Capítulo V
Fundaciones Indirectas o
Profundas.
,5 FUNDACIONES INDIRECTAS O PROFUNDAS (PILOTES).
5.1 INTRODUCCION A LAS FUNDACIONES INDIRECTAS O PROFUNDAS.
Las fundaciones indirectas o profundas como su nombre lo indica son aquellas que
se implantan en el terreno cuando los estratos resistentes están colocados a
profundidades entre 5 y 6 metros, cuando el terreno es poco resistente o muy
compresible; cuando existe nivel freático alto; o cuando las acciones de fuerzas
horizontales (sismo o viento) son de gran importancia, es necesario el empleo de
fundaciones sobre PILOTES, que no son más que columnas enterradas que se
encargan de transmitir las cargas de la superestructura a los estratos profundos de
mayor capacidad de soporte, lo que indica un mayor costo de construcción si se
compara con las fundaciones superficiales.
La fundación sobre pilotes está constituida por dos grandes partes fundamentales;
el pilotaje y el cabezal. Ver figura 113, siguiente:
Existen varios tipos de pilotes en cuanto al tipo de material (acero, concreto, madera
y pilotes compuestos), pero en edificaciones de uso normal se utilizan los pilotes en
dos clases: los prefabricados hincados (concreto armado, pretensado o postensado) y
los pilotes vaciados en sitio (concreto armado). La utilización de uno u otro va a
depender de las condiciones del terreno, transporte y capacidad de resistir las
acciones de trabajo.
El cabezal es un elemento que por lo general es rígido de concreto armado vaciado
en sitio y su función principal es servir de miembro de transición que permite llevar y
disipar las acciones de la superestructura a los pilotes y estos a su vez permiten llevar
estas presiones a los estratos más resistentes del suelo.
, Fundaciones Indirectas o Profundas (Pilotes)
A pesar del costo, el uso de pilotes es necesario para dar garantía y seguridad
estructural a una edificación. La siguiente lista identifica algunas de las condiciones en
las que se puede presentar fundaciones sobre pilotes:
1.- cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y
demasiados débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura, se usan
pilotes para transmitir la carga al lecho rocoso o a una capa suficientemente resistente
como muestra la figura 114. (a). Cuando no se encuentre un estrato rocoso a una
profundidad razonable los pilotes se usan para trasmitir las cargas estructurales
gradualmente al suelo. La resistencia a la carga estructural aplicada se deriva principal
de la resistencia a la fricción desarrollada por la interfaz suelo – pilote figura 114 (b).
2.- cuando las edificaciones están sometidas a fuerzas horizontales considerables
figura 114 (c). Las fundaciones sobre pilotes resisten flexión y a su vez soportan las
cargas verticales gravitacionales de bajan de la superestructura, este tipo de situación
se presenta cuando estamos calculando estructura con fuertes presiones de tierra
laterales y edificios altos donde las fuerzas de sismo y viento pueden ser primordiales.
3.- existen muchos casos en suelos difíciles, como suelos expansivos y colapsables,
están presente los pilotes y se extienden a longitudes más profundas de lo normal. Por
ejemplo en suelos expansivos se hincha y se contrae en función de la variación de la
humedad y la presión de hinchamiento es considerable y los elementos estructurales
deben estar preparados para mitigar estos cambios, porque si usamos fundaciones
superficiales deben ser demasiado rígida para soportar estas presiones de
hinchamiento y contracción, para que las estructuras fundadas con este sistema sin
tomar en cuenta estas acciones, las edificaciones sufrirán muchos daños, las
fundaciones sobre pilotes se puede tomar como una alternativa pero extendiendo los
pilotes más allá de la zona activa de expansión y contracción ver figura 114.(d).
Los suelos constituidos por loess que son de naturales colapsable. Cuando el
contenido de agua de esos suelos aumenta, la estructura mineral de dicho se rompe y
colapsa toda edificación fundada sobre dichos suelos. En tales casos, las fundaciones
sobre pilotes se usan con éxito si estos se extienden hasta las capas de suelo más
estables, y se prolonga hasta más allá de la zona de cambio posible de humedad.
4.- las fundaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas
costa afuera y losas sumergidas por debajo del nivel freático que pueden estar
sometidas a fuerzas de levantamientos. Algunas veces se usan sistemas de
fundaciones sobre pilotes para poder resistir esos levantamientos. Figura 114. (e).
5.- en los estribos y pilas centrales de puentes son usualmente construidos sobre
fundaciones de pilotes para evitar la posible pérdida de capacidad de carga si se
usaran fundaciones superficiales puede sufrir por la erosión del suelo. Ver figura 114.
(f).
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, Fundaciones Indirectas o Profundas (Pilotes)
El diseño de las fundaciones son pilotes es considerado un “ARTE” en vista de una
serie de incertidumbres implícitas al trabajar con las condiciones del subsuelo, aunque
numerosas investigaciones, tanto teóricas y experimentales sean efectuado para
poder predecir la capacidad de carga y longitud de los pilotes, los mecanismos todavía
no han sido aun totalmente entendidos.
5.2 TIPOS DE PILOTES Y SUS CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES.
En las obras civiles de construcción se usan diferentes tipos de pilotes, dependiendo
del tipo de carga que resistan los mismos, de las condiciones del subsuelo y de la
localización del nivel freático. Los pilotes se dividen en las siguientes categorías: (a)
de acero, (b) de madera (c) de concreto y (d) pilotes mixtos o compuestos.
