Aplicación de la Prueba de Integridad de Pilotes en puentes de Cayo Cruz, Camagüey

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Construcciones. Departamento de Ingeniería Civil. TESIS DE GRADO

Aplicación de la Pruebade Integridad dePilotes en puentes de Cayo Cruz, Camagüey.

AUTOR: Yandiel Santos Melgarejo TUTOR: Dr. Ing. Luis O. Ibañez Mora

Santa Clara 2016

Índice.

Índice. Resumen. 3 Introducción………………………………………………………………………………………………………………………i Capítulo 1: Estadodel Arte………………………………………………………………………………………………..1 1.1 1.2 1.3 Introducción ………………………………………………………………………………………………………..1 Descripción del proyectoen estudio. ……………………………………………………………………..1 Cimentaciones sobre Pilotes…………………………………………………………………………………3 1.3.1 Capacidadde carga de cimentaciones sobre pilotes ……………………………………………….4 1.3.1.1 Capacidad de carga de pilotes en roca. Resistencia por fuste como función lineal 1.4 dela resistencia acompresión simple. …………………………………………………………………..7 Ensayos de Integridad en Pilotes. Métodos no destructivos……………………………………13 1.4.1 Ensayo dinámico………………………………………………………………………………………………..14 1.4.2 Ensayo deintegridad por el método ultrasónico…………………………………………………….14 1.4.3 Ensayo deintegridad por el método sónico …………………………………………………………..15 1.5 Ensayos deIntegridad PIT. Reseña Histórica…………………………………………………………..17 1.5.1 Equipo ………………………………………………………………………………………………………………17 1.5.2 Normatividad del ensayo…………………………………………………………………………………….18 1.5.3 Ventajas y desventajas del PIT ……………………………………………………………………………19 1.6 Características del ensayo……………………………………………………………………………………..19 1.6.1 Preparación del pilote para el ensayo…………………………………………………………………..22 1.6.2 Realización del ensayo enobra……………………………………………………………………………23 1.6.3 Influencia del terreno de cimentación……………………………………………………………………23 1.6.4 Acciones Correctoras………………………………………………………………………………………….24 1.6.5 Informes de resultados………………………………………………………………………………………..25 1.7 Empleo de Modelación Matemática en la determinación de capacidad de carga sobre pilotes……………………………………………………………………………………………………………….25 1.8 Empleo de las PIT en obras reales………………………………………………………………………….26 1.9 Conclusiones parciales………………………………………………………………………………………….30 Capítulo 2. Estudio Patológico Puente No 1 y No3. Pedraplén Jigüey – Cayo Romano…………29 2.1 Generalidades………………………………………………………………………………………………………29 2.2 Objetivos………………………………………………………………………………………………………………29 2.3 InformaciónBásica………………………………………………………………………………………………..29 2.4 Volúmenes de los trabajos y metodologíaempleada. ……………………………………………….31 2.5 Resultados de la evaluacióndel hormigónde los pilotes…………………………………………..34

Índice. 2.6 Resultados de la evaluación de laarmadura de los pilotes………………………………………..40 2.7 Resultados del Ensayo de Prueba de Integridad PIT en los pilotes de cimentación. Puente 1……………………………………………………………………………………………………………42 2.8 Resultados del Ensayo de Prueba de Integridad PIT en los pilotes de cimentación. Puente 3……………………………………………………………………………………………………………43 2.9 Análisis de lacapacidad soportante de los pilotes. Puente1……………………………………..45 2.10 Conclusiones y recomendaciones parciales…………………………………………………………..48 Capítulo 3: Determinaciónde la Capacidad de Carga…………………………………………………………51 3.1 Introducción………………………………………………………………………………………………………….51 3.2 Análisis de los informes ingeniero geológicos. Puente 1……………………………………………51 3.3 Modelación por métodos numéricos………………………………………………………………………..54 3.4 Análisis de los pilotes correspondientes alos puentes enestudio………………………………66 3.5 Modelación de capacidad de cargade pilotes ensuelo …………………………………………….73 3.6 Resultados finales…………………………………………………………………………………………………76 3.5 Conclusiones parciales ………………………………………………………………………………………….78 Conclusiones………………………………………………………………………………………………………………….80 Recomendaciones………………………………………………………………………………………………………….80 Bibliografía…………………………………………………………………………………………………………………82

