Calculo de encepados III

Avancemos un paso más. Como hemos dicho anteriormente, las indicaciones que hemos dado para el diseño de los encepados de los pilotes valen perfectamente para los micropilotes. Os pongo un detalle de un encepado de dos micropilotes de Ø150 generado para una obra de Micros.

Como podéis ver, no hay mucha diferencia con el dimensionamiento de pilotes. Pero si hay una diferencia técnica fundamental, un problema particular de los micropilotes, que aún hoy, provoca encendidas discusiones y que, a mi entender, no todos solucionan de manera coherente.

Cuando se dimensionan y se ejecutan pilotes de cimentación, la unión de los mismos con el encepado es bastante simple: las armaduras de los pilotes, BARRAS CORRUGADAS, se introducen en el seno del hormigón y se anclan en el de acuerdo al criterio del calculista, ya sea por prolongación recta (si las dimensiones del encepado lo permiten) o con patilla normalizada según detalles recogidos en EHE. Sin discusión.

Pero, ¿y en el caso de los micropilotes? Porque recordemos que la armadura que se usa en el caso de los micros es lisa. ¿Cómo se garantiza la transmisión de las cargas en el sistema pilar-encepado-micropilote?

Seguiremos.

Calculo de encepados II

Vamos con los encepados rígidos y, como ejemplos, pondremos las fórmulas de los encepados de 2, 3 y 4 pilotes pero la fórmula es generalizada para cualquier número.

Recordamos, como dijimos en la entrada anterior, que los encepados rígidos se calculan utilizando el sistema de bielas y tirantes. Pero se calcula la armadura inferior. ¿Y el resto? Pues tres simples reglas:

1. Como es un elemento que va hormigonado contra el terreno, el recubrimiento debe ser de 7 cm.
2. La armadura superior estará repartida en la cara superior del encepado y debe tener, al menos, el 10% de la capacidad mecánica de la inferior.
3. Se debe disponer una armadura vertical y horizontal en las caras laterales del encepado que aten las armaduras superior e inferior. Seran cercos cerrados y la cuantía geométrica con relación a la sección de hormigón perpendicular a cada una de ellas debe ser del 0,4%

O sea, que conociendo la armadura inferior del encepado por bielas y tirantes ya lo tenemos definido.

Vale, pues vamos a ver las fórmulas de cálculo de los encepados de 2, 3 y 4.

Para un encepado de dos pilotes el área de acero necesario será:

siendo a1 el ancho del pilar,a2 la distancia entre ejes de pilotes, d el canto útil y fyd no menor de 400 N/mm². N´d es el axil del pilote más cargado, o sea, que si es un encepado que no tiene momentos será la mitad de la carga que transmite el pilar pero si los tiene hay que repartirlos entre los pilotes.

Para un encepado de tres pilotes

siendo “l” la distancia entre pilotes.

Para un encepado de 4 pilotes:

Os pongo ahora unos planos de detalle de un encepados tipo de dos piltoes de Ø450 mm

Seguiremos.

Calculo de encepados

Lo primero, aclaremos para que ponemos encepados. Los encepados se ponen para absorber la carga que le transmiten los pilares de la estructura y transmitirla a los elementos que hayamos dispuesto, ya sean pilotes o micropilotes.

O sea, que lo que le tenemos que pedir al encepado básicamente es que sea capaz de hacer esa labor de transmisión. Además, al encepado se le unen vigas riostras que permiten transmitir y absorber momentos flectores que eliminan prácticamente la existencia de flectores en los pilotes, de manera que los podemos dimensionar a compresión.

Antes de seguir, os recomiendo un par de textos interesantes sobre este tema: el libro de D.José Calavera “Calculo de estructuras de cimentación” editado por INTEMAC y textos de D. Pedro Pérez Carvallo de la Universidad Politécnica de Sevilla. Fáciles, didácticos y entendibles. Ánimo.

Bien. Podemos considerar dos tipos distintos de encepados: flexibles y rígidos. Se dice que un encepado es rígido si el vuelo v no supera el doble del canto total, siendo el vuelo la distancia entre el paramento del pilar y el pilote más alejado. En caso contrario es flexible.