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Fundaciones Indirectas o
Profundas.
,5 FUNDACIONES INDIRECTAS O PROFUNDAS (PILOTES).
5.1 INTRODUCCION A LAS FUNDACIONES INDIRECTAS O PROFUNDAS.
Las fundaciones indirectas o profundas como su nombre lo indica son aquellas que
se implantan en el terreno cuando los estratos resistentes están colocados a
profundidades entre 5 y 6 metros, cuando el terreno es poco resistente o muy
compresible; cuando existe nivel freático alto; o cuando las acciones de fuerzas
horizontales (sismo o viento) son de gran importancia, es necesario el empleo de
fundaciones sobre PILOTES, que no son más que columnas enterradas que se
encargan de transmitir las cargas de la superestructura a los estratos profundos de
mayor capacidad de soporte, lo que indica un mayor costo de construcción si se
compara con las fundaciones superficiales.
La fundación sobre pilotes está constituida por dos grandes partes fundamentales;
el pilotaje y el cabezal. Ver figura 113, siguiente:
Existen varios tipos de pilotes en cuanto al tipo de material (acero, concreto, madera
y pilotes compuestos), pero en edificaciones de uso normal se utilizan los pilotes en
dos clases: los prefabricados hincados (concreto armado, pretensado o postensado) y
los pilotes vaciados en sitio (concreto armado). La utilización de uno u otro va a
depender de las condiciones del terreno, transporte y capacidad de resistir las
acciones de trabajo.
El cabezal es un elemento que por lo general es rígido de concreto armado vaciado
en sitio y su función principal es servir de miembro de transición que permite llevar y
disipar las acciones de la superestructura a los pilotes y estos a su vez permiten llevar
estas presiones a los estratos más resistentes del suelo.
, Fundaciones Indirectas o Profundas (Pilotes)
A pesar del costo, el uso de pilotes es necesario para dar garantía y seguridad
estructural a una edificación. La siguiente lista identifica algunas de las condiciones en
las que se puede presentar fundaciones sobre pilotes:
1.- cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y
demasiados débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura, se usan
pilotes para transmitir la carga al lecho rocoso o a una capa suficientemente resistente
como muestra la figura 114. (a). Cuando no se encuentre un estrato rocoso a una
profundidad razonable los pilotes se usan para trasmitir las cargas estructurales
gradualmente al suelo. La resistencia a la carga estructural aplicada se deriva principal
de la resistencia a la fricción desarrollada por la interfaz suelo – pilote figura 114 (b).
2.- cuando las edificaciones están sometidas a fuerzas horizontales considerables
figura 114 (c). Las fundaciones sobre pilotes resisten flexión y a su vez soportan las
cargas verticales gravitacionales de bajan de la superestructura, este tipo de situación
se presenta cuando estamos calculando estructura con fuertes presiones de tierra
laterales y edificios altos donde las fuerzas de sismo y viento pueden ser primordiales.
3.- existen muchos casos en suelos difíciles, como suelos expansivos y colapsables,
están presente los pilotes y se extienden a longitudes más profundas de lo normal. Por
ejemplo en suelos expansivos se hincha y se contrae en función de la variación de la
humedad y la presión de hinchamiento es considerable y los elementos estructurales
deben estar preparados para mitigar estos cambios, porque si usamos fundaciones
superficiales deben ser demasiado rígida para soportar estas presiones de
hinchamiento y contracción, para que las estructuras fundadas con este sistema sin
tomar en cuenta estas acciones, las edificaciones sufrirán muchos daños, las
fundaciones sobre pilotes se puede tomar como una alternativa pero extendiendo los
pilotes más allá de la zona activa de expansión y contracción ver figura 114.(d).
Los suelos constituidos por loess que son de naturales colapsable. Cuando el
contenido de agua de esos suelos aumenta, la estructura mineral de dicho se rompe y
colapsa toda edificación fundada sobre dichos suelos. En tales casos, las fundaciones
sobre pilotes se usan con éxito si estos se extienden hasta las capas de suelo más
estables, y se prolonga hasta más allá de la zona de cambio posible de humedad.
4.- las fundaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas
costa afuera y losas sumergidas por debajo del nivel freático que pueden estar
sometidas a fuerzas de levantamientos. Algunas veces se usan sistemas de
fundaciones sobre pilotes para poder resistir esos levantamientos. Figura 114. (e).
5.- en los estribos y pilas centrales de puentes son usualmente construidos sobre
fundaciones de pilotes para evitar la posible pérdida de capacidad de carga si se
usaran fundaciones superficiales puede sufrir por la erosión del suelo. Ver figura 114.
(f).
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, Fundaciones Indirectas o Profundas (Pilotes)
El diseño de las fundaciones son pilotes es considerado un “ARTE” en vista de una
serie de incertidumbres implícitas al trabajar con las condiciones del subsuelo, aunque
numerosas investigaciones, tanto teóricas y experimentales sean efectuado para
poder predecir la capacidad de carga y longitud de los pilotes, los mecanismos todavía
no han sido aun totalmente entendidos.
5.2 TIPOS DE PILOTES Y SUS CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES.
En las obras civiles de construcción se usan diferentes tipos de pilotes, dependiendo
del tipo de carga que resistan los mismos, de las condiciones del subsuelo y de la
localización del nivel freático. Los pilotes se dividen en las siguientes categorías: (a)
de acero, (b) de madera (c) de concreto y (d) pilotes mixtos o compuestos.
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