Colado - Pilas colocadas sin Molde.

En seco, normalmente se deja caer libremente el concreto desde la superficie del terreno.

Puede ocurrir una segregación perjudicial del cemento y el agregado, si el concreto cae contra los lados de la excavación; por lo tanto, si el diámetro es pequeño, usualmente se coloca un tubo vertical corto como guía en el centro de la perforación donde se introduce el concreto. 

Usualmente, solo se requiere vibración en los 2 6 3 m superiores de la perforación, en los que el impacto del concreto al caer es inefectivo. El refuerzo puede introducirse dándole la forma de una armadura cilíndrica por la cual puede caer el concreto libremente. El revenimiento del concreto depende de las dimensiones de la pila, de que haya ademe, de que sea necesario o no extraerlo y del refuerzo. En la mayor parte de los casos resulta adecuado un revemmiento de 15 cm, pero pueden usarse mayores en las pilas muy reforzadas y en las de diámetro pequeño, en las que haya que extraer el ademe.

La presencia de unos centímetros de agua en el fondo de la perforación de la campana, excepto que esté localizada en un pequeño sumidero, puede reducir apreciablemente la resistencia del concreto. Algunas veces se colocan sacos de cemento en el fondo para que absorban el exceso de agua antes de colar el concreto. 

Más de 5 cm de agua pueden causar la segregación del concreto. El agua sube arriba del concreto y el resto del mismo debe atravesarla. Es probable que ocurra una separación casi completa del cemento y los agregados, cuando la profundidad del agua sea de 15 cm o más. Por lo tanto, si es posible deberán taparse todas las fuentes del agua que pueda entrar.

Si no puede impedirse la entrada de agua, pero si el agua no sube más de 6 mm/minpuede excavarse cerca del centro un cárcamo de pequeña sección transversal, comparada con la base, y achicarse el agua por bombeo. Con el concreto listo, se saca la bomba tan rápidamente como sea posible y se introduce en la perforación una cantidad sustancial de concreto.

Si las filtraciones son demasiado grandes para que se pueda colar en seco, puede permitirse que el nivel del agua suba libremente hasta que llegue al equilibrio, siempre que el agua no transporte una cantidad perjudicial de material suelto a la perforación. Después de que se han tapado las filtraciones, el concreto debe colarse con trompa de elefante (Tremie), cuyo extremo debe quedar inicialmente a una distancia no mayor de 30 cm del fondo de la perforación. El embudo se va subiendo conforme se va colando el concreto, pero su extremo debe permanecer siempre 30 cm dentro del mismo.

Con este sistema, el concreto puede colarse también bajo el agua, en las pilas sin ademe llenas de lodo, pero en este caso deben emplearse técnicas refinadas y contratistas especialistas experimentados. El lodo debe recircularse despacio y limpiarse de fragmentos gruesos, hasta que toda la perforación esté llena con una suspensión tixótropa que impida la acumulación de material grueso en el fondo, antes de poder introducir el concreto con el embudo.

Pilotes de Concreto.

Poco después de 1900, se idearon varios tipos de pilotes de concreto. Desde entonces, han aparecido numerosas variantes, y en la actualidad se dispone de una gran variedad de pilotes entre los cuales el ingeniero puede elegir el que mejor se adapte a una obra determinada. Los pilotes de concreto pueden dividirse en dos categorías principales, colados en el lugar y precolados. Los colados en el lugar pueden subdividirse en pilotes con y sin ademe.

El concreto de un pilote con ademe se cuela dentro de un molde, que usualmente consiste en un forro de metal o tubo delgado que se deja en el terreno. El forro puede ser tan delgado que su resistencia se desprecia al valuar la capacidad estructural del pilote, pero, sin embargo, debe tener la resistencia suficiente para que no sufra colapso bajo la presión del terreno que lo rodea antes de que se llene con concreto. Los forros muy delgados y los tubos no pueden hincarse sin estar soportados en el interior por un mandril, que en si es una cuente de gastos y, cuando menos a veces Ocasiona dificultades de construcción. De Los diferentes tipos de pilotes de concreto hincados con mandril que se usan en Norte América, tres se ilustran en las figs. 12.2a a

12.2c. El pilote mostrado en la fig. 12.2d es una modificación de un pilote sin ademe y se describe en el párrafo siguiente. El forro mostrado en la fig. 12.2e es lo suficientemente grueso como pira permitir que el pilote se hinque sin mandril.

La supresión del ademe o forro reduce e) costo de los materiales que se utilizan en el pilote; por lo tanto, hay incentivos económicos en el desarrollo de pilotes sin ademe. Varios de los primeros tipos se formaron hincando un tubo abierto en el terreno, limpiándolo, y llenando la perforación de concreto al ir sacando el tubo. Estos pilotes, frecuentemente tenían imperfecciones y aun discontinuidades, y actualmente se emplean medios mas convenientes para asegurar la continuidad del concreto. Por ejemplo, al formar el pilote sin ademe tipo Franki (fig. 12.2]), se deja caer directamente un martinete de gravedad en una masa de concreto en la parte inferior del tubo de hincado; el tozamiento entre el concreto y el tubo, hinca el tubo en el terreno. 