¿Y qué diferencia hay entre uno y otro? Pues que si es rígido se calcula según la teoría de bielas y tirantes y si es flexible se calcula según la teoría normal de flexión. Lo veremos más adelante.

¿Qué dimensiones mínimas tiene que tener un encepado? Pues básicamente tres:

1. El canto del encepado no será menor de 40 mm ni al diámetro de los pilotes.
2.  La distancia desde el perímetro del pilote al exterior del encepado será como mínimo el radio del pilote y nunca inferior a 25 cm.
3. La distancia mínima entre pilotes será de 2 diámetros, mejor tres, salvo que trabajen en punta.

En condiciones normales, siempre trabajaremos con encepados rígidos.

Seguiremos.

Curioso, muy curioso.

El pasado jueves me toco viaje para ver una obra en la provincia de Jaen. Lamento no poder poner imágenes pero el sitio es un poco peculiar y no quiero levantar resquemores.

Se supone que iba de la mano de la constructora para asesorarles en cuanto a la contratación y ejecución de la obra. Se trataba de un círculo de deslizamiento de ladera, junto a un edificio de muy reciente construcción, que había empezado a dar avisos y, además, a fisurar una de las esquinas.

Para más inri, el espacio que queda desde el lateral del edificio es más bien escaso de manera que no entra una máquina grande, con lo que al haber riesgo de uso de widia (al fondo hay limolitas) complica la situación.

A lo que voy. Acostumbrado a tratar con todo tipo de individuos, agrandados por su título y disminuidos por su desconocimiento, con comportamientos despóticos reforzados por los poderes políticos de turno, voy y me encuentro algo sorprendente. Un compañero muy, muy, muy competente y con sentido común. Normalmente mis compañeros suelen ser así pero el riesgo está en la aparición de determinadas profesiones que “interpretan muy bien los espacios” y no ven la zanja que tienen justo delante.

Es increíble. La memoria de cálculo bien estructurada, la identificación de los problemas correctamente hecha, la elección de la base técnica muy adecuada y la estructura de la resolución, como cuando íbamos a clase de pequeños (yo soy de la EGB): identificación del problema – solución – comprobación.

Y ya está. Esto es la geotecnia. Yo el jueves aprendí y vi soluciones inteligentes, INGENIERILES, BARATAS, FACILES e INTUITIVAS. Ni columnas de Jet Grouting, ni congelación del terreno, ni vibrocompactación ni columnas de grava. No señores. El círculo lo cosemos, lo aseguramos al monte, reforzamos los cimientos de la casa (no sea que se mueva más) y reconducimos el agua para que deje de fastidiar.

Desde que empece la carrera se me transmitió que tener un ingeniero de caminos bueno en una obra es una suerte. Pues bien, en esa obra la tienen. Felicidades.

Seguiremos.

Precio de widia en pilotes.

He recibido un par de consultas con relación al precio de la hora de widia en la ejecución de una obra de pilotes. Me voy a aventurar pero recomiendo cautela a la hora de valorar la entrada de hoy.

Como ya hemos comentado, la widia es un elemento que se usa para perforar estratos duros que los dientes de tierra no pueden perforara. Tenéis fotos de los dientes y de las barrenas en otra entrada.

Pero la verdad es que muchas veces se usan para otras cosas. Como, por ejemplo, para salvar una obra que se ha ofertado a un precio muy bajo por metro lineal. Así que veamos que peculiaridades tiene.

Precio de hora de widia.

Hace unos años, en Pilotes Sánchez cobrábamos la hora de widia a 500 euros y, después, en Tecnia, la bajamos a 400 euros. Pero de esto hace ya unos cuantos años (pues más o menos 10 o 12) y no había crisis con lo que el precio se ha modulado. Ahora mismo, el precio de la widia puede estar en un abanico comprendido entre los 250 y los 175 euros por hora, (precio de contratista claro).

¿Por qué se cobra tan caro?


Por el sufrimiento de la máquina, las vibraciones que se transmiten y el precio de los dientes, que son carillos. Las partes móviles se desgastan, los motores sufren y un kelly nuevo puede costar entre 25 y 45.000 euros. Eso hay que pagarlo. Además, el rendimiento desciende muchísimo y los piloteros también

¿Nos la cuelan con la widia?