Resumen. Resumen. El presente Trabajo de Diploma aborda el método de baja deformación mediante la prueba de integridad de pilotes, en ingles Pile Integrity Test (PIT) que es de los más utilizados hoy en día para la comprobación de la integridad de pilotes y la determinación desu longitud, debido a que los pilotes son inaccesibles prácticamente en su totalidad, no se puede comprobar que el mismo se ha ejecutado correctamente y que satisfaga las exigencias para las que ha sido diseñado. Se define la tipología de pilotes que existen, el campo de aplicación, la normativa aplicable, haciendo hincapié en los pilotes de hormigón armado ejecutados “in situ”, ya que dichos ensayos (PIT) son aplicables únicamente a pilotes de hormigón. Se explica con detalle el funcionamiento del método de ensayo, para después posteriormente entender mejor los resultados expresados. Se explica además los defectos más comunes que suelen ocurrir durante la construcción de cimentaciones sobre pilotes, para poder intuir, en función de los resultados de ensayo, que ha podido pasar. Los resultados de las pruebas de integridad de pilotes nos aportarán información suficiente para establecer la longitud no afectada de la cimentación. El trabajo de diploma tiene la finalidad de obtener mediante métodos analíticos la capacidad de carga de cimentaciones sobre pilotes pertenecientes a los puentes del pedraplén Jigüey, Cayo Romano, Cayo Cruz. Con la ayuda de las pruebas de integridad de pilotes es posible realizar estos cálculos debido a que este método nos brinda como resultado la longitud de los pilotes.

Resumen. Abstract This Diploma w ork deals w ith the method of low deformation by integrity test piles in English Pile Integrity Test (PIT) w hich is the most w idely used today for testing the integrity of piles and determination of its length because the piles are almost entirely inaccessible, it can not verify that the same procedure is successful and meets the requirements for w hich it w as designed. The type of piles that exist, the scope, applicable regulations, emphasizing the reinforced concrete piles executed "in situ" is defined as these tests (PIT) are applicable only to concrete piles. Explained in detail the operation of the test method, then later expressed better understand the results. themost commondefects that often occur during the construction of pile foundations, to intuit, depending on the test results, which could go further explains. The test results integrity of piles provide us sufficient informationto establish the lengthof thefoundation unaffected. The diploma w ork is intended to obtain by analytical methods load capacity of pile foundations belonging to Jigüey causew ay bridges, Cayo Romano, Cayo Cruz. With the help of the pile integrity testing it is possible because these calculations this method gives us as a result the length of thepiles.

Introducción.

Introducción

Introducción.

La experiencia que se ha alcanzado en la construcción de proyectos ha obligado a realizar como etapa fundamental y básica el diseño de cimentaciones por la importancia que ellas tienen en la construcción de cualquier tipo de obra que se vaya a ejecutar. Las cimentaciones serán de acuerdo al conocimiento de factores como: la carga que será transmitida por la superestructura, el comportamiento esfuerzo-deformación de los suelos que soportarán el sistema y las condiciones geológicas de suelo.

Para determinar el tipo de cimiento a escoger se realizará un estudio de suelos, y previo conocimiento sobre las cargas que se trasmitirán al mismo, el ingeniero recomienda el tipo de cimentación más adecuado. Dentro de las múltiples opciones, las cimentaciones profundas son consideradas como una opción indiscutible cuando las capas superiores del terreno tienen poca capacidad de apoyo. En el diseño de las cimentaciones profundas el ingeniero considera que los elementos que actúan con el suelo tienen geometría homogénea, dimensiones de sección transversal y una longitud previamente diseñada. Consideradas todas las propiedades de las cimentaciones profundas se procede suejecución que puede llegar a afectar la formade los pilotes bajo el suelo, provocando pérdida de capacidad portante, profundidad deseada, secciones transversales y calidaddel material previsto en el diseño. Figura 1. Pilote defectuoso

Por la dificultad de no saber con exactitud los problemas que puedan llegar a presentar los pilotes, posterior a su ejecución, ya que son elementos inaccesibles normalmente al constructor, en los últimos años se han desarrollado técnicas para detectar defectos en la construcción de pilotes y cimentaciones profundas en general, mediante ensayos deintegridad estructural, que en Cuba, especialmente en Camagüey es la primera vez que se realiza la prueba de integridad de pilotes. Estos ensayos de integridad suministran información sobre las

