Los pavimentos de hormigón pueden ejecutarse en dos capas. Se coloca una capa de rodadura de hormigón de pequeño espesor (de 4 a 5 cm) sobre otra capa de hormigón, que se extienden juntas para que funcionen como una capa única, creando así el pavimento descrito. Esto permite utilizar áridos de peor calidad en la capa inferior y reservar los de mayor calidad para la capa de rodadura, que debe cumplir estrictas exigencias de resistencia al desgaste y al pulimento. También se puede limitar la disminución del tamaño máximo del árido a la capa superior, lo que da como resultado un pavimento menos ruidoso (aunque requiere una mayor cantidad de cemento).
En España, no se han llevado a cabo experiencias significativas con pavimentos de hormigón bicapa construidos con dos tipos de hormigón diferentes, adaptados a las características requeridas para cada capa. Sin embargo, la Instrucción española 6.1-IC sobre secciones de firmes y el PG-3 permiten esta opción. Es importante destacar que el procedimiento constructivo es exigente y requiere la duplicación de los equipos de extendedoras y de las centrales de hormigón preparado.
A continuación, os dejo un vídeo de IECA sobre la construcción de un pavimento bicapa de hormigón con terminación de árido visto que se ejecutó en un tramo de la autovía C-17, en Barcelona. Espero que os guste.
Referencia:
AGUADO, A.; CARRASCÓN, S.; CAVALARO, S.; PUIG, I.; SENÉS, C. (2010). Manual para el proyecto, construcción y gestión de pavimentos bicapa de hormigón. Universitat Politècnica de Catalunya, 204 pp.
Una forma interesante de construir un puente con dovelas prefabricadas es mediante un pórtico auxiliar que permite sujetarlas en un vano determinado. Las cimbras autoportantes suelen emplearse en puentes con muchos vanos de luces moderadas. Se trata de una viga metálica que se apoya en las pilas del puente y que permite construir completamente uno o varios vanos. Posteriormente, la cimbra se traslada horizontalmente y se apoya en las pilas del puente hasta construir el vano siguiente. Este procedimiento permite un ritmo de construcción elevado, similar al de las vigas prefabricadas. La amortización de estos medios exige aproximadamente cuatro usos de los mismos en obras de similares características con longitudes superiores a los 300 metros, aunque existe la posibilidad de que el contratista alquile estos equipos posteriormente.
En este vídeo se explica con más detalle el procedimiento constructivo.
Vista inferior del Pont Antig Regne de València, de Salvador Monleón. Imagen: V. Yepes (2013)
En esta entrada continuamos divulgando los aspectos básicos de la construcción de puentes viga de hormigón pretensado, a partir de otros artículos anterioresanteriores sobre esta misma temática.
Uno de los ingenieros que más contribuyó al desarrollo del hormigón armado y que tuvo una actuación más destacada en el origen y desarrollo del hormigón pretensado fue el francés Freyssinet. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando los puentes de hormigón pretensado adquirieron toda su potencia y se desarrollaron. El hormigón pretensado ha demostrado sus ventajas económicas y técnicas tanto para puentes de luces medias (vigas prefabricadas, por ejemplo) como para grandes luces (puentes empujados y atirantados, entre otros). El récord mundial de luz para un puente en cajón de hormigón pretensado es de 330 metros en Shibanpe (China), terminado en 2005.
Tal es la importancia de que el proceso de construcción de un puente sea sencillo y económico, que los puentes viga se clasifican en función de dichos procedimientos. En general, se pueden construir los puentes in situ, con piezas prefabricadas o de forma mixta. Además, salvo que el puente sea muy pequeño, los puentes viga se construyen por partes, bien en subdivisiones longitudinales (vigas independientes que se unen mediante una losa, por ejemplo) o en subdivisiones transversales (dovelas de sección completa, que dan lugar a una gran variedad de métodos constructivos).
Los procedimientos constructivos de los puentes viga de hormigón pretensado se pueden clasificar en: (a) construcción sobre cimbra, (b) construcción por voladizos sucesivos y (c) construcción por traslación horizontal o vertical.
1. Construcción sobre cimbra
Un puente viga de hormigón pretensado puede construirse sobre una cimbra hormigonando «in situ» o bien con dovelas prefabricadas. Las cimbras pueden apoyarse directamente sobre el suelo o ser cimbras móviles autoportantes.
