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Son componentes estructurales monolíticos de concreto reforzado, de considerable volumen y rigidez que cumplen la función de conectar los pilotes, que transfieren las cargas y solicitaciones de la superestructura al subsuelo. Es decir, es una estructura intermedia que distribuye las cargas a los pilotes, sirviendo de transición entre la superestructura y la infraestructura.
CABEZALES CON PILOTES INCLINADOS
Cuando las cargas que transmite la superestructura a los cabezales tienen componentes inclinados. Se deben combinar los pilotes verticales e inclinados para soportar la totalidad de las solicitaciones impuestas. Entre los métodos más usados para el análisis de cabezales con pilotes inclinados, el método gráfico de Culmann.
CABEZALES DE PILOTES ARRIOSTRADOS EN DIRECCIONES ORTOGONALES. Los cabezales del sistema de fundaciones se conectarán entre sí en dos direcciones preferiblemente ortogonales, con viga de riostra capaces de soportar axialmente la mayor carga en las columnas que alcanza la riostra multiplicada por el coeficiente sismorresistente (α Ao) /3 pero no menor a un 3% de dicha carga; siendo α el factor de importancia de la estructura y Ao el coeficiente de aceleración horizontal normalizado para la zona sísmica.
En los métodos de análisis para cabezales, desarrolla el Método de las bielas, ampliamente difundido entre los ingenieros estructurales desde 1970 a través del Código Modelo CEB-FIP para Concreto, por la sencillez de su aplicación y porque los estudios experimentales han demostrado que es satisfactoriamente conservador.
Es una estructura intermedia que distribuye las cargas a los pilotes, sirviendo de transición entre la superestructura y la infraestructura.
La Figura 1 se corresponde con esta definición, a diferencia de la Figura R13.1.1 del Comentario al Reglamento ACI 318-14 donde el cabezal no tiene la debida proporción.
El acero que se coloca en la parte superior del cabezal (un 30% del acero de refuerzo en el lecho inferior a nivel de los pilotes), es para proteger el tope del cabezal de la posibilidad de fisuramiento por la aplicación directa de las cargas de las columnas. El acero transversal en forma de estribos horizontales o zunchos laterales cerrados, bien prensados contra los aceros superior e inferior, evita la expansión lateral de la masa de concreto.
El armado de una cesta de acero que confina la masa de concreto, como la que se muestra en la Figura 10, está constituida por:
En la parte inferior del cabezal:
En la parte superior del cabezal: 30% del acero longitudinal dispuesto en el lecho inferior, en las dos direcciones
Acero de refuerzo transversal o acero de paramento:
estribos o zunchos horizontales cerrados y bien apretados contra los aceros longitudinales.
El área de acero de refuerzo longitudinal en el lecho inferior del cabezal, As, se calcula con la siguiente expresión.
El factor de minoración f = 0.70 obedece a que la compresión controla la sección, según lo requieren las Tablas 21.2.2.1, 21.2.2. y Figura R21.2.2. (b) del Reglamento ACI 318-14:
Se debe a Velásquez la siguiente función del acero del lecho inferior del cabezal para estudiar la incidencia de la separación entre pilotes, s, y la altura útil de cabezales, d, en los valores de As:
As = f [(P * s) / (factor numérico * d)]
Es un tipo de cimentación profunda de tipo puntual, que se hinca en el terreno buscando siempre el estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas.
Pilotes Rígidos de Primer Orden.
El pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad. Las puntas de los pilotes se clavan en terreno firme; de manera que se confía en el apoyo en ese estrato, aún si hubiere una pequeña descarga por rozamiento del fuste al atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas de sustentación actúan sobre la punta del pilote, y en menor medida mediante el rozamiento de la superficie lateral del pilote.
Pilotes Rígidos de Segundo Orden.
Son aquellos que al estar soportando una carga sobre su cabeza dentro de un estrato profundo de suelos menos firmes como un estrato profundo de suelo granular o coherente.
Pilotes Flotantes.
Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad; en este caso los pilotes están sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ningún estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace únicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote, su valor resistente es en función de la profundidad, diámetro y naturaleza del terreno.
Pilotes prefabricados.
Pilotes de Desplazamiento.
Pilotes de Desplazamiento con Azuche.
Pilotes de Desplazamiento con Tapón de Gravas.
Pilotes con Extracción de Tierra.
Pilotes vaciados in situ.
Pilotaje "in situ" en seco.
Pilotaje "in situ" con camisa recuperable o perdida.
Pilotaje "in situ" con ayuda de lodos bentoníticos.
Pantalla de pilotes secantes "in situ".
Se realiza una comparación con el objetivo de determinar si el uso de los métodos de diseño comúnmente utilizado en la práctica para pilotes excavados (métodos alfa y beta) e hincados (método de Nordlund para arenas), pueden ser utilizados para determinar la capacidad última de los pilotes construidos mediante los sistemas de desplazamiento. Finalmente se analiza el efecto que poseen los sistemas expansión y FDP en las propiedades resistentes del suelo y en la capacidad de carga de un pilote frente a los pilotes construidos mediante la perforación convencional con lodo bentonitico. Introducción La ciudad de Santa Cruz de la Sierra se encuentra asentada en suelos de origen aluvial, que se caracterizan por la forma de deposición y distribución de sus capas que son muy variables y con niveles freáticos poco profundos del orden de 3 a 9 m. En cuanto a la forma y distribución del tamaño de los granos, los depósitos son también considerablemente heterogéneos.
Un pilote vertical resiste cargas laterales movilizando la presión pasiva en el suelo que lo rodea. El grado de distribución de la reacción del suelo depende de (a) la rigidez del pilote, (b) la rigidez del suelo y (c) la restricción en los extremos del pilote. En general, los pilotes cargados lateralmente se clasifican en dos tipos principales: (1) pilotes cortos o rígidos y (2) pilotes largos o elásticos.