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Introducción. ii dimensiones y el estado de elementos inmersos en el terreno una vez ejecutados, para confirmar su continuidad y para comprobar que se hanejecutado según lo previsto y que noha surgido ningún problema durante su construcción. Las incertidumbres generadas por los métodos de construcción de cimentaciones hacen delos métodos no destructivos para evaluar la calidad de los pilotes que sean herramientas indispensables para evaluar el estado final bajo la superficie del suelo. Se utilizan principalmente para evaluar la integridad de cimentaciones profundas los siguientes métodos: 1. El registrador PIR (Pile Installation Recorder) para pilotes que van a ser fundidos in-situ (PIR-A) 2. La prueba CSL (Cross Hole Sonic Logger) 3. El método de alta deformación con el Pile Driver Analyzer (PDA) 4. El método de baja deformación mediante la prueba de integridad de pilotes PIT (Pile Integrity Test). Este trabajo de diploma basa su investigación en el método de baja deformación mediante la prueba de integridad de pilotes PIT (Pile Integrity Test). Este ensayo de integridad de pilotes (PIT), determina el estado del pilote en cuanto a su continuidad, cambios de impedancia y verificación de su longitud final. Esta prueba es aplicable para pilotes relativamente largos y esbeltos. El método se basa en la aplicación de un impacto de baja energía en la cabeza del pilote por medio del golpe de un martillo y en la verificación de la respuesta del sistema debido a dicha excitación. Para que se pueda realizar el ensayo PIT es necesario que el pilote tenga un área en su sección que permita la colocacióndel sensor, la aplicación de los golpes y la propagación de la onda de manera adecuada en un concreto de buena calidad, representativo del restodel pilote. La prueba debe ser realizada e interpretada por ingenieros capacitados y certificados como operarios del equipo. Su objetivo principal es determinar la variación con la profundidad de las características del concreto en cuanto al área de la sección y densidad. Los golpes dados por el martillo generan una onda de tensión que recorre el pilote y esta sufre reflexiones al encontrar cualquier variación de las características del material. Como la onda viaja a una velocidad fijaconocida y el tiempo transcurrido entre la aplicación del golpe y lallegadade la reflexiónson conocidas,es

Introducción. iii posible determinar la localización exactade los defectos. Este ensayo se ha hecho muy popular por su rápida y fácil ejecución, por su capacidad de detectar daños en la superficie del pilote, por su equipoliviano, portátil y sobre todo por su bajo costo de ejecución posibilitando probar una gran cantidad de pilotes. La prueba PIT es una herramienta muy útil. Muchas veces detecta fallas de grave riesgo para la estabilidad de la construcción que de otra manera pasarían inadvertidas. Este trabajo de diploma estudia a las pruebas de integridad de pilotes como la mejor alternativa y herramienta indispensable para investigar los pilotes que sirven de cimentación a los dos puentes situados en Cayo Cruz, Camagüey que presentaron fallos estructurales y se necesita saber si estos pilotes están en buen estado mediante este ensayo nodestructivo. También con las pruebas de integridad de pilotes se obtendrá la longitud de los pilotes y calcular la capacidad de carga por método analíticos y compararlos con los resultados obtenidos por la ENIA nacional. También se modelará una situación que se presenta en un estribo donde los pilotes apoyan en roca, pero debajo de su punta existe poco espesor se quiere conocer su comportamiento a esta situación, con el fin de poder usar estos pilotes como cimentación delos nuevos puentes a construir. Planteamiento y definición del problema. Cómo determinar la longitud y los defectos de los pilotes en los puentes existentes en Cayo Cruz, Camagüey que presentaron fallos estructurales, mediante las pruebas de integridad de pilotes y con estos datos obtener la capacidad de carga por métodos analíticos y modelación matemática. Fundamentación. Con los resultados que mostraron las pruebas de integridad de pilotes y determinando la capacidad de carga de los mismo, se podrán verificar si los pilotes analizados se encuentranen buen estadopara ser utilizados enlos nuevos puentes en Cayo Cruz. Hipótesis. Con la aplicación de las pruebas de integridad de pilotes se obtienen los defectos y la longitud de los pilotes, este último parámetro se utiliza para obtener capacidad de carga de cimentaciones sobre pilotes mediante los métodos analíticos y la modelación matemática.