La cimbra también puede emplearse en la construcción con dovelas prefabricadas. Las dovelas se montan sobre la cimbra y se unen entre sí mediante juntas húmedas (ejecutadas con mortero) o bien juntas secas (adosando las dovelas y pegándolas normalmente con resina epoxi). Posteriormente, se solidarizan las piezas mediante un pretensado.
Las luces cubiertas por la construcción sobre cimbra oscilan entre 20 y 50 metros. Por encima de los 20 metros, se recomienda reducir el peso propio de la losa con voladizos laterales o con aligeramientos. Por encima de los 25 metros, sería conveniente adoptar una variación longitudinal de la inercia. Por encima de los 20 metros, la competitividad frente a las vigas prefabricadas solo se justifica si las condiciones de ejecución permiten abaratar el encofrado. Se pueden alcanzar mayores luces (por encima de los 100 metros) con losas hormigonadas «in situ» de secciones en cajón.
1.1 Cimbra apoyada sobre el terreno
Cimbra de losa de puente pretensado apoyada sobre el terreno
En la actualidad, se utilizan encofrados metálicos reutilizables, de fácil montaje y desmontaje. En el caso de cimbras altas, se emplean apoyos de gran capacidad y vigas trianguladas de gran canto. Se trata de cimbras huecas que permiten el paso de vehículos durante la construcción del puente. Las losas aligeradas construidas sobre cimbra convencional tienen un campo económico de luces entre los 10 y 40 metros. Con sección celular, el campo óptimo oscila entre los 30 y los 90 metros.
1.2 Cimbras autoportantes
Las cimbras autoportantes suelen utilizarse en puentes con muchos vanos de luces moderadas. Se trata de una viga metálica que se apoya en las pilas del puente y que permite construir completamente uno o varios vanos. Posteriormente, la cimbra se traslada horizontalmente y se apoya en las pilas del puente hasta el vano siguiente. Este procedimiento permite un ritmo de construcción elevado, similar al de las vigas prefabricadas.
Cimbra autoportante lanzadora de vigas
En ocasiones, se ha sustituido la viga auxiliar bajo el tablero por un procedimiento de suspensión con pórticos móviles. La secuencia de las operaciones requiere que la parte trasera del pórtico de avance esté apoyada sobre el tablero construido previamente, y que el otro apoyo se encuentre en la pila siguiente, sobre una base provisional que se suprime posteriormente y se hormigona con el tablero. La viga central de todo el conjunto se extiende sobre dos tramos completos para facilitar el avance por etapas.
La amortización de estos medios exige aproximadamente cuatro usos de los mismos en obras de similares características con longitudes superiores a los 300 metros, aunque el contratista también tiene la opción de alquilar estos equipos posteriormente.
La principal ventaja de este sistema frente al de avance por voladizos sucesivos es que permite ahorrar en pretensado al no crear en la estructura construida esfuerzos de voladizo durante las sucesivas fases de la obra.
Los vanos abordables por este método oscilan alrededor de los 40 metros, para conseguir resultados económicamente competitivos. Se puede duplicar la luz empleando atirantamientos o apoyos provisionales intermedios.
2 Construcción por voladizos sucesivos
La construcción por dovelas, prefabricadas o ejecutadas «in situ», que avanzan en voladizo sobre las ya erigidas, es un procedimiento muy adecuado para las grandes luces o cuando las pilas son muy altas. Las dovelas prefabricadas se izan con medios de elevación potentes y se unen a las anteriores. Si se ejecutan in situ, existe un carro de avance que se apoya en las dovelas anteriores. La estabilidad de cada etapa se asegura con el pretensado de cables.
El primer puente construido mediante voladizos sucesivos fue el de Santa Catalina, sobre el río Peixe, cerca de Herval (Brasil), en el año 1931. Su autor fue el ingeniero Baumgarten. Se trata de un puente de hormigón armado de dintel continuo de tres vanos, con 68 metros de luz en el central. En 1951, Finsterwalder aplicó esta tecnología, que ya incluía el pretensado, en el puente de Balduinstein, sobre el río Lahn, con 62,10 metros de luz libre. En España, esta tecnología se empleó por primera vez en los puentes de Almodóvar (1962) y Castejón (1968), según aparece en Fernández Casado et al. (1970).
