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Información importante sobre pilas para pilotes de cimentación

Saul Castillo • Dec 10, 2019

El uso de pilas para pilotes de cimentación compromete el conocimiento de la zona para su desarrollo, por lo que resulta imprescindible conocerlas bien

Pilas y Pilotes de Cimentación en Monterrey

Información sobre pilas para pilotes de cimentación

La cimentación es, sin duda, la parte más importante de cualquier construcción, ya que supone la base funcional de cualquier edificación que se realice. Antes de la parte estética, existe la parte estructural y actualmente el uso de pilas para pilotes de cimentación es una de las propuestas más utilizadas, pero ¿de qué va este tipo de estructura? ¿Cuáles son algunos de los valores que se deben considerar en su aplicación? A continuación se detallan las características de las cimentaciones profundas y los elementos que se utilizan en ellas.

Cimentaciones, la respuesta al reto de la estabilidad

Supongamos que es necesario construir un puente de gran tamaño en una zona con un suelo suave o que se expande al aplicarle peso, tal como suelen ser las estructuras en costas, en montañas e incluso, en suelos muy erosionados por procesos químicos.

Si bien esta estructura aportará un valor añadido a la economía de la zona, también implicará un elevado riesgo para quienes transiten, ya que si no se realiza una estructura que soporte gran cantidad de peso, esta puede derrumbarse o incluso dañar a quienes viven en zonas aledañas a la misma.

Para evitarlo se han desarrollado las cimentaciones profundas, las cuales buscan hacer factible la construcción de esas grandes estructuras sin comprometer los materiales que debe poseer cada una de ellas o las edificaciones aledañas.

Su función es transmitir la carga de una estructura a través del suelo sin importar sus características. Es decir, que son óptimas para suelos débiles hechos de arena o firmes y difíciles de maniobrar, como aquellos que están constituidos de materiales más pesados, como las rocas.

Se utilizan principalmente para estas ocasiones:

Cuando el terreno tiende a sufrir variaciones.
En terrenos de relleno o constituidos por materiales que se expanden.
Para construir edificaciones sobre agua (en su mayoría para uso marítimo de carga).
Para estructuras que deban estar ancladas al suelo (como puentes que conectan entre montañas o sierras).
Para resistir cargas inclinadas, como por ejemplo puertos que reciben barcos de gran tonelaje.

Al conocer algunos de los múltiples casos en los cuales se puede optar por este tipo de estructuras, habría que dominar mayormente la definición de base y sus métodos de construcción.

¿Qué son las pilas para pilotes de cimentación?

Para quienes están enfocados en procesos de cimentación profunda, las pilas, a diferencia de los pilotes, se reconocen como una opción para construir en el mismo lugar. El proceso pareciera sencillo, pero tiene un importante grado de complejidad, ya que son coladas en el mismo lugar y la incertidumbre de su uso está en la condición de continuidad entre cada una.

La principal diferencia que hay entre un pilote y una pila es que la segunda presenta una sección transversal mucho mayor que la que poseen los pilotes. Desde otro enfoque, los pilotes están prefabricados y las pilas son columnas que se construyen a partir de excavar y colar concreto.

Las pilas poseen una longitud variable entre 12 y 28 m, con un diámetro desde 0.8 hasta 1.8 m, y su construcción depende de las condiciones geotécnicas del suelo.

Algunas de sus características son:

Al estar fabricadas dentro del subsuelo, se conocen como elementos fabricados in situ.
Pueden fabricarse de cualquier material, desde cal hasta concreto de diferentes especificaciones.
Lo que define lo anterior tiene que ver con las características de los estratos del subsuelo, así como con las condiciones del agua subterránea.
Pueden construirse hasta con un diámetro no mayor de 300 cm.
Existen variaciones rectangulares con forma de T o H.

Algunos de sus beneficios son los siguientes:

Pueden realizarse perforaciones profundas, ya que al formar parte de la estructura este elemento brinda mayor soporte y funcionalidad.
Su resistencia es mayor que la de otras estructuras, ya que pueden soportar cargas aciales mayores de 500 toneladas.
Es posible realizar su construcción por debajo del nivel freático.
Su aguante en cargas horizontales e inclinadas es factible, ya que cuentan con resistencia a la flexión.
Su construcción dentro de la estructura no afecta a edificios y estructuras que están alrededor de las mismas, ya que no generan vibraciones, provocando que se ubiquen más cercanas a estas.
Su funcionalidad no la determina el tiempo, ya que sin importar si el ecosistema es agresivo, como suele suceder en las costas, son funcionales por la transferencia que hacen a las cargas de los estratos más profundos.
Por último, es factible construirlas con o sin cabezales de dimensiones pequeñas.

