3.2 Descripción de los Métodos de Construcción.
Instalación de Pilotes.
Equipo para el hincado de pilotes. Los pilotes se hincan comúnmente por medio de un martinete, ocasionalmente, mediantes un generador de fuerzas vibratorias. El martinete funciona en medio de un par de guías paralelas o correderas suspendidas de una grúa elevadora estándar. En la parte inferior, las guías se conectan a la base de la grúa por medio de un miembro horizontal, conocido como marcador. El marcador puede alargarse o acortarse para permitir el hincado de pilotes inclinados y también para poner a plomo las guías en el sitio de un pilote vertical. Al martinete lo guían axialmente rieles incorporados en las guías.
Martillos de impacto. Originalmente, las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caían desde el extremo superior de las guías a la cabeza del pilote. Ocasionalmente, se usan todavía aparatos de este tipo, martillos de gravedad o de caída libre, pero la mayor parte de los martillos de impacto son del tipo de vapor o de diesel.
Los martinetes de vapor tienen un martillo que es elevado por la presión de éste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presión del vapor. Puede sustituirse el vapor por aire comprimido. Si la caída se debe solamente a la gravedad, el martinete se llama de caída sencilla. Si la presión del vapor o del aire se suma a la energía hacia abajo, el martinete, dependiendo de los detalles de su construcción, se llama de doble acción o diferencial. También se usan martinetes hidráulicos de acción diferencial.
El martillo de los martinetes del tipo Vulcan, como el martinete de acción sencilla, golpea un amortiguador colocado en l base del martinete.
El objeto original del amortiguador era prolongar la vida del martillo reduciendo los esfuerzos de impacto. En otros martinetes, notablemente en el tipo MKT, el martillo pega directamente en la base o yunque. La cabeza del mismo pilote está protegida por un cabezote para hincar, sus dimensiones están de acuerdo con las del pilote. Entre el cabezote y el pilote puede colocarse también un amortiguador. Estos varios elementos no solamente protegen la cabeza del pilote de los esfuerzos excesivos, sino que también tienen una influencia importante en las ondas de esfuerzo desarrolladas en el pilote durante el hincado. La selección de amortiguadores adecuados afecta las características del hincado de un pilote, la profundidad a la que pueden hincarse y, en cierto grado, su capacidad de carga.
Los martinetes diesel son de dos tipos. De extremo abierto y de extremo cerrado. En la base de la cubierta de ambos tipos, entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque está una cámara, dentro de la cual se produce la explosión del combustible y la compresión de los gases que elevan el martillo. En los martinetes de extremo abierto, el martillo cae por gravedad y aplica energía al yunque por impacto directo. Sin embargo, al descender se inyecta combustible en el espacio conocido como cámara de combustión, entre el martillo y el yunque. Aproximadamente en el instante del impacto, el combustible se enciende y nuevamente levanta el martillo. Durante un tiempo significativo, la presión de los gases en combustión también actúa sobre el yunque y aumenta la magnitud y duración de la fuerza impulsora. A este respecto, las características para el hincado de los martinetes diesel difieren apreciablemente, de las que tienen los martinetes de gravedad o de vapor.
En los martinetes de extremo cerrado, la cubierta se extiende sobre el cilindro para formar una cámara de rebote, en la que se comprime el aire al subir el martillo, acortando por lo tanto su carrera. Regresa su energía almacenada al martillo en la carrera hacia abajo. Debido a que la carrera es más corta, aumenta el número de golpes por minuto con respecto a los martinetes de extremo abierto.
Piloteadoras vibratorias. Los pilotes también se hincan valiéndose de generadores de fuerza que consisten en un peso estático y en un par de pesos excéntricos que giran en sentido contrario, dispuestos de manera que las componentes horizontales de la fuerza centrifuga se anulen entre sí, mientras que las componentes verticales son aditivas. La parte vibratoria de la maquina se une positivamente a la cabeza del pilote que se va a hincar, pero el resto de la maquina se aísla del vibrador por medio de muelles, de manera que no participe en los movimientos vibratorios. La fuerza pulsante facilita la penetración del pilote bajo la influencia del peso que actúa constantemente hacia abajo.