En la construcción con dovelas prefabricadas se pueden distinguir tres etapas (ver Pérez Fadón, 1990). La primera generación, de los años sesenta, se caracteriza por el uso de juntas de mortero de cemento, llave única a cortante y cables anclados en la propia junta. La segunda se caracteriza por la prefabricación conjunta, el empleo de resinas epoxi en las juntas, las llaves múltiples para el cortante y el anclaje de los cables en el interior de la dovela en unos bloques dispuestos al efecto. La tercera generación, iniciada en Francia, emplea el pretensado exterior y las almas de celosía (puente de Bubiyán en Kuwait, 1983).
La construcción por voladizos sucesivos puede realizarse con una única dirección de avance, la denominada construcción evolutiva, o bien con crecimiento simétrico del tablero a ambos lados de las pilas, voladizos compensados. En el primer caso, se suprime uno de los inconvenientes de la progresión simétrica del tablero, con la consecuente multiplicación de equipos (uno por cada frente de avance) o su traslado.
El campo habitual de aplicación de los puentes construidos por voladizos sucesivos abarca luces de entre 50 y 150 metros. Sin embargo, y de forma excepcional, pueden encontrarse puentes con luces de 250 metros construidos por voladizos sucesivos con dovelas atirantadas de forma provisional. Entre los 30 y 50 metros de luz, tampoco es muy habitual. A partir de los 200 metros, los puentes atirantados entran en competencia.
3 Construcción por traslación horizontal o vertical
Se construye el puente, total o parcialmente, fuera de su posición definitiva y después se traslada a su posición final. Dentro de esta familia de procedimientos constructivos, se puede distinguir la construcción de puentes con vigas prefabricadas, los puentes empujados, los puentes girados y los trasladados por flotación. Asimismo, una vez colocada una parte del puente en su posición definitiva, este puede servir de apoyo para completar la sección mediante la construcción in situ o con elementos prefabricados del resto de elementos (por ejemplo, el hormigonado de la losa sobre vigas prefabricadas).
3.1 Puentes de vigas prefabricadas
La industrialización de la fabricación de vigas de hormigón pretensado permite la construcción de puentes de tramos simples. Se trata de vigas de sección normalmente en T, en I o incluso en cajón, que permiten un intervalo amplio de luces. Los cantos de estas secciones varían según la luz y la disponibilidad de elementos prefabricados en el mercado, entre L/18 y L/23. La luz óptima se sitúa entre los 30 y 40 metros, puesto que por encima de los 50 metros los medios auxiliares de colocación deben estar ampliamente sobredimensionados. De forma excepcional, podría llegarse a los 70 metros de luz. Esta tipología resulta de gran interés cuando el número de vigas a colocar es elevado (al menos 40).
Puente de vigas prefabricadas
Sobre las vigas prefabricadas se coloca una losa de entre 15 y 20 cm de espesor. Este elemento, además de aumentar el tamaño de la sección, cumple la función de rigidizar la superestructura en sentido vertical para repartir las cargas y en sentido horizontal para evitar movimientos relativos entre las vigas y hacer las veces de diafragma rígido. Estas losas se construyen normalmente in situ, aunque también pueden ser prefabricadas (ver Burón et al., 2000).
En ocasiones, también se necesita un diafragma que proporcione rigidez lateral a las vigas y a la superestructura en general. Estos se colocan en los extremos del puente y en puntos intermedios. Los diafragmas intermedios tienen como función primordial restringir el pandeo lateral de las vigas principales, garantizando el trabajo en conjunto y un adecuado funcionamiento a flexión.
Para luces muy pequeñas (inferiores a 8 metros), pueden emplearse vigas prefabricadas de sección rectangular aligerada. Con luces entre 6 y 20 metros, las vigas de sección en «pi» son el tipo de sección óptimo. Cuando las luces están comprendidas entre los 10 y 25 metros, la sección T es muy efectiva. Para luces mayores, son más eficientes las secciones en I (rango útil entre 15 y 35 metros) o en cajón con aletas (entre 20 y 40 metros).
