Órdenes de cimentación rígida con pilotes

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La cimentación es crucial para muchos proyectos y hay de varios tipos. Puede ser directa o profunda. En cada una se usan distintas tecnologías y métodos, por ejemplo, en el caso de las cimentaciones directas, se utilizan las zapatas aisladas, en cambio, en las profundas, se utilizan pilotes de cimentación.

La cimentación puede entenderse como un grupo de elementos estructurales cuya finalidad es transmitir las cargas de una construcción o los elementos que se apoyan en esta al suelo, distribuyéndolas de modo que no ocurran cargas zonales o no sea superada su presión máxima.  Debido a que el suelo suele presentar una resistencia menor que la de los muros o pilares que soportarán, la zona de contacto entre la cimentación y el suelo será proporcionalmente mayor que los elementos que son soportados.

La finalidad de toda cimentación es la siguiente:

  • Adaptar a movimientos potenciales del terreno.
  • En caso de que haya agresiones del agua, terreno y su presión, permite resistir ante sus fuerzas.
  • Proporcionar suficiente fuerza para no romper por cortante.
  • Soportar ante los esfuerzos de flexión producidos por el terreno, para lo que se disponen armaduras en cara inferior.

Ahora bien, entre los tipos de cimentaciones, las profundas son importantes, ya que proveen sobre un área amplia sobre la que se distribuyen esfuerzos muy grandes para soportar las cargas. Para su aplicación, es común utilizar pilotes de cimentación. Su uso implica varios órdenes de cimentación rígida, que mencionaremos a continuación.

Órdenes de cimentación con pilotes

Antes de comentar el tema principal, vale la pena señalar qué son los pilotes y cuándo deben usarse los distintos tipos para las cimentaciones profundas. Los pilotes consisten en cilindros largos fabricados con materiales de alta resistencia, usualmente el concreto, que son empujados hacia el suelo para que funjan como soportes para las estructuras que se construyan sobre ellos.

Los cimientos de pilotes, si se aplican adecuadamente con las piloteadoras, pueden soportar cargas más grandes en comparación con los cimientos más utilizados, por ejemplo, losas de cimentación o zapatas. A ello se debe que se consideren como «profundos». Son varios los casos en los que se recomienda utilizarlos, entre las que destacan:

  • Cuando un inmueble carga concentraciones bastante pesadas, como en grandes tanques de agua, puentes o estructuras muy altas.
  • Cuando existe una capa débil de tierra en la superficie. Dicha capa no tiene la capacidad de soportar el peso de los inmuebles, por tal motivo, las cargas deben pasarla por alto y ser transferidas a la capa del suelo o a las rocas más fuertes ubicadas por debajo de la capa débil.

Abordemos a continuación, los distintos órdenes de cimentación de los pilotes clasificados, ya sean por punta o fuste:

Cimentaciones rígidas de primer orden

En este caso, el extremo inferior de los pilotes de cimentación descansa encima de una roca o capa de suelo de altísima resistencia. De esta manera, como mencionamos, la carga de la construcción es transferida a la capa fuerte. Puede entenderse aquí su actuación como un pilar.

El principio clave es que dicho extremo descansa sobre la superficie, que consiste en la intersección de una capa fuerte y débil, por tal motivo, es omitida la capa débil por la carga y esta se transfiere de manera segura a la capa fuerte.

Cimentaciones rígidas de segundo orden

Aquí, los pilotes según otro principio: transfiere al suelo carga de la construcción a través de su altura total. Esto lo hacen por fricción. Dicho de otro modo, la superficie total de los pilotes, cuya forma es cilíndrica, funciona para garantizar la transferencia de las fuerzas al suelo.

Una manera de visualizar dicho funcionamiento es imaginar el empuje de una varilla de metal sólido en el interior de un recipiente con helado. Una vez empujado, será lo suficientemente fuerte para resistir cierta carga. A medida que la profundidad de introducción en el helado es mayor, será mayor la carga que puede soportar. Esto se parece mucho al funcionamiento de los pilotes de fricción, donde la cantidad de carga que pueden soportar es directamente proporcional a su longitud

Cimentación flotante

Se trata de un orden menos común, pero que vale la pena mencionar. Cuando el terreno donde es construida una obra cuenta con un estrato a gran profundidad, en este caso, los pilotes se hayan sumergidos en una capa blanda y no brinda apoyo en estrato alguno de terreno firme, por tal motivo, la carga que se transmite al terreno se hace solo por efecto de rozamiento de su fuste.

Su longitud es calculada según su resistencia. De manera empírica, se sabe que aquellos pilotes con una longitud menor que la anchura de la obra, no serán capaces de soportar su carga.

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