Las piloteadoras vibratorias difieren entre su en el tipo de fuerza motriz y en la frecuencia de la fuerza motriz y en la frecuencia de la fuerza pulsante. Las piloteadoras de baja frecuencia funcionan ordinariamente a una frecuencia constante en el intervalo de 10 a 30 Hz. Si la frecuencia puede hacerse igual a la frecuencia natural del sistema formado por el pilote, la piloteadora, y el suelo, al aparato se le llama piloteadora resonante. Por lo tanto, la frecuencia de un piloteadora resonante debe ser ajustable.
Resistencia al hincado. Los pilotes que se hincan por medio de martinetes de impacto, ordinariamente se clavan hasta obtener una resistencia que se mide por el número de golpes necesarios para la penetración en los últimos dos o tres centímetros. Para los pilotes de madera hincados con martinetes de vapor que aplican una energía del orden de 2000 kg-m, este número final de golpes, no debe ser mayor de 3 o 4, para reducir el peligro de romper o de astillar los pilotes. Además es probable que el daño sea menor si se hincan con un martinete diesel, aun con la misma energía. Comúnmente, se especifican resistencia de 6 a 8 golpes en los últimos 2 o 3 cm para los pilotes de concreto y acero. El especificar más de 10 golpes usualmente es un requisito excesivo.
Chiflones, barrenas y pulsetas. Si los pilotes deben atravesar estratos compactos de arena o grava, con objeto de pasar a depósitos inferiores suaves, puede aflojarse la arena o la grava con chiflones. En este procedimiento se descarga un chorro de agua cerca de la punta o a los costados del pilote con un tubo de 5 a 7.5 cm de diámetro. La bomba para los chiflones debe ser capaz de descargar 1890 lts/min, a una presión de 10 a 15 kg/cm². El agua afloja la arena y la hace movediza, de manera que el pilote pueda fácilmente atravesarla. El uso de barrenas rotatorias, con equipo especialmente adaptado, es útil para penetrar en semejantes depósitos así como en suelos firmes o duros cohesivos a profundidades considerable, los estratos relativamente delgados de arcillas firmes o de roca blanda a poca profundidad, pueden atravesarse algunas veces con pulsetas, es decir, puntas duras de metal que se clavan en el terreno y se sacan antes de introducir los pilotes. El uso de chiflones y barrenas son técnicas relativamente comunes mientras que el de la pulseta es más raro.
Perforación previa al hincado. Cuando se hincan los pilotes a través de arcilla plástica saturada, desalojan un volumen de suelo que puede ser igual al de, los pilotes. Este desalojamiento usualmente produce una elevación del terreno que puede levantar las estructuras adyacentes o los pilotes ya hincados. Si la capacidad de carga de los pilotes depende de que estos se apoyen en un manto firme debajo de la arcilla plástica, la elevación puede producir mermas en la capacidad de carga; en muchos casos, pueden rehincarse los pilotes que se han levantado para darle un apoyo firme. El desplazamiento de material puede producir no solo elevaciones del terreno, sino también movimientos laterales perjudiciales, especialmente si hay excavaciones adyacentes con profundidades mayores a aquellas en que se hincan los pilotes. Si los pilotes son del tipo compuesto, de elevación puede producir separación en las uniones.
Cuando hay la posibilidad de que los desalojamientos sean perjudiciales estos pueden reducirse bastante quitando parte del suelo en el espacio que va a ocupar cada pilote. Esto se hace perforando previamente con una herramienta cortadora o con una maquina rotatoria combinada con chiflones de agua que transforman la arcilla en la que va a hincarse el pilote, en un lodo espeso. A estos procedimientos se les llama de perforación previa.
Literatura Citada.