En particular, las vigas en cajón con alas o voladizos laterales deben su gran eficiencia a los siguientes factores: (1) una mayor rigidez torsional que, en la mayoría de los casos, evita el uso de diafragmas intermedios; (2) un ancho inferior que permite albergar más torones y, así, proporcionar una mayor excentricidad al pretensado, lo que aumenta los esfuerzos y el momento resistente de la sección; (3) la presencia de las alas elimina la necesidad de usar una cimbra para hormigonar la losa, lo que permite un canto menor (unos 15 cm) en comparación con el requerido por una viga I (unos 18 cm).
Las secciones prefabricadas tipo cajón de grandes dimensiones, de una sola pieza o en dovelas, son muy eficientes debido a su bajo peso y a su rigidez. Estas secciones se emplean en puentes atirantados y empujados. En ocasiones, presentan un doble pretensado, uno longitudinal y otro transversal, este último para resistir la flexión de las alas.
Las vigas prefabricadas también pueden dar lugar a tipologías hiperestáticas si se les da continuidad mediante un postesado posterior que las una al resto de la estructura. Por ejemplo, en un tramo de 58 metros de luz, se utilizaron vigas prefabricadas en cajón para un tramo de tren de alta velocidad (Millanes et al., 2002).
3.2 Tableros empujados
El procedimiento consiste en fabricar o montar el tablero detrás del estribo y, a continuación, empujarlo deslizándolo sobre las pilas hasta alcanzar su posición definitiva al llegar al otro estribo. Este tablero también puede estar compuesto por dovelas prefabricadas u hormigonadas in situ. El método del empuje ha permitido resolver satisfactoriamente la construcción de puentes sobre obstáculos importantes situados por debajo del tablero. Este procedimiento es particularmente ventajoso en los puentes muy largos, pues permite aplicar la construcción industrializada. Según Pérez-Fadón (2004), esta es rentable a partir de los 600 metros de longitud.
Puente construido por empuje
Este sistema constructivo fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX para ubicar en su situación definitiva grandes viaductos metálicos de celosía. De hecho, la ligereza de los tableros metálicos y mixtos es una ventaja frente a los de hormigón, mucho más pesados. Sin embargo, es habitual la construcción de estos puentes con hormigón pretensado. En particular, los puentes de ferrocarril son estructuras idóneas para construirlas mediante empuje, pues han de soportar, además de su peso propio, unas cargas de servicio elevadas que obligan a dimensionar secciones con una gran capacidad resistente. Al construir el puente, en el que solo actúa el peso propio, es posible aprovechar el exceso de capacidad sin sobredimensionar la estructura.
El primer viaducto de hormigón empujado fue el Puente de Ager, en Austria, terminado en 1959, donde se usaban dovelas cortas prefabricadas. Sin embargo, muchos autores citan el puente sobre el río Carona (Venezuela), terminado en 1963, de Leonhardt y Baur como iniciadores de esta técnica con el hormigón. Posteriormente, se consolidó el método de dovelas largas hormigonadas «in situ» en una instalación industrializada que se monta detrás del estribo, aunque sigue siendo habitual el empleo de dovelas de entre 10 y 25 metros de longitud, tanto fabricadas «in situ» como prefabricadas.
Millanes y Matute (1999) describen la construcción de un viaducto con un tramo continuo singular compuesto por dos vanos de 40 metros y un vano central de 80 metros que se construyó mediante el lanzamiento de las vigas con un carro. Se emplearon dos pilas provisionales y se tesó la losa para darle continuidad antes de eliminar dichas pilas.
El campo de luces óptimo para los tableros empujados se encuentra entre los 30 y 60 metros, aunque, de forma excepcional, dicho intervalo se amplía desde los 20 a los 90 metros.
3.3 Puentes girados
Constituye una alternativa a la traslación longitudinal del tablero, en la que el giro se efectúa tras construir el puente, generalmente en la orilla de un río. Una opción consiste en construir un semipuente en cada lado y luego girarlos sobre las pilas hasta situarlos en prolongación y cerrar la clave, o bien construir la totalidad en una orilla y girarlo apoyando la punta en una barcaza o llevándolo en voladizo.
3.4 Puentes trasladados por flotación
Supone un método constructivo empleado con frecuencia en zonas marítimas o grandes ríos. Consiste en trasladar las vigas por flotación y luego izararlas con grandes grúas flotantes o con gatos.