Cuando se ha alcanzado la profundidad necesaria, se levanta ligeramente el tubo de hincado y se sostiene para que no penetre más al alimentar concreto, en tanto que el martillo sigue golpeando para que el concreto penetre en el suelo y forme un pedestal. Luego se saca el tubo progresivamente mientras se inyectan cantidades adicionales de concreto, compactándolo para ir formando el fuste del pilote, que presenta una superficie exterior áspera donde queda en contacto con el suelo. La variante con ademe (fig. 12.2d) se forma de la misma manera hasta que se crea el pedestal. Luego, se inserta un forro de acero corrugado en el tubo para hincar, se coloca un tapón de concreto en el fondo del forro, sobre el pedestal, y se hinca para que arrastre al forro dentro de la parte superior del pedestal aun sin fraguar. Se saca el tubo para hincar y el resto del forro se llena de concreto.

La instalación de pilotes colándolos en perforaciones previas en vez de hincarlos, es semejante a la de las pilas y se trata en el cap. 13. Existen varios tipos híbridos, tales como los que se forman bombeando concreto a presión a través del vástago hueco de una barrena, con la cual se ha perforado, en tanto que la barrena se va extrayendo del suelo. 

Figura 12.2  Ejemplos de pilotes colados en el lugar a) Pilotes Raymond cónicos escalonados hincados con mandril b) Pilotes armco de tubo de pared delgada, hinchados con un vástago, con el extremo cerrado por una punta precolados c) Pilotes tipo Cobi cilíndricos corrugados, de paredes delgadas hincados con mandril que se aprieta contra el tubo por medio de aire comprimido d) Pilote ademado de Franki hinchado por medio de un martinete de gravedad que cae en el concreto fresco que esta dentro del ademe e) Pilote  Unión Metal Monotube que se hinca sin mandril. f) Pilote Franki no ademado.

Al elegir entre la gran variedad de pilotes colados en el lugar, el ingeniero necesita tener un conocimiento detallado, sobre las características y dimensiones de los pilotes disponibles, y una actitud escéptica hacia todas las operaciones realizadas en condiciones en las cuales no es posible hacer una inspección directa. Ese conocimiento puede obtenerse parcialmente de los propios contratistas de pilotes.

Los pilotes precolados de concreto se fabrican de muchas formas. Un tipo usado comúnmente para los caballetes de los puentes, y ocasionalmente en los edificios, se ilustra en la fig. 12.3a. Estos pilotes deben reforzarse para soportar el manejo hasta que están listos para hincarse, y deben estar reforzados para resistir los esfuerzos causados por el hincado. Si se ha subestimado la longitud necesaria, resulta muy difícil prolongarlos. Si la longitud se ha sobrestimado, el cortarlos es caro. Por el contrario, los pilotes seccionales precolados (fig. 12.3b) pueden variar su longitud fácilmente.

Los pilotes precolados pueden ser también preesforzados. Con el preesforzado se trata de reducir las grietas producidas por tensión durante su manejo e hincado, y de proporcionar resistencia a los esfuerzos de flexión. 

Los pilotes preesforzados de una pieza tienen las mismas desventajas que los pilotes ordinarios, si sus longitudes se estiman mal. Los pilotes preesforzados seccionales (fig. 12.3c), obvian esta dificultad. Se han desarrollado pilotes huecos cilíndricos preesforzados de concreto centrifugado, con diámetros hasta de 1.5 m o más, y espesor de paredes de 10 a 15 cm, para elevadas capacidades; se usan bastante para pilas de puentes.

Como la mayor parte de las variantes de los pilotes de concreto pueden hincarse hasta alcanzar una alta resistencia sin daño, usualmente es posible asignarles mayores cargas admisibles que a los pilotes de madera (tabla 12.1). Bajo condiciones ordinarias no están sujetos a deterioro y pueden usarse arriba del nivel del agua freática. Elevadas concentraciones de sales de magnesio o de sulfato de sodio (más de 1000 ppm de SO en el agua de los poros) pueden producir deterioro y requerir precauciones especiales o la selección de un material diferente. Las sales en el agua de mar y la humedad marina, atacan el refuerzo en los pilotes a través de las grietas en el concreto; al formarse el óxido, el concreto se desconcha. La mejor protección contra ello es usar un concreto que sea denso y de alta calidad. El deterioro de los pilotes de concreto preesforzado no es tan rápido, porque las grietas de tensión se reducen al minimo. 

Figura 12.3. Ejemplos de pilotes precolados. a) Tipo comúnmente usado para caballetes de puente b) Seccional (Fuentes) con conexiones hechas soldando el mango a la tira de acero después de insertar la siguiente sección. ) Pilote seccional preesforzado (Brunspile) con conexiones hechas introduciendo un casquillo apretado de acero en un conector ligeramente cónico.