Por otro lado, a comparación de los pilotes de cimentación, pueden construirse a través de diferentes métodos.

Métodos de construcción de estas pilas

Se identifican tres principalmente:

Método en seco

Factible para perforaciones profundas, es el más usado, ya que su beneficio principal es transmitir el peso de cargas con gran valor a otros elementos de la estructura; permite la construcción en suelos blandos (como costas o playas). Su proceso, además, es sumamente sencillo a comparación de otros: se realiza la perforación, se coloca acero previamente fabricado como refuerzo dentro de la perforación y, por último, se coloca concreto de tipo hidráulico a partir de la profundidad de la perforación.

Método usando sistema de Kelly

Se utiliza para la construcción de pilas de todos los diámetros y todas las profundidades, permitiendo que las pilas puedan ser de concreto reforzado o para mejoramiento del suelo sin acero de refuerzo. Se utiliza principalmente para construir pozos.

Método con líquidos estabilizadores

Como comentamos antes, el uso de este tipo de pilas permite mayor estabilidad, y esto se refuerza con los métodos desarrollados para las cimentaciones que lo requieran, sobre todo en perforaciones profundas. En el caso de que, por ejemplo, se requiera aportar mayor estabilidad, se utiliza este método, el cual aporta mayor firmeza a la excavación en toda su altura o en alguna parte de ella. Los pilotes de cimentación se mantienen a un nivel base por encima del manto freático. Es ideal para terrenos finos y sin grandes bloques en sus estratos.

¿En qué casos se utilizan estas pilas?

Dentro de la construcción de estructuras, su uso se tiene establecido como solución en los siguientes casos:

Cuando el suelo no cuenta con la resistencia suficiente y el mismo terreno es muy suave.
Cuando la estructura que va a construirse es de grandes dimensiones y el peso a transmitir es mayor de lo usual. Es el caso de puentes, edificios con usos pesados, etc.
Cuando el suelo cuenta con características expansivas o de gran espesor.

¿Cuándo deben utilizarse pilotes de cimentación para perforaciones profundas?

Ya que se conocen los principales usos y beneficios de las diferentes características de las estas pilas, es momento de pasar al siguiente paso y conocer el uso de los pilotes de cimentación, para todo tipo de cimentaciones y perforaciones profundas.

Los pilotes de cimentación se utilizan con varios propósitos: transmitir cargas de los edificios más pesados a mayor profundidad (incluso a los estratos del subsuelo), transmitir carga para fomentar la estabilidad sin importar las condiciones del subsuelo, proporcionar anclajes ad hoc, aumentar fuerza con el fin de contrarrestar momentos de volcadura, evitar efectos de erosión e incluso proteger estructuras a nivel del mar (marítimas).

Cuentan con diversas clasificaciones:

Pilotes de punta: Se conoce así a los pilotes que transmiten carga a través de suelos con estructuras blandas o incluso a través de agua hasta estratos que puedan resistir la estructura.

Pilotes de fricción: Transmiten fuerza a través de la superficie lateral, evitando que las puntas se apoyen en las capas resistentes subyacentes.
Pilotes mixtos: Son el resultado de mezclar dos materiales distintos, tales como acero y concreto o madera y concreto.

Al conocer las características, usos, beneficios y elementos a tomar en cuenta sobre estas pilas, así como sobre los pilotes, es posible comprender algunos datos sobre las cimentaciones profundas (es decir, los sitios donde se colocan las pilas y los pilotes).

En conclusión

Las cimentaciones profundas cuentan con grandes retos ante la complejidad que supone el desarrollo de grandes estructuras en terrenos que no están constituidos por materiales que puedan soportarlas. Sin embargo, gracias a los avances de los estudios civiles, geológicos y estructurales, se cuenta con soluciones como las que se han analizado en este post. Este gran avance supone un gran beneficio para la creación y el desarrollo económico de zonas que son modificadas constantemente por su propia naturaleza, fomentando así el desarrollo de esas zonas sin comprometer a su ambiente, su espacio o su gente.

Sin duda, es una gran ventaja poder contemplar este tipo de cimentaciones y los beneficios de las pilas para pilotes, las cuales, con el apoyo de un experto en su construcción, supondrán un gran aporte para la evolución estructural de diversas zonas donde antes no podía creerse que podrían construirse grandes estructuras.

Para la ingeniería civil y el desarrollo económico, sin duda, tener conocimiento sobre las pilas para pilotes de cimentación y este tipo de cimentaciones permite proponer la construcción de diversas instancias que favorezcan la economía y la sustentabilidad de pequeñas ciudades sin comprometer otros elementos.

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