Introducción. iv Objetivo. Determinar mediante las Pruebas de Integridad de Pilotes la longitud de los pilotes para el cálculo de la capacidad de carga con la ayuda de los Métodos Analíticos y se Modelará la capacidad de cargade cimentaciones sobre pilotes. Objetivos específicos. Para dar cumplimiento al objetivo general anterior se desarrollaron los siguientes objetivos específicos: – Realizar el estudio bibliográficode los ensayos de prueba deintegridad de pilotes. – Analizar el funcionamiento general del método de baja deformación mediante prueba de integridad de pilotes y la información que le suministraal usuario para verificar el buen estado y longitud de estetipo decimentaciones profundas. – Comparar los resultados de los métodos analíticos con la modelación matemática en cuanto a capacidadde carga. Preguntas de Investigación. 1. ¿Qué aplicación pueden tener las pruebas de integridad de pilotes en la determinación de la capacidad decarga para cimentaciones profundas? Tareas de investigación. Para dar cabal cumplimiento a los objetivos antes planteados se realizarán las siguientes tareas de investigación: – Búsqueda bibliográfica sobre las Pruebas de Integridad de Pilotes, pilotes como cimentación profunda,funcionamiento del equipo, normatividad del ensayo y su ejecución. – Realizar un procesamiento estadístico de los resultados de las Pruebas de Integridad de Pilotes realizadas por primera vez en Camagüey. Metodología de la Investigación. Para realizar la actual investigación se define las siguientes etapas, las cuales se complementan entre sí. Etapa I: Definiciónde la problemática. – Definición del tema y problema de estudio. – Recopilación bibliográfica.

Introducción. v – Formación de la base teórica general. – Planteamiento delas hipótesis. – Definición de los objetivos. – Definición de tareas científicas. Redacción de la introducción. Etapa II: Revisión bibliográfica. – Estudio, análisis y críticade los últimos adelantos científicos relacionados con el tema. – Redacción del Capítulo I. Se da cumplimiento al objetivo específico1. Etapa III: Realización de las Pruebas deIntegridad de Pilotes. – Obtención de los resultados de la Prueba de Integridad de Pilotes. – Análisis einterpretación de los resultados de las Pruebas de Integridad de Pilotes. Redacción del Capítulo II. Se da cumplimiento al objetivo específico2. – Etapa IV: Realizar un procesamiento estadístico de los resultados de las Pruebas de Integridad de Pilotes. – Determinación dela capacidadde carga de los pilotes por diferentes metodologías – Redacción del capítulo III. Elaboración de conclusiones y recomendaciones Novedad Científica Se toman los resultados de una Prueba de Integridad de Pilotes realizada por primera vez en Cuba para determinar capacidad de carga. Aportes. Después de finalizado el trabajo se comprobará si la capacidad de carga calculada de

los estribos resiste la carga que será transmitida por el puente 1, con la ayuda de las Pruebas de Integridad de Pilotes. Estructura de la Tesis. La estructura de la tesis está relacionada directamente con la metodología de la investigación establecida y de un modo específico en el desarrollo particular de cada una de las etapas dela

vi Introducción.

investigación. La misma se encuentra formada por una introducción general, cuatro capítulos, las conclusiones, recomendaciones y bibliografía, así como los anexos necesarios. El orden y estructura lógica del trabajo seestablece a continuación:

– Síntesis – Introducción – Capitulo ?: Estado del Arte – Capítulo II: Estudio Patológico Puente No 1 y No 3. Pedraplén Jigüey – Cayo Romano – Capítulo III: Determinación de la capacidad de carga – Recomendaciones

– Bibliografía. – Anexos.

Capítulo 1.