Casi siempre. Cuando el maquinista dice que está duro, pone cara de susto primero y luego de entendido diciendo “la única manera de hacer esto es poner widia” ya se ha preocupado de hacer que la máquina vibre, se “queje”, y que los manómetros suban a la máxima presión. Vamos, que ahora se justifica hasta que se de widia con barrena continua, cuando la mayoría de las máquinas no tienen ni empuje (esto es algo que llevo discutiendo con mi amigo Fernando Peña bastante tiempo y casi me ha convencido de que hay máquinas, grandes, que sí que lo llevan……).

Os pongo un ejemplo. Las máquinas fabricadas por IMT tienen un sistema de Kelly por cremallera y bloquean las camisas con lo que cuando empujan, empujan con todo. Las CASAGRANDE llevan kellis de fricción o mixtos y no pueden empujar de la misma manera porque, cuando llegan a una determinada presión, resbalan las camisas. ¿Qué máquina dará más horas de widia para atravesar un mismo estrato? Evidentemente, es muy matizable porque depende del modela de la máquina, del maquinista y de la categoría de la empresa.

Recuerdo una obra en el Ensanche de Vallecas, en Madrid, en la que el terreno estaba tan duro ( o eso decían) que el maquinista empezaba a perforar a las 8 de la mañana, ponía la máquina a girar, ataba el mando con un cable y se dormía en la cabina. Y EL CLIENTE SE LO PAGABA COMO HORAS DE WIDIA.

¿Pero es necesaria?

Pues, evidentemente, en algunos casos, sí. Los estudios geotécnicos detectan previamente la aparición de estratos duros, hacen pruebas de resistencia a compresión simple…. en fin, interviene un técnico independiente (no de la subcontrata) que determina su necesidad. Algunos nos ganamos la vida con estas cosas o lo pretendemos.

Además, pueden salir obstáculos en el terreno imprevistos que pueden hacer que sea necesaria.

Como controlar el gasto.

Cierren el precio siempre que sea posible mediante pruebas en el terreno. Puede ser que al hacer un precio con widia incluída nos la cuelen pero, al menos, lo tendremos limitado.

Seguiremos.

Cálculo de micropilotes de cimentación. Método de Bustamante.

Vamos a seguir con el segundo método de cálculo de micropilotes.  Michael Bustamante es un ingeniero francés que se ha dedicado a hacer una serie muy grande de anclajes y micropilotes y, después, los ha maltratado y ensayado haciendo series con inyección repetitiva y selectiva (IRS) o con inyección de una sola vez.

Dos comentarios antes de entrar a ver el método como tal:

•  Es, conforme mi criterio, el método más extendido y el menos discutido (que parece que no pero es bastante importante con vista direcciones facultativas complicadas – vamos, como calcular con CYPE). Además, está bastante contrastado y refrendado por la experiencia.
•  Los artículos que he leído del señor Bustamante, así como sus intervenciones en mesas redondas de jornadas técnicas (ver documentación de AETESS), parece indicar o, al menos es lo que a mí me parece, que es una persona sensata, aspecto también interesante.

Vamos con el método. Citando literalmente a D. Manuel Romana, en un documento acerca de los micros de junio del 2003:

La carga límite de un micropilote a compresión es la suma de la resistencia límite por punta y la resistencia por fuste.

La resistencia por fuste será

siendo la Di el diámetro equivalente que se obtiene multiplicando el diámetro de la perforación por un coeficiente α en función del terreno y del tipo de inyección, Li la longitud de cada uno de los estratos atravesados y qfi la resistencia por fuste de cada estrato que se atraviesa.

La resistencia por punta se considera 0 o, como mucho, el 15 % de la resistencia por fuste del estrato de empotramiento.

El coeficiente de seguridad que se considera en el método es 2 en todos los casos.

Los valores de α se obtienen del siguiente cuadro:

Los valores de la resistencia unitaria por fuste se obtienen de los siguientes gráficos;

La forma de entrar en estos ábacos es, con valores de presiómetro en mega pascales, subes hasta la línea del tipo de inyección prevista y se obtiene el valor de qs.

Para el caso de micros a tracción, el valor es igual pero solo se considera la resistencia por fuste.

Existen las mismas gráficas pero referidas a SPT en vez de a presiómetro. Las pondré más adelante.

