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Descubra cómo el pile driving puede ser un método eficaz para instalar cimentaciones profundas y descubra soluciones a los retos del hincado de pilotes.
Publicación 29 Abr 2023
El pile driving instala en el suelo estructuras de soporte largas y delgadas. El proceso consiste en utilizar una gran máquina para clavar los pilotes en la tierra hasta que alcancen la profundidad requerida.
El pile driving se utiliza a menudo para construir los cimientos de edificios y otras estructuras. También es posible utilizar el proceso para instalar vallas, barreras de control de la erosión y señales. Es una forma eficaz y rápida de instalar cimentaciones profundas y causa una perturbación mínima de la zona circundante cuando se realiza con martinetes.
He aquí varias ventajas de los cimientos sobre pilotes:
Aunque tienen muchas ventajas, las cimentaciones sobre pilotes también presentan varios inconvenientes:
Un sistema de hincado de pilotes consta de cuatro componentes principales: plomo, cojín de martillo, casco y cojín de pilotes. Juntos, trabajan para transferir energía a los pilotes, lo que repercute en el rendimiento del martillo.
El plomo de la martinete es una viga de soporte que guía el pilote y el martillo. Dependiendo de cómo estén suspendidos del martinete, pueden ser colgantes, fijos o basculantes. Los plomos mantienen sincronizados el golpe y el martillo.
Entre la placa de percusión y el casco se coloca un cojín amortiguador para el martillo, generalmente fabricado con materiales sintéticos.
Los cascos son tapones de acero colocados sobre los pilotes. Protege la cabeza durante la conducción.
El cojín de la pila suele ser de madera y sirve de amortiguador entre el casco y la pila.
Hay varios tipos de martinetes:
Los Martillos vibratorios cortan el suelo para crear montones en lugar de golpearlos mediante un sistema de giro y contrapeso. Motores hidráulicos proporcionan la potencia necesaria para esta operación mientras una grúa o una excavadora elevan el martillo. El pilote se fija al martillo vibratorio mediante abrazaderas hidráulicas. La creación de pilas es más rápida y emite menos ruido (comparativamente).
Este martillo neumático funciona con un motor diésel de dos tiempos. El operador eleva el ariete y lo deja caer sobre la pila. Cuando el ariete golpea la pila, su impulso lo impulsa hacia arriba. La máquina continuará hasta que se agote el combustible o se pare manualmente.
Con una carrera más corta, estos martillos aumentan la velocidad de golpe cuando se acelera el ariete durante la carrera descendente, y aumenta la velocidad de hincado del pilote.
El martillo hidráulico emplea una fuente de energía externa para elevar el martillo hasta la parte superior de su arco. En el caso de un martillo hidráulico de simple efecto, la energía que impulsa el pistón hacia abajo procede de la gravedad, como en el caso de un martillo de caída o un martillo neumático/de vapor de simple efecto.
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El reto inherente a la hinca de pilotes es que se trata de suelo y que hay muchos problemas potenciales con esta configuración. Pero si planifica y tiene en cuenta todos los problemas probables que conlleva la hinca de pilotes, puede estar mejor preparado para mitigarlos. Incluya soluciones en su plan de contingencias, para no excederse del presupuesto, entre otras cuestiones. He aquí algunos retos y soluciones habituales:
Antes de empezar, calcule cuántas veces debe golpear el martillo pilote el suelo para que el pilote tenga la profundidad necesaria. Depende del suelo y del sistema de conducción. Si recibe más golpes de los que pensábamos, hay un problema con el suelo o el sistema de conducción.
Adapte siempre el sistema de hincado al tipo de pilote antes de iniciar cualquier trabajo. Si ya está emparejado, compruebe que el sistema de conducción funciona de acuerdo con las directrices del fabricante del equipo. Un rendimiento inadecuado del sistema de conducción puede deberse a una eficacia insuficiente del martilleo o a una amortiguación demasiado blanda. El suelo puede tener más resistencia, un mayor coeficiente de amortiguación o mayores temblores de tierra de lo que se había comprobado inicialmente.
