Pilotes Individuales - Comportamiento de los Pilotes con Cargas Verticales.

Los pilotes se clasifican comúnmente en pilotes de punta y de fricción. Los pilotes de punta obtienen casi toda su capacidad de carga de la roca o suelo que está cerca de la punta, y muy poca del suelo que rodea su fuste. Por otra parte, un pilote de fricción adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo rodea, por la resistencia al corte que se desarrolla entre el suelo y el pilote. El suelo que está cerca del extremo inferior del pilote soporta un porcentaje muy pequeño de la carga.

En contraste con las condiciones relativamente sencillas de apoyo que implica la clasificación de los pilotes en estas dos categorías, la manera en que realmente estan apoyados no es tan sencilla. Por ejemplo, en muchos casos que presenta la naturaleza, la rigidez o compacidad relativa del subsuelo, aumenta en general con la profundidad. Los pilotes pueden hincarse a través de las capas blandas superiores y a través de los mantos progresivamente más duros hasta alcanzar la capacidad necesaria. Estos pilotes obtienen una parte apreciable de su apoyo del material que los rodea, especialmente en la porción inferior de su longitud, pero también pueden obtener un apoyo considerable, de la capacidad de carga en su punta.

Una de las decisiones técnicas más importantes en conexión con cualquier trabajo en el que vayan a usarse pilotes, es la elección del tipo más apropiado para las circunstancias particulares de cada caso. Intervienen muchos factores para llegar a la decisión final, incluyendo el comportamiento durante el hincado. Por lo tanto, parece improbable que puedan formularse reglas definidas sencillas que proporcionen una guía segura al ingeniero inexperto. Sin embargo, poseer un concepto claro de la manera en que los pilotes de las diferentes características transmiten su carga al suelo bajo condiciones de trabajo, es una valiosa adquisición que puede servir de base para el desarrollo de un buen criterio a medida que el ingeniero acumula la experiencia.

A los pilotes de punta rodeados de suelo, algunas veces se les considera erróneamente como columnas libremente apoyadas sin que el suelo que las rodea les dé apoyo lateral. Sin embargo, tanto la experiencia como la teoría han demostrado ampliamente que no existe peligro de flexión trasversal en un pilote de punta, de las dimensiones convencionales, cargado axialmente por soporte lateral inadecuado, aunque esté rodeado por los suelos más blandos. Por lo tanto, los esfuerzos en esos pilotes, bajo las cargas de trabajo, pueden tomarse como las de los materiales de que están hechos cuando se sujetan a compresión directa. En los pilotes cuya sección disminuye con la profundidad, la sección crítica está en la punta. Los esfuerzos de trabajo en el concreto colado en el lugar, no deben exceder de 0.25 a 0.33 fc’ siendo fc’ la resistencia a la compresión simple del concreto a los 28 días, medida en cilindros. La parte inferior del intervalo de valores debe usarse en los pilotes en los cuales el colado del concreto sea difícil; es decir, cuando la punta sea de diámetro pequeño, las paredes laterales del forro contengan irregularidades, se requiera refuerzo, o el pilote sea inclinado. En los pilotes preesforzados debe dejarse un margen para la cantidad de preesfuerzo. Los esfuerzos de trabajo en las puntas de los pilotes de acero se limitan ordinariamente a 900 kg/cm2.

Para tener la seguridad de obtener la resistencia necesaria en el Concreto de los pilotes colados en el lugar, debe controlarse el revenimiento entre los limites de 7.5 y 15 cm o más. Para los tubos lisos hincados verticalmente, es conveniente un revenimiento de 9 cm; por otra parte, en un pilote inclinado, o en un pilote vertical con forro corrugado o con refuerzo, el revenimiento debe ser de 15 cm cuando menos.

Una vez que se ha satisfecho el requisito de que el material de la punta no se sujete a esfuerzos excesivos, la capacidad de un pilote de punta, depende completamente de la capacidad del material sobre el cual la punta encuentra apoyo y del grado en que la punta tenga un asiento satisfactorio sobre o dentro del material resistente. Si el estrato resistente no es extremadamente rígido, como lo seria una roca sana o una toba firmemente cementada, sino en contraste, se trata de un depósito de gran espesor, pero no demasiado resistente, es conveniente considerar dos tipos de pilotes. Un pilote con punta de pequeño diámetro, pero de un tipo capaz de transmitir los esfuerzos de hincado a la punta sin excesiva pérdida de energía, es probable que penetre mucho en el estrato firme, y desarrolle una alta capacidad combinando el apoyo directo de la punta con una fricción intensa en la zona embebida. La contribución de la fricción se aumentaría mucho, si la parte inferior del pilote tuviera una conicidad uniforme.

La otra alternativa, si el estrato de apoyo no es excepcionalmente firme, es un pilote con una punta muy grande. La punta puede ser una placa o de concreto precolado, o bien tener la forma de una ampliación o pedestal, hecho inyectando concreto fresco en el suelo blando que quede directamente arriba del estrato de apoyo. La capacidad de tal pilote no puede aumentarse por ningún efecto de cuña, porque la penetración del pilote en el estrato resistente, está gobernada enteramen te por la capacidad y compresibilidad del suelo sobre el cual se apoya el propio pilote. Los pilotes de punta acampanada son más útiles en los materiales granulares sueltos; son también adecuados, si el estrato resistente es muy firme pero tan delgado que los pilotes de pequeño diámetro pueden atravesarlo.

El término pilote de fricción es algo incorrecto, ya que implica que las fuerzas de corte entre el pilote y el suelo, provienen necesariamente del rozamiento; pueden provenir también de la adherencia. En cualquier caso, la capacidad de los pilotes de fricción depende de las características del material que rodea al pilote.

Por lo tanto, como regla general, la resistencia estructural de un pilote de fricción cargado axialmente no gobierna su proyecto. Si un pilote de fricción tiene lados paralelos, la carga se transmite del pilote al suelo exclusivamente por corte. Si el pilote tiene conicidad, una porción de la carga se transmite por apoyo directo, pero todavía la mayor parte se transmite por corte. Si los pilotes se hincan en arcilla blanda, la fuerza cortante proviene principalmente de adherencia, y la diferencia de capacidad de carga entre los pilotes de costados paralelos y los cónicos es relativamente pequeña. Sin embargo, en los suelos que tienen una resistencia friccionante apreciable, como las arenas, limos y arcillas que contengan aire, el efecto de cuña de un pilote cónico, aumenta la presión lateral y aumenta la resistencia esfuerzo al cortante correspondientemente. Por lo tanto, un pilote cónico puede ser ventajoso en esas circunstancias. Por ejemplo, las cargas ligeras pueden ser soportadas eficientemente en pilotes de madera cortos en arena suelta.

El estudio anterior sirve de base para comprender de manera general, la forma en que los pilotes individuales soportan sus cargas y da alguna indicación con respecto a los tipos más adecuados de pilotes para condiciones específicas.

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