Capítulo1. Estado del arte Capítulo1: Estado del Arte. 1.1 Introducción Los pilotes como una forma de cimentación profunda son utilizados cuando las primeras capas del suelo presentan poca capacidad de apoyo. Mediante la ejecución de los pilotes fundidos in situ pueden llegar a existir anomalías en cuanto a su integridadestructural, aldesconocersesu estado actual se llevan a cabo las pruebas de integridad de pilotes que nos brindan resultados, para calcular su capacidad de carga y con la ayuda de las expresiones que se mostraran a continuación, poder utilizar estos pilotes como soporte en posteriores proyectos. Para conocer el estado y características de este tipo de cimentación se procede a la utilización de los métodos no destructivos, específicamente las Pruebas de Integridad de Pilotes (PIT) que se dará una breve reseña histórica de como se ha utilizado este método, las características fundamentales del equipo y la normatividad del ensayo. Este capítulo también estudia las características del ensayo y muestra cómo se pueden calcular los resultados como lavelocidad a la que viaja la onda por la longitud del pilote, la impedancia y como obtener la longitud del pilote o donde se encuentran los defectos del mismo con la velocidad de onda antes calculada y el tiempo. Se expone como debe estar preparado el pilote, influencia del terreno, secuencia de ejecución, acciones correctoras, criterios de aceptación o rechazo de los ensayos de integridad de pilotes y las invariantes del diseño. Se muestran ejemplos reales de resultados, las ventajas y desventajas de las PIT. También como se hace empleo de Modelación Matemática en la determinación de capacidad de carga sobre pilotes y se realizaran correlaciones teóricas entre las pruebas de carga y la modelación matemática con las PIT. 1.2 Descripción del proyecto enestudio. El siguiente trabajo de diploma se centra en llevar a cabo investigaciones pertinentes a las cimentaciones existentes en los Puentes 1 y 3 pertenecientes ala víade categoría Ide carácter nacional denominada Pedraplén Jigüey-Cayo Romano-Cayo Cruz, la cual está sometida a un proceso de reconstrucción. En esta se contempla la reparación y ampliación de los mismos, a los cuales se le adicionarán una o dos luces de 20.00 m, conel objetivo de disminuir el nivel de salinidad actual dela bahía.

El Puente No.1 se encuentra situado actualmente entre las Est=295+1.10 y la Est.=297+1.10 del trazado en reconstrucción, fue diseñado y construido con una solución de Luces= 1x20m=20 m. Su cimentación de tipo indirecta y está formada por pilotes. Se mantendrá con

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Capítulo1. Estado del arte

esta longitud. La cimentación que lo integra es de 16 pilotes que pretenden ser aprovechados para el nuevo puente por un período de 50 años más, pero se desconoce su longitud. Este puente no será ampliado

El Puente No.3 se ubica actualmente entre las Est.=468+6.60 y la Est.=472+6.60 de la trazadel Pedraplén en reconstrucción, fue diseñado y construido con una solución de Luces= 2x20m=40 m. Su cimentación al igual que el No. 1 es de tipo indirectay la transferencia de cargas la realiza mediante pilotes. A este se le añadirán 2 luces de 20.00 m en dirección a Romano, el aumento en longitud de estas obras conlleva a que las estructuras que sirven de apoyo al tablero del puente en el extremo a ampliar cambien de función, los estribos, se convierten en pilas duplicándose prácticamente la carga actuante en los mismos. La cimentación que lo integra es de 24 pilotes que pretenden ser aprovechados para el nuevo puente por un período de 50 años más, pero sedesconoce sulongitud.

En las dos obras a estudiar se realizará una reparación prácticamente capital, pero si se utilizaran las cimentaciones existentes se minimizarían los gastos, pero teniendo en cuenta que no existe la información en qué estado se encuentran actualmente es imprescindible que se realice una investigación y estudio que conlleven a un diagnóstico confiable y profundo de estas cimentaciones. Al desconocer el estado de los pilotes se solicita la capacidadmáximade carga de cada uno de los pilotes que componen los apoyos de la superestructura existenteen correspondencia con las mismas, realizando un análisis patológico de los mismos, teniendo en cuenta determinar la calidad real de ellos, resultado de ensayos realizados ya sean por métodos destructivos o NO, su adaptabilidad a las normas vigentes para este tipo de medio (altamente agresivo). En dependencia de su empotramiento en el estrato resistente a la profundidad adecuada, sólo entonces se definirá la utilización de esta cimentación en su totalidad, el rechazo de alguno o la ejecución de otros que complementen la capacidad de carga necesaria o se podría realizar el análisis de aligerar al máximo la superestructura a proyectar para llegar a la mejor y más económica solución.

Los pilotes existentes fueron ejecutados perforados fundidos in situ, teniendo un diámetro de 0.55 m y una camisa metálica no recuperada con la cual llega a un diámetro aproximado de 0.60 m. La parte inversionista realizó una investigación visual de estos elementos enla porción que se encuentra bajo el agua con una empresa especializada, el cual podría aportar algún criterio paracompletar la investigación.

