Cimentaciones con pilotes

En grupo FAC nos especializamos en cimentación para todo tipo de construcciones, que se adapten a cada tipo de proyecto. Las soluciones de soporte estructural consolidan el terreno subyacente y aumentan su fuerza de apoyo, lo que resulta en un soporte de cimientos a largo plazo. Los cimientos se pueden clasificar como cimientos superficiales o profundos. Los últimos son los más utilizados cuando las cargas impuestas por una estructura son bajas en relación con la capacidad de carga de los suelos superficiales y los más comunes son las cimentaciones con pilotes.

Las cimentaciones profundas son necesarias donde la capacidad portante de los suelos superficiales es insuficiente para soportar las cargas impuestas y, por lo tanto, se transfieren a capas más profundas y con mayor capacidad portante.

Uso de cimientos de pilotes

Son utilizadas principalmente para transferir las cargas de las superestructuras, a través de estratos débiles, compresibles o de agua, a suelos o rocas más fuertes, más compactos, menos comprimibles y más rígidos en profundidad, aumentando el tamaño efectivo de una cimentación y resistiendo cargas horizontales.

Por lo general, son utilizados para estructuras grandes y en situaciones en las que el suelo no es adecuado para evitar un asentamiento excesivo. Los cimientos de pilotes soportan mucha carga, así que deben diseñarse con mucho cuidado. El ingeniero deberá estudiar el suelo en el que se colocan los pilotes para asegurarse de que el suelo no se sobrecargue más allá de su capacidad de carga y haya problemas en el futuro.

Cada pila tiene una zona de influencia en el suelo que la rodea. Se debe tener cuidado de espaciar las pilas lo suficiente para que las cargas se distribuyan uniformemente sobre todo el bulbo de tierra que las transporta y no se concentren en unas pocas áreas.

Situaciones en las que se puede utilizar un sistema de cimentación con pilotes

  • Cuando el nivel freático es alto.
  • Cuando se imponen cargas pesadas y no uniformes desde la superestructura.
  • Cuando el suelo está a poca profundidad es comprimible.
  • Cuando existe la posibilidad de socavación, por su ubicación cerca del lecho del río o de la orilla del mar.
  • Cuando hay un canal o sistemas de drenaje profundo cerca de la estructura.
  • Cuando la excavación del suelo no es posible hasta la profundidad deseada debido a las malas condiciones del suelo.
  • Cuando es imposible mantener secas las zanjas de los cimientos mediante bombeo o cualquier otra medida debido a una fuerte afluencia de filtraciones.

Tipos de cimentaciones con pilotes

El propósito de una cimentación de pilotes es transferir y distribuir la carga a través de un material o estrato con capacidad inadecuada de carga, desplazamiento o elevación hacia un estrato más firme que sea capaz de soportar la carga sin desplazamiento perjudicial.

Hay una amplia gama de tipos de pilotes para aplicaciones con varios tipos de suelo y requisitos estructurales. Se pueden clasificarse por su función de diseño básica o por su método de construcción

Pilotes de apoyo

En estos pilotes el extremo inferior del pilote descansa sobre una capa de tierra o roca especialmente fuerte. La carga del edificio se transfiere a través del pilote a la capa resistente.

El principio clave es que el extremo inferior descansa sobre la superficie que es la intersección de una capa débil y fuerte. Por lo tanto, la carga pasa por alto la capa débil y se transfiere de manera segura a la capa fuerte.

Pilotes de fricción

Transfiere la carga del edificio al suelo a través de la altura total del pilote, por fricción. En otras palabras, toda la superficie del pilote, que tiene forma cilíndrica, trabaja para transferir las fuerzas al suelo.

Cuanto mayor sea la profundidad de empotramiento, más carga podrá soportar. Por lo que, la cantidad de carga que puede soportar es directamente proporcional a su longitud.

Método de instalación de los pilotes

Los pilotes se instalan utilizando varios métodos diferentes según las necesidades. Los diversos factores que influyen en el tipo de pilote que necesitará y las formas en que se puede instalar su pilote pueden incluir:

  • La profundidad de las excavación
  • El material del que están hechas las pilas
  • El ángulo en el que se hincan los pilotes
  • Problemas ambientales que pueden afectar a los residentes locales, la flora o la fauna.

Las decisiones sobre el tipo de instrumentación para las pruebas de carga de pilotes deben ser una parte integral del diseño. El diseñador debe seleccionar instrumentación que tenga suficiente precisión para medir los datos requeridos. La instrumentación permanente se utiliza para recopilar datos relacionados con el estado de tensión y el comportamiento del pilote en condiciones de carga de servicio.

Criterios y métodos para seleccionar el mejor tipo de cimentación de pilotes

Coordinación estructural y geotécnica

Un esfuerzo totalmente coordinado de los geólogos e ingenieros geotécnicos y estructurales debe garantizar que el resultado del análisis de la cimentación de pilotes se integre adecuadamente en el diseño general de la cimentación. Esta coordinación se extiende a través de planos y especificaciones, reuniones previas a la construcción y construcción.

Consideraciones sobre fallas

Las fallas en la estructura o los cimientos se pueden clasificar como colapso real o falla funcional. La falla funcional puede deberse a una deflexión excesiva, movimientos diferenciales inaceptables, vibración excesiva y deterioro prematuro debido a factores ambientales. Para las estructuras críticas, el incumplimiento de los requisitos funcionales puede ser tan grave como el colapso real de una estructura menor. Por lo tanto, los diseñadores deben conocer no solo el grado de seguridad contra el colapso, sino también los efectos del asentamiento y la vibración en el desempeño funcional.

Consideraciones de seguridad

Los factores de seguridad representan la capacidad de reserva que tiene una base o estructura contra el colapso para un conjunto dado de cargas y condiciones de diseño. Los parámetros de diseño y las cargas inciertos requieren un factor de seguridad mayor que el requerido cuando los parámetros de diseño son bien conocidos.

Para la mayoría de las estructuras hidráulicas, los diseñadores deben tener un alto nivel de confianza en los parámetros del suelo y pilotes y en el análisis. Por lo tanto, la incertidumbre en los parámetros de análisis y diseño debe minimizarse en lugar de requerir un alto factor de seguridad. Para estructuras menos significativas, está permitido utilizar factores de seguridad mayores si no es económico reducir la incertidumbre en el análisis y diseño mediante la realización de estudios, pruebas, entre otros.

Consideraciones de la estructura del suelo

La importancia funcional y las consideraciones económicas de la estructura determinarán el tipo y grado del programa de exploración y prueba de cimientos, el programa de prueba de pilotes, los análisis de asentamiento y filtración y los modelos analíticos para el pilote y la estructura. Para estructuras críticas, el programa de pruebas de cimentación debe definir claramente los parámetros necesarios para el diseño de la cimentación del pilote, tales como tipos y perfiles de suelo, resistencia del suelo, entre otros.

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