasta el fondo de la perforación antes de iniciarse el vertido del concreto. Al principio, se debe elevar algunos centímetros para iniciar el flujo del concreto y asegurar un buen contacto entre en concreto y el fondo de la perforación.

Como el tremie es elevado durante el vaciado, se debe mantener dentro del volumen del concreto, evitando el contacto con el agua. Antes de retirar el tremie completamente, se debe verter suficiente concreto para desplazar toda el agua y el concreto diluido.

6. Materiales Utilizados

Indicamos los materiales utilizados en pilotaje:

6.1. Madera

La madera se emplea desde la prehistoria; en ese entonces los habitantes lacustres construían sus chozas apoyándolas sobre troncos hincados en el lecho del lago. Estos troncos lograron conservarse mientras las aguas que los rodeaban eran ácidas, es decir de pantanos turbosos.

Los rollizos de madera se conservan más tiempo si se los mantiene permanentemente mojados o secos, pero si se alternan estas condiciones de humedad, se destruyen rápidamente.

Antes de colocar los pilotes se aconseja impregnarlos a presión con una sustancia protectora para evitar el ataque de hongos o insectos que destruyen sus fibras.

Las maderas más usadas, por ser más económicas, son pino y abeto. Si se requiere de mayor resistencia por el ataque de aguas de mar o por impactos, se debe recurrir a maderas más costosas pero de mayor dureza, como por ejemplo la haya o la teca.

Los rollizos naturales son más económicos, pero si poseen sección cuadrada, son mejores para sus posibles empalmes.

El hincado debe realizarse con golpeteo suave sobre la parte más gruesa del tronco.

En pilotes más grandes la carga de trabajo no ha de superar las 25 T. Esta clase de pilotaje se emplea donde el tronco de árbol es un material habitual fácil de encontrar en ese lugar, o cuando se trata de cimentaciones en zonas lacustres.

6.2. Acero

Se utilizan con secciones en H o en Cajón.

En tipo cajón pueden rellenarse de concreto después de haberse colocado.

A veces se constituye el pilotaje con perfiles planos empalmables, es el tablestacado, que se consiguen con secciones de acero laminado en caliente. Se los utiliza como contención de tierras y como barrera del agua en caso de excavaciones para cimentaciones, sótanos. En muelles y zonas ribereñas también suele usarse.

Para evitar la corrosión, el acero puede contener una cantidad importante de cobre , se lo llama acero de oxidación controlada o estar impregnado con pintura bituminosa.

Los hincados en pilotes de acero son más fuertes y vigorosos.

Si es necesario, pueden recuperarse y se les puede hacer variar su longitud por corte o por soldadura.

Armazón de acero

6.3. Concreto

Los pilotes fabricados de este material se dividen en:

• Pilotes Prefabricados
• Pilotes vaciados in Situ

7. Casos en que se usan Pilotes

• Cuando las cargas transmitidas por el edificio no se pueden distribuir adecuadamente en una cimentación superficial excediendo la capacidad portante del suelo.

• Puede darse que los estratos inmediatos a los cimientos produzcan asientos imprevistos y que el suelo resistente esté a cierta profundidad; es el caso de edificios que apoyan en terrenos de baja calidad.

• Cuando el terreno está sometido a grandes variaciones de temperatura por hinchamientos y retracciones producidos con arcillas expansivas.

• Cuando la edificación está situada sobre agua o con la capa freática muy cerca del nivel de suelo.

• Cuando los cimientos están sometidos a esfuerzos de tracción.

Aquí tenemos varios casos:

• En edificios de altura expuestos a fuertes vientos.
• En construcciones que requieren de elementos que trabajen a la tracción, como estructuras de cables, o cualquier estructura anclada en el suelo.
• Cuando se necesita resistir cargas inclinadas; como en los muros de contención de los muelles.
• Cuando se deben recalzar cimientos existentes.

En la cimentación por pilotaje deben observarse los siguientes factores de incidencia:

1. El rozamiento y adherencia entre suelo y cuerpo del pilote.

2. La resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de tracción puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que trabaje el suelo superior.

3. La combinación de ambos.

Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas.

Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el caso.

Con un terreno mediocre en superficie y fuertes cargas, el rozamiento lateral será menos importante cuanto más débiles sean las capas del terreno atravesadas; por ello conviene emplear este sistema.

(Por favor, citar la fuente de esta información recopilada http://ingecivilcusco.blogspot.com )