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Capítulo1. Estado del arte 1.3 Cimentaciones sobre Pilotes El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para superar las dificultades de la cimentación de estructuras en suelos blandos. El diseño de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la divina providencia. En sus inicios, los pilotes eran todos de madera por su abundancia y su fácil maniobrabilidad, así que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en forma abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta manera, la capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad de soportar el peso del martillo sin astillarse. Es asíqueen un principio se crearon reglas primitivas mediante las cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al golpe de un martillo de pesoy alturade caída conocidos. A medida que el desarrollo industrial aumenta, se crea una demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote de concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera, debido a que podía ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote hecho de madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores. Además, que puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las máquinas de gran eficiencia de perforación a gran profundidad y diámetro,se reemplazó parcialmente los pilotes hincados por los pilotes moldeados in-situ. (Palacios, 2004)

Tabla 1.1 Clasificación de cimentaciones sobre pilotes

Clasificación de las cimentaciones sobre pilotes: Según su instalación Pilotes aislados queactúa sobre el pilote Grupo de pilotes Según el tipo de carga A compresión A tracción material del pilote A flexión A flexo-compresión Según el tipo de De madera De concreto suelo-pilote De concreto armado De acero o metálico Pilotes combinados o mixtos Según la interacción Pilotes resistentes enpunta Pilotes resistentes enfuste oa fricción

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Por la forma de sección transversal Capítulo1. Estado del arte

Pilotes resistentes enpunta y fustes simultáneamente

la Cuadrados Circulares construyen Doble T Prismáticos T Otros Por la forma en que se Pilotes prefabricados hincados con ayuda de martillos sinextracción previade suelo Pilotes hincados por vibracióncon osin perforacióndel suelo Pilotes de concreto armado con camisa, hincados con relleno parcial o total Pilotes fundidos in situ de concreto oconcreto armado

Pilotes Hormigonados In Situ Los Pilotes Hormigonados In Situ son un tipo de Pilotes ejecutados en obra, tal como su nombre lo indica. Las armaduras se conforman como si fuesen jaulas; las armaduras longitudinales están constituidas por barras colocadas uniformemente en el perímetro de la sección, y el armado transversal lo constituyen cercos redondos de 6mmdesección, con una separación de 20 cm. La cantidad de barras y el diámetro de las mismas, secalculaen función de la cargaque deba soportar el pilote. En referencia al hormigón utilizado, obliga a utilizar hormigones superiores a 25 MPa y con una consistencia medida en cono de Abrams de 10 a 15 cm. Los pilotes se descabezan, por ello, siempre se elimina el hormigón de baja calidad que queda en la parte superior. Cada pilote se hormigona de una vez sin interrumpir la operación, no se admiten juntas de hormigonado. Posterior al descabezado los pilotes deben sobresalir del terreno lo suficiente para permitir el empotramiento del hormigón de 5 cmmínimo para el encepado. (García, 2010)

1.3.1 Capacidad de carga de cimentaciones sobre pilotes

En el caso de pilotes de concreto los defectos son provocados fundamentalmente ala horade su ejecución y pueden perder la forma de las características geométricas con las que fueron concebidos en su diseño, por lo que es necesario conocer el estado en que se encuentran y otros parámetros de interés. Para determinar la capacidad de carga en pilotes se han desarrollado fórmulas y criterios que pueden agruparse en cuatro clases que se citan a continuación:

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Capítulo1. Estado del arte 5 – – – – Pruebas decargas. Métodos dinámicos. Ensayos de penetración. Métodos estáticos basados en la teoría de plasticidad Prueba de carga. El método más seguro para determinar la capacidad de carga de un pilote, para la mayoría de los lugares, es la prueba de carga Juárez (1975), Sow ers (1977), Paulos and Davis (1980), Bras (1999) Jiménez (1986), Lambert (1991), Sales (2000), Fellenius (2001), Ibañez (2001), Vega Vélez (2005), Lourenco (2005). Dentro de ella se han desarrollado la prueba de asiento controlado (controlando el incremento de asiento o a una velocidad de asiento constante) y la prueba con carga controlada (incremento de carga constante en el tiempo o asiento mínimo para un incremento de carga). Este último es el más usado, ya que permite determinar la carga última cuando se ha movilizado la resistencia del suelo que se encuentra bajo la punta y rodeando al pilote. A manera de resumen se muestran algunos criterios utilizados para determinar la capacidadde carga de unpilote apartir de los ensayos de carga.

Tabla 1.2 Criterios utilizados paradeterminar lacapacidad de carga de un pilote a partir de los ensayos de carga.