Seguiremos.

Cálculo de micropilotes de cimentación.

Como me he pasado al lado oscuro, he tenido descuidado el tema de los micros pero vamos a irlo solucionando poco a poco. Me pasa una cosa curiosa. Conforme voy haciendo las entradas, más me voy dando cuenta de la cantidad de cosas que hay que ir incluyendo para hacer más fácil este mundillo de las cimentaciones especiales. Y me preocupa, sobre todo, hacerlo de manera ordenada. Por eso, lo primero de hoy es pedir disculpas si no soy capaz de escribir tan ordenadamente como pretendo ni de transmitirlo de una manera amena.

De la misma forma, y porque cada uno sabe de lo que sabe (aunque curiosidad me sobra), tengo mucha información, textos, programas de cálculo (propios) y demás que me gustaría compartir. Pero, en fin, dadme tiempo y ya veremos cómo lo arreglamos.

Al tajo. Para calcular micropilotes de cimentación barajamos normalmente tres métodos diferentes en función de los datos de los que dispongamos: 

• Cálculo usando una resistencia por punta y una resistencia por fuste.
•  Cálculo usando la teoría de Bustamante, que también sirve para los anclajes.
•  Cálculos un pelín más complicados, considerando también la repercusión del pandeo, etc.

Vamos con el primero

Tanto para calcular los pilotes como los micros, en general los estudios geotécnicos en este país suelen dar unos parámetros que son la resistencia por punta y la resistencia por fuste.

Lo primero es decir que ambas resistencias dependen del tipo de terreno y que, como se puede intuir, a mejor terreno (más resistente) los valores de las mismas aumentan.

La carga de hundimiento por fuste no es más que la oposición lateral del terreno a que el elemento se hunda y funciona básicamente por rozamiento, Es función del área de micro o de pilote que está en contacto con el terreno y su resultado final va a ser el producto del área lateral del micro en contacto con el terreno por la resistencia por fuste.

Y, como es evidente, la carga de hundimiento por punta no es más que la oposición que hace el terreno para evitar que el elemento se hunda y su resultado será, evidentemente, el área neta de la punta del elemento por la resistencia por punta.

Y como en geotecnia somos tan “arriesgados”, ambos valores vendrán afectados por un coeficiente de seguridad que puede variar entre 2 y 3.

Con lo que la carga que un pilote es capaz de transmitir al terreno vendrá dada por la expresión:

Si consideramos que el elemento tiene un diámetro Ø

Perdonad, no me he podido resistir a empezar a poner fórmulas porque creo que es importante. Ahora, traducción al cristiano.

La carga de hundimiento de un elemento cualquiera, pilote o micro que atraviesa varios estratos hasta llegar a una capa resistente donde se pueda empotrar, se calcula de siguiente forma (suponiendo que sabemos los valores de la resistencia por fuste de todos los estratos y la resistencia por punta del estrado donde vamos a empotrar):

1.  La carga de hundimiento de por fuste total será la suma de todas las relativas a cada estrato. O sea, calculamos el área lateral por resistencia por fuste de cada estrato, las sumamos todas y la dividimos por el coeficiente de seguridad del fuste.
2.  La carga de hundimiento por punta la obtenemos multiplicando el área del elemento por la resistencia por punta del estrato donde se empotra y lo dividimos por el coeficiente de seguridad de punta.
3. Sumamos las dos y ya está.

Y, claro, la carga de hundimiento total debe ser inferior a la carga que le transmite el pilar a través del encepado correspondiente. Si no, mal vamos.

¿Y qué coeficientes de seguridad tomamos? Ya hemos comentado que debe ser un valor entre 2 y 3, a juicio del calculista. A estas alturas yo ya he visto de todo pero recomiendo tomas 2 para el fuste y 3 para la punta. ¿Por qué la diferencia? Porque el fuste se moviliza antes que la punta.

Otro comentario interesante a tener en cuenta que tiene que ver con el orden de magnitud. La resistencia por fuste es, normalmente, menor de 10 tn/m² mientras que la de punta puede tener cualquier valor.

Más comentarios importantes: en el caso de los micropilotes, que son de pequeño diámetro, muchas veces se desprecia la resistencia por punta. Así de chulos somos…..

Seguiremos.