Deben realizarse sondeos si cambia el número de golpes de un grupo de pilotes. Es probable que la punta del pilote esté dañada si no hay indicios de un perfil meteorizado por encima del lecho rocoso. Si la pila está demasiado dañada para inspeccionarla desde dentro, utilice mediciones dinámicas para evaluar el problema. Si no es posible, tendrá que extraer la pila.
Hay dos posibles explicaciones para un número de golpes inferior al previsto: o bien la resistencia del suelo es baja, o bien el rendimiento del martillo es superior a la media. Si la resistencia del suelo es más baja de lo previsto, necesitará pruebas de restrike. Implica calcular el factor de preparación y conducir a una capacidad reducida. Evaluar el rendimiento del martillo y realizar los ajustes necesarios.
Si el recuento de golpes es menor de lo esperado, compruebe los sondeos del suelo . La pila puede estar rota bajo el grado si no hay señales de capas blandas. Además de evaluar las tensiones de tracción a lo largo del pilote, también debe comprobar las tensiones de compresión en la punta. Otras posibles causas de este problema son una pila empalmada, una obstrucción o un contacto desigual en la puntera. Inspeccione la zona de la puntera en busca de posibles daños.
Es necesario realizar una prueba de restrike para descubrir cualquier cambio en la resistencia del suelo. Si los pilotes se clavan en el suelo a mayor profundidad de la estimada inicialmente, puede deberse a que la resistencia del suelo es menor de lo previsto. O podría deberse a un mayor rendimiento del sistema de conducción. Un ingeniero de estructuras determinará entonces si es necesario introducir cambios en el sistema de hincado o en la profundidad de los pilotes.
Si los montones se mueven inesperadamente, es señal de que hay que solucionar un problema antes de reanudar el trabajo.
Es probable que los pilotes hayan fallado debido al desplazamiento del suelo si se mueven lateralmente al hincar nuevos pilotes. Sin embargo, el fallo puede proceder de un talud adyacente. Para resolver este problema, puede cambiar la secuencia de hincado de los pilotes o volver a hincar los pilotes instalados. También puede reducir el movimiento del suelo perforando previamente las ubicaciones de los pilotes.
Las juntas de pilotes permiten prefabricados de hormigón para ser conducido a longitudes superiores a 30 m o casi 100 pies. Normalmente, los pilotes prefabricados de hormigón sólo pueden empujar hasta unos 30 m de profundidad, pero en circunstancias específicas -como los proyectos en alta mar- a veces pueden llegar hasta los 150 m.
Aunque no hay una profundidad fija para todos los cimientos, las mejores profundidades de cimentación varían dependiendo de muchas condiciones, tales como:
Si desea construir sobre cimientos poco profundos, menos de 2,5 m es una profundidad excelente. Si la zona que va a construir está cerca de otra estructura, tome precauciones para que su trabajo de excavación no la dañe ni la socave. En algunos casos, es posible que tenga que ampliar sus cimientos hasta la profundidad de los cimientos del edificio adyacente.
Depende de varios factores, como el tipo, la altura y la presencia de obstáculos cercanos y lo cerca que puedas apilarte cerca de un edificio. En general, se debe dejar un mínimo de 750 mm desde la cara de un obstáculo hasta la línea central de un pilote, lo que significa que las paredes internas de los sótanos deben estar al menos a 1200 mm o más del pilote más cercano. Además, se recomienda que consulte con un ingeniero o contratista profesional para determinar el mejor enfoque para el pilotaje en su situación particular, ya que factores como las condiciones del suelo y otros trabajos de construcción pueden afectar a su capacidad para pilotar de forma segura cerca de un edificio.
Existen dos tipos principales de pilotes: de apoyo y de fricción. Los pilotes portantes transmiten las cargas directamente a una capa resistente de suelo o roca bajo la superficie, mientras que los pilotes de fricción se basan en la fricción entre el suelo circundante y el pilote para soportar una carga.
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