Con este procedimiento se han elevado grandes vigas, como en el caso del puente Nanco del puerto de Osaka (Japón): un puente cantilever construido en 1974 con una viga central de 186 metros y 4500 toneladas, que se llevó por flotación y se elevó mediante cables. El puente de Ohshima, también en Japón, es una viga continua triangulada de 200+325+200 metros de luz, una de las mayores del mundo, que se montó en tres partes mediante unas grúas flotantes gigantes con capacidad de 3000 toneladas, empalmándose in situ.
Sin embargo, las obras de hormigón pretensado se reducen a vanos de 56 metros de luz y 22 metros de ancho, como el cajón bicelular de los vanos laterales del viaducto Jamestown-Verrazzano, en Rhode Island (Estados Unidos). En primer lugar, se montaba la dovela sobre la pila y, después, el vano completo, subiéndolo mediante gatos de pretensado.
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El pipe ramming es una técnica de instalación de tuberías sin zanja (trenchless) que se utiliza para hincar horizontalmente tuberías de acero de diferentes diámetros. Es un método muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
El empuje se realiza mediante un martillo neumático o hidráulico que golpea el tubo de acero, el cual penetra en el suelo sin alterarlo. Una vez instalado el tubo, se extrae el material del interior.
Posteriormente, se extrae el material que permanece en el interior del tubo metálico utilizando aire comprimido o agua a presión, de modo que el interior queda disponible para acondicionar la tubería metálica al servicio o utilizarla como protección, pase y colocar una nueva tubería en su interior.
El método constructivo es el mismo que el utilizado para hincar pilotes con tubos de acero, lo que facilita su manejo a quienes ya tienen experiencia en pilotaje. Es importante destacar que se utilizan tubos de acero, ya que este material presenta unas características de resistencia y ductilidad que lo hacen resistir y distribuir mejor las cargas transmitidas por el martillo sin dañar la estructura de la tubería.
Longitud variable de acuerdo a las condiciones del suelo
Diámetros desde 4 hasta 80 pulgadas
Fuerza de impacto hasta 2.000 toneladas
Se requiere un método eficiente para extraer el material sobrante dentro del tubo
Aplicable en todos los suelos excepto roca
Requiere de una fuente de aire comprimido
A continuación os dejo un par de vídeos sobre este procedimiento constructivo. Espero que os gusten.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
La tecnología sin zanja, o trenchless en inglés, constituye una nueva forma de construir que utiliza de forma masiva las nuevas técnicas disponibles para instalar o reparar conducciones sin necesidad de abrir las molestas y, en muchas ocasiones, inseguras zanjas. Todos sufrimos las obras en nuestras ciudades, y la mayoría de ellas están provocadas por ampliaciones, mantenimiento o cambios en las conducciones que llevan las instalaciones básicas de la ciudad: fibra óptica, gas, agua, teléfono, etc.
En muchos artículos anteriores he ido desgranando algunas de las técnicas más importantes en este campo. En la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia, desde el último cambio en los programas de estudio que llevaron a los nuevos grados de ingeniería civil, se ha incorporado al temario de las asignaturas de Procedimientos de Construcción estas nuevas técnicas trenchless.
Pues bien, recientemente he sido invitado como profesor al Curso de Posgrado: Especialista en tecnologías sin zanja organizado por la Asociación Ibérica de Tecnología SIN Zanja, la Fundación Gómez Pardo, la Universidad Politécnica de Madrid y la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Se trata de un curso que puede seguirse de forma presencial y en línea, y que ofrece numerosas becas a estudiantes y recién graduados. Cuenta con la participación de especialistas en la materia y empresas dedicadas a esta técnica, así como seminarios y demostraciones prácticas. Os dejo a continuación más información por si os interesa. Empezamos el 14 de octubre de 2015.