Equipo para el hincado de pilotes. Los pilotes se hincan comúnmente por medio de un martinete, ocasionalmente, mediantes un generador de fuerzas vibratorias. El martinete funciona en medio de un par de guías paralelas o correderas suspendidas de una grúa elevadora estándar. En la parte inferior, las guías se conectan a la base de la grúa por medio de un miembro horizontal, conocido como marcador. El marcador puede alargarse o acortarse para permitir el hincado de pilotes inclinados y también para poner a plomo las guías en el sitio de un pilote vertical. Al martinete lo guían axialmente rieles incorporados en las guías.
Martillos de impacto. Originalmente, las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caían desde el extremo superior de las guías a la cabeza del pilote. Ocasionalmente, se usan todavía aparatos de este tipo, martillos de gravedad o de caída libre, pero la mayor parte de los martillos de impacto son del tipo de vapor o de diesel.
Los martinetes de vapor tienen un martillo que es elevado por la presión de éste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presión del vapor. Puede sustituirse el vapor por aire comprimido. Si la caída se debe solamente a la gravedad, el martinete se llama de caída sencilla. Si la presión del vapor o del aire se suma a la energía hacia abajo, el martinete, dependiendo de los detalles de su construcción, se llama de doble acción o diferencial. También se usan martinetes hidráulicos de acción diferencial.
El martillo de los martinetes del tipo Vulcan, como el martinete de acción sencilla, golpea un amortiguador colocado en l base del martinete.
El objeto original del amortiguador era prolongar la vida del martillo reduciendo los esfuerzos de impacto. En otros martinetes, notablemente en el tipo MKT, el martillo pega directamente en la base o yunque. La cabeza del mismo pilote está protegida por un cabezote para hincar, sus dimensiones están de acuerdo con las del pilote. Entre el cabezote y el pilote puede colocarse también un amortiguador. Estos varios elementos no solamente protegen la cabeza del pilote de los esfuerzos excesivos, sino que también tienen una influencia importante en las ondas de esfuerzo desarrolladas en el pilote durante el hincado. La selección de amortiguadores adecuados afecta las características del hincado de un pilote, la profundidad a la que pueden hincarse y, en cierto grado, su capacidad de carga.
Los martinetes diesel son de dos tipos. De extremo abierto y de extremo cerrado. En la base de la cubierta de ambos tipos, entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque está una cámara, dentro de la cual se produce la explosión del combustible y la compresión de los gases que elevan el martillo. En los martinetes de extremo abierto, el martillo cae por gravedad y aplica energía al yunque por impacto directo. Sin embargo, al descender se inyecta combustible en el espacio conocido como cámara de combustión, entre el martillo y el yunque. Aproximadamente en el instante del impacto, el combustible se enciende y nuevamente levanta el martillo. Durante un tiempo significativo, la presión de los gases en combustión también actúa sobre el yunque y aumenta la magnitud y duración de la fuerza impulsora. A este respecto, las características para el hincado de los martinetes diesel difieren apreciablemente, de las que tienen los martinetes de gravedad o de vapor.
En los martinetes de extremo cerrado, la cubierta se extiende sobre el cilindro para formar una cámara de rebote, en la que se comprime el aire al subir el martillo, acortando por lo tanto su carrera. Regresa su energía almacenada al martillo en la carrera hacia abajo. Debido a que la carrera es más corta, aumenta el número de golpes por minuto con respecto a los martinetes de extremo abierto.
Piloteadoras vibratorias. Los pilotes también se hincan valiéndose de generadores de fuerza que consisten en un peso estático y en un par de pesos excéntricos que giran en sentido contrario, dispuestos de manera que las componentes horizontales de la fuerza centrifuga se anulen entre sí, mientras que las componentes verticales son aditivas. La parte vibratoria de la maquina se une positivamente a la cabeza del pilote que se va a hincar, pero el resto de la maquina se aísla del vibrador por medio de muelles, de manera que no participe en los movimientos vibratorios. La fuerza pulsante facilita la penetración del pilote bajo la influencia del peso que actúa constantemente hacia abajo.
