Uso de pilas para pilotes de cimentación en construcción de puentes

Gracias a su diseño delgado y alargado, dichos elementos estructurales, por lo general de concreto o con perfiles de acero, son capaces de soportar las cargas provenientes de la construcción y de transmitirlas al subsuelo en su base.

En la actualidad, los constructores, ingenieros y arquitectos están obligados a realizar mayores esfuerzos para garantizar la estabilidad de las construcciones.

Cada vez se proyectan edificaciones más altas que enfrentan una intensa carga de viento, construcciones con diseños más complejos, en ubicaciones de difícil acceso o en entornos con baja resistencia mecánica, debido al tipo de suelo o la posibilidad de movimientos sísmicos o deslaves.

Por ello, resulta esencial la cimentación mediante pilas y pilotes con objeto de garantizar la seguridad estructural de las diversas construcciones e impedir que se desplacen o se inclinen ante los cambios en el terreno o el medio ambiente.

El tipo y tamaño de las pilas y pilotes a utilizar depende de cada proyecto, así como de la carga viva y muerta que soportará la construcción, el tipo de subsuelo y la ubicación de la edificación respecto del nivel freático o su cercanía a mantos acuíferos que facilitan el deslave de los diversos estratos.

Por ello, la parte esencial en la construcción de puentes es la distribución de fuerzas a través de puntos clave en la estructura, en particular, en las cimentaciones.

Ahora bien, la cimentación de puentes puede ser superficial o profunda. En el primer caso, la regla general es utilizar zapatas o losas de cimentación, mientras que las excavaciones profundas requieren el uso y construcción de pilas o pilotes.

Por ello, las pilas y pilotes representan una herramienta invaluable en el caso de la construcción de puentes, ya que garantizan la estabilidad de la edificación en terrenos con baja resistencia mecánica, caracterizados por lo general por una orografía abrupta o escarpada, cercanos a mantos freáticos o corrientes de agua.

En cualquier caso, se debe realizar una evaluación cuidadosa y profesional del terreno a fin de determinar el tipo de cimentación más adecuado, en particular cuando el proyecto involucra el transporte de carga por diversos medios: terrestre, ferroviario, acuático, etcétera, así como las condiciones geológicas o climáticas adversas.

De tal modo que, cuando las condiciones del suelo no son óptimas, se recomienda en gran medida llevar a cabo una excavación para evaluar la capacidad de resistencia del suelo y determinar las características que deberá tener el conjunto de pilas o pilotes de cimentación.

La principal diferencia entre estos dos elementos estructurales es que los pilotes de cimentación son «hincados», mientras que las pilas son elaboradas in situ.

Entre las ventajas de este tipo de pilotes se encuentra la facilidad con la que se adhieren a estructuras de concreto, así como su resistencia a la corrosión. La principal desventaja de los pilotes prefabricados radica en su traslado al sitio de construcción.

Para ello, el pozo excavado se entiba con "camisas" que, por lo general, se recuperan a medida que se avanza con el hormigón, buscando siempre la continuidad del mismo para garantizar la estabilidad de la pila.

Cuando dicha estabilidad se ve comprometida, se debe considerar mantener la camisa como un elemento de reforzamiento del hormigón y evitar su recuperación.

Este tipo de pilas representa un menor costo de construcción, ya que pueden alargarse conforme lo requiera el proyecto, adaptándose a las condiciones variables encontradas en la construcción.

Ahora bien, una vez fraguado el concreto, es difícil la realización de cualquier empalme, por lo que su elaboración debe ser supervisada de manera cuidadosa y constante.

Otra desventaja de las pilas o columnas in situ es que son sensibles a los niveles freáticos y a las condiciones de perforación difíciles, además de que requieren una adecuada capacidad de soporte en estratos blandos profundos.

No obstante, en puentes de gran longitud es altamente recomendable utilizar pilas de mayor diámetro excavadas a grandes profundidades. Este procedimiento permite distanciar la colocación de las pilas sin que se vea comprometida la resistencia del puente a cargas mayores.

Este proceso, conocido como «recinto estanco» permite trabajar en seco por debajo del nivel del agua. Para ello, se colocan estacas y se procede al bombeo del agua residual. También es posible rellenar el espacio de manera que se forme un islote y se comience a construir sobre dicho relleno.

Las pilas de cimentación de mayor diámetro son un gran apoyo para los puentes de tracción, como los de tipo colgante o atirantado.

Dada su versatilidad, flexibilidad, fortaleza y eficiencia, en las construcciones actuales es muy común la utilización de pilas para pilotes de cimentación, en particular para el reforzamiento de estructuras que se someten a grandes cargas o fuerzas como lo son puentes, rascacielos y represas.