La construcción y la reparación de losas de hormigón usadas como pavimento es un reto que requiere el uso de técnicas constructivas. Uno de los problemas principales radica en la solución de las juntas para conseguir economía y durabilidad en la ejecución de esta unidad de obra. Os presento a continuación una solución de la empresa FAROBEL que resuelve el problema con losas más pequeñas y de menor espesor (entre 3,30 y 0,80 m) para reducir las tensiones por flexión debidas a las cargas y gradientes térmicos. La reparación de los firmes actuales de asfalto se hace con pequeñas losas de 0,8*1,1*0,08 con juntas JRI+ y la reparación de los firmes de hormigón con una aplicación de la junta JRI+ para pavimentos de hormigón ya existentes. Para ello se utiliza una junta machihembrada tipo JRI+ que apoya los bordes y permite giros entre dichos bordes de losas. A esa junta se le dota de gomas impermeables, resultando un pavimento con transferencia de cargas e impermeabilidad permanentes.
Las ventajas que presenta esta tecnología se pueden resumir en los siguientes puntos:
1.- Elimina las capas de base
2.- Elimina los pasadores
3.- Elimina el corte y el sellado
4.- Disminuye el espesor de las losas de hormigón
5.- Disminuye el mantenimiento
6.- Puede ponerse la capa asfáltica de rodadura sin erosionarse en la zona de la fisura.
7.- Aumenta la vida útil del pavimento
Os dejo un vídeo sobre la instalación:
También os dejo un artículo de José Ramón Vázquez sobre el tema.
Pilote de hormigón armado hincado con lanza de agua a presión (FHWA)
La hinca de elementos en suelos granulares compactos como las arenas, especialmente en terrenos secos, presentan serias dificultades que pueden resolverse mediante la inyección de agua a presión en la punta del pilote o la tablestaca o en alojamientos previamente preparados en sus caras. La presión del agua, de entre 0,4 y 4 MPa, debe ser apropiada al tipo de terreno y al elemento que se va a hincar, con un caudal de alimentación permanente de entre 72 y 900 m³/h.
Este procedimiento puede ser suficiente para la hinca, pero lo usual es combinarlo con otros sistemas de tipo dinámico, especialmente la vibración. La hinca con chorro de agua es muy recomendable en zonas donde el rechazo se presente al 100 %, como en los terrenos arenosos. Sin embargo, en suelos arcillosos, la eficacia de la inyección de agua es prácticamente nula. En terrenos granulares con gravas gruesas y bolos, la inyección de agua puede no movilizarlas, por lo que el efecto también es bajo. En cualquier caso, hay que prever las consecuencias que puede tener en el entorno de la hinca por la pérdida de cohesión que sufrirá el terreno. Este procedimiento no se recomienda en aquellos pilotes que vayan a trabajar por fuste o que soporten cargas horizontales importantes, debido justamente al aflojamiento del terreno.
Las normas obligan a que la lanza de agua se mantenga entre 1 y 4 m por encima de la profundidad prevista, puesto que el suelo se afloja. Por tanto, la hinca se terminará mediante un procedimiento ordinario. Esta prescripción es muy relevante en el caso de los pilotes que trabajan por punta. También se suspenderán los trabajos si el pilote empieza a torcerse debido a una perturbación excesiva del terreno.
A continuación, dejamos un vídeo que ilustra el procedimiento constructivo.
El pilote «monotubo» Unión es apropiado para pequeños trabajos donde no se requiera un equipo especial de hinca, como un mandril. Se trata de un tubo de acero de sección cónica y estriada de pequeño espesor que se hincan en el terreno sin ayuda de un núcleo o mandril. El estriado le permite soportar los esfuerzos de hinca sin pandeo. Presentan un diámetro de 20 cm en la punta y de 30 a 45 cm en la cabeza. Se utilizan pilotes de hasta 37 m de longitud y cargas de 300 a 600 kN. Son especialmente apropiados para trabajos pequeños, porque no requieren equipos especiales de hinca, como el mandril.
Pilote entubado “button-bottom” (Western Foundation Corporation, Viginia, EE. UU.)
Este pilote, llamado pilote Western «de fondo de botón», emplea un tubo metálico de unos 30-35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. En el extremo del tubo hay una punta de hormigón prefabricado (button) de unos 45 cm de diámetro, algo mayor que queda perdida. La forma y la resistencia de esta punta permiten atravesar estratos de gran resistencia. Una vez alcanzado el nivel previsto, se introduce en el tubo una chapa ondulada que se une con el fondo. Esta chapa se queda en el terreno y tiene como misión proteger el hormigón. Una vez fijada la chapa ondulada, se vierte el hormigón en su interior, pudiendo disponerse o no de armadura, y después se extrae el tubo que ha servido de hinca. Esta chapa corrugada favorecería inicialmente la resistencia del fuste del pilote; sin embargo, el hueco que se forma alrededor de la misma cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20-30 m y soporta cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patentado por Western.