6 Capítulo1. Estado del arte

Métodos dinámicos.

Estos métodos generalmente se asocian a la hinca de pilotes. Producto que la hinca de pilotes produce fallas sucesivas de la capacidad de carga del pilote, entonces se podría establecer teóricamente la relación entre la capacidad de carga del pilote y la resistencia que ofrecena la hinca con un martillo. Este análisis dinámico de la capacidad de carga del pilote que da lugar a fórmulas de hinca y ecuaciones de onda se ha usado por mucho tiempo. En algunos casos estas fórmulas han permitido predecir con exactitud la capacidad de carga del pilote Jiménez (1994), pero en otros casos su uso indiscriminado ha traído como consecuencia, unas veces la seguridad excesiva y otras el fracaso. Como conclusión, podemos plantear que siempre que se cuente con la adecuada instrumentación electrónica [Aoki (1997), Balech (2000)] y una correcta modelación matemática, se puede estimar la capacidad de carga de las cimentaciones sobre pilotes por métodos dinámicos. (Palacios, 2004)

Ensayos de penetración. Los ensayos de penetración son utilizados frecuentemente para determinar la capacidad soportante de los pilotes. El estado tensional y deformacional en el suelo debido a un pilote cargado con su carga última y el de un penetrómetro que se introduce en el suelo son muy similares. Por esta razón se puede establecer una relación muy estrecha entre la resistencia a penetración y la capacidad soportante del pilote Menzanbach (1968a). En Cuba se utilizan los modelos de penetración del cono holandés y los modelos soviéticos S-979 y Sp-59.Un análisis de las expresiones utilizadas para la determinación de la capacidad resistente por estabilidad del pilote aislado, evidencia que, estas no son más quela sumadel aporte a fricción y en punta, afectados por un factor de escala entre la resistencia en punta del cono de penetración y la punta del pilote (ß1) y unfactor de escala entrela fricción sobre la camisa del penetrómetroy el fuste del pilote (ß2). Un interesante enfoque del problema se desarrolló por Bustamente y Gianeselli (1982), basado en la interpretación de 197 ensayos de carga en Francia, en suelos limosos, arcillosos y arenosos. Otros textos consultados: Dajas (2001),Cunha (2004).

Capítulo1. Estado del arte

Métodos estáticos basados en la teoría de la plasticidad.

Son fórmulas que están basadas en principios teóricos y ensayos, que procuran determinar la capacidad máxima de carga que es capaz de resistir un pilote o grupo de estos en el medio (suelo). Sow ers (1977), Juárez (1975), Jiménez (1986) y (1994), la Norma Soviética, L´ Herminier (1968), Norma cubana (1989), Ibañez (2001), Paulos and Davis (1980), etc. entre otros coinciden en que la capacidad de carga se obtiene de la suma de la resistencia por la punta y por la fricción lateral en el instante de carga máxima: Exp.1.1 Qtotal = Qpunta + Qfricción Para el aporte en punta puede aceptarse: Q punta = Ab·qp Exp. 1.2 Ab:el áreade la punta y qp la resistenciaunitaria de punta. Respecto ala fórmula inicial lo que se refiere a Q fricción puede aceptarse la expresiónclásica: Qfricción = p·D·SLi·fsi Exp. 1.3 D: es el diámetro del pilote, Li es la longitud de cada estrato atravesado por el pilote y fsi la resistencialateral en cadacapa oestratode suelo. (Palacios, 2004) 1.3.1.1 Capacidad de carga de pilotes en roca. Resistencia por fuste como función lineal de la resistencia a compresión simple.

En el siguiente trabajo de diploma se llevará a cabo el estudio de los pilotes apoyados en roca debido a que la situación que se presenta en la cimentación de los puentes que se dirigen a Cayo Cruz está apoyada en roca (Martínez, 2010). Por lo quese presentan varias expresiones paradeterminar elcálculo de la capacidad de carga de pilotes en roca. Torne (1977) propone los siguientes valores mínimo y máximo para el cálculo de la resistencia por fuste: Exp. 1.4

Poulos y Davis (1980) establecen una resistencia admisible por fuste de 0.05 sc. Suponiendo un coeficiente de seguridad de 3, se obtiene una resistencia última de 0.15 sc, proporcionándose además una resistencia última de 0.45 MPa para el caso de rocas que no estén meteorizadas:

Exp. 1.5

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