Las piloteadoras vibratorias difieren entre su en el tipo de fuerza motriz y en la frecuencia de la fuerza motriz y en la frecuencia de la fuerza pulsante. Las piloteadoras de baja frecuencia funcionan ordinariamente a una frecuencia constante en el intervalo de 10 a 30 Hz. Si la frecuencia puede hacerse igual a la frecuencia natural del sistema formado por el pilote, la piloteadora, y el suelo, al aparato se le llama piloteadora resonante. Por lo tanto, la frecuencia de un piloteadora resonante debe ser ajustable.
Resistencia al hincado. Los pilotes que se hincan por medio de martinetes de impacto, ordinariamente se clavan hasta obtener una resistencia que se mide por el número de golpes necesarios para la penetración en los últimos dos o tres centímetros. Para los pilotes de madera hincados con martinetes de vapor que aplican una energía del orden de 2000 kg-m, este número final de golpes, no debe ser mayor de 3 o 4, para reducir el peligro de romper o de astillar los pilotes. Además es probable que el daño sea menor si se hincan con un martinete diesel, aun con la misma energía. Comúnmente, se especifican resistencia de 6 a 8 golpes en los últimos 2 o 3 cm para los pilotes de concreto y acero. El especificar más de 10 golpes usualmente es un requisito excesivo.
Chiflones, barrenas y pulsetas. Si los pilotes deben atravesar estratos compactos de arena o grava, con objeto de pasar a depósitos inferiores suaves, puede aflojarse la arena o la grava con chiflones. En este procedimiento se descarga un chorro de agua cerca de la punta o a los costados del pilote con un tubo de 5 a 7.5 cm de diámetro. La bomba para los chiflones debe ser capaz de descargar 1890 lts/min, a una presión de 10 a 15 kg/cm². El agua afloja la arena y la hace movediza, de manera que el pilote pueda fácilmente atravesarla. El uso de barrenas rotatorias, con equipo especialmente adaptado, es útil para penetrar en semejantes depósitos así como en suelos firmes o duros cohesivos a profundidades considerable, los estratos relativamente delgados de arcillas firmes o de roca blanda a poca profundidad, pueden atravesarse algunas veces con pulsetas, es decir, puntas duras de metal que se clavan en el terreno y se sacan antes de introducir los pilotes. El uso de chiflones y barrenas son técnicas relativamente comunes mientras que el de la pulseta es más raro.
Perforación previa al hincado. Cuando se hincan los pilotes a través de arcilla plástica saturada, desalojan un volumen de suelo que puede ser igual al de, los pilotes. Este desalojamiento usualmente produce una elevación del terreno que puede levantar las estructuras adyacentes o los pilotes ya hincados. Si la capacidad de carga de los pilotes depende de que estos se apoyen en un manto firme debajo de la arcilla plástica, la elevación puede producir mermas en la capacidad de carga; en muchos casos, pueden rehincarse los pilotes que se han levantado para darle un apoyo firme. El desplazamiento de material puede producir no solo elevaciones del terreno, sino también movimientos laterales perjudiciales, especialmente si hay excavaciones adyacentes con profundidades mayores a aquellas en que se hincan los pilotes. Si los pilotes son del tipo compuesto, de elevación puede producir separación en las uniones.
Cuando hay la posibilidad de que los desalojamientos sean perjudiciales estos pueden reducirse bastante quitando parte del suelo en el espacio que va a ocupar cada pilote. Esto se hace perforando previamente con una herramienta cortadora o con una maquina rotatoria combinada con chiflones de agua que transforman la arcilla en la que va a hincarse el pilote, en un lodo espeso. A estos procedimientos se les llama de perforación previa.
Literatura Citada.
- Peck, Ralph B. Hanson, Ingeniería de cimentaciones, Editorial limusa, 2009 Págs. 239 249
Articulo Científico.
Vídeos.
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