Pilote Western “de fondo de botón” (Western Foundation Corporation, Virginia, EE. UU.)
Los pilotes de desplazamiento se construyen sin extraer las tierras del terreno. Están formados, total o parcialmente, por elementos prefabricados que se introducen en el suelo sin excavarlo previamente mediante un procedimiento denominado, en términos generales, hinca. La introducción de un volumen adicional en el terreno produce una modificación significativa de su estado tensional.
En función del tipo y del comportamiento del terreno, el efecto de la hinca es diferente. Así, se distingue claramente entre suelos granulares y suelos cohesivos:
En suelos granulares, la introducción de un volumen adicional compacta el suelo. Esto provoca, en general, una depresión en la superficie del terreno en la zona circundante al pilote.
En suelos cohesivos, la hinca provoca una perturbación debido al aumento de las presiones intersticiales, al arrastre de una pirámide de suelo bajo la punta y a la rotura de estratos intermedios, entre otros. Estas modificaciones suponen un comportamiento dependiente del tiempo del suelo cohesivo, debido a la disipación de presiones intersticiales y, en general, a su endurecimiento.
La hinca es el procedimiento de introducción de pilotes en el terreno más antiguo (los primeros pilotes fueron de madera). La hinca puede realizarse con diferentes métodos o sistemas:
Hinca dinámica o por impacto. Se introduce el pilote en el terreno mediante una sucesión de golpes en la cabeza del mismo con unos equipos denominados martinetes o martillos. Es el método de hinca más versátil y más utilizado.
Hinca por vibración. Unos equipos denominados vibrohincadores. Su uso está prácticamente limitado a la hinca de perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas.
Una vez hincado en el terreno, este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie lateral una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando más pilotes en las proximidades. De este modo, se puede conseguir una consolidación del terreno mediante este procedimiento. Por este motivo, la hinca de un grupo de pilotes debe realizarse siempre de dentro hacia afuera.
En el mercado existen diversos tipos de pilotes que pueden ser considerados pilotes de desplazamiento según los efectos que produce su introducción en el terreno. En su mayor parte, se trata de elementos prefabricados que se introducen mediante hinca, aunque hay otros cuya técnica de ejecución es más similar a la de los pilotes de extracción. Sin embargo, deben considerarse pilotes de desplazamiento.
Según la configuración del pilote, se pueden diferenciar dos grupos de pilotes de desplazamiento:
Pilotes de desplazamiento prefabricados. El pilote es un elemento estructural completamente prefabricado que se introduce en el suelo mediante hinca u otros sistemas. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de madera, de hormigón armado o pretensado y los pilotes metálicos.
Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”. Se introduce en el terreno mediante hinca u otro sistema, no el pilote, sino un elemento auxiliar (un tubo metálico con tapón en la punta o un tapón de grava u hormigón). El hueco generado por la hinca de este elemento se rellena con hormigón fresco y armadura, creando así el pilote propiamente dicho. El elemento auxiliar o parte de él puede extraerse posteriormente. Dentro de este grupo se encuentran los pilotes de hormigón in situ con camisa prehincada, los pilotes de hormigón in situ apisonados tipo «Franki», los pilotes roscados sin extracción de terreno y otros.
La principal limitación de los pilotes hincados prefabricados es la posibilidad de encontrar un estrato competente difícil de atravesar. Además, para cubrir la profundidad requerida, se debe desperdiciar cierta longitud de material y hay que prever un almacenamiento e inversión importantes de los prefabricados.
Un artículo para ampliar información sobre diseño y pruebas de pilotes prefabricados hincados podéis verlo en un artículo de Carlos Fernández Tadeo: http://fernandeztadeo.com/WordPress/?p=2647
Os dejo a continuación un vídeo sobre la construcción e hincado de pilotes de 40 x 40 cm de sección y 15,00 m de longitud en un tramo. Para mayor información: www.cimentacionesaplicadas.com
