Principios básicos de los pilotes de cimentación

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Los pilotes de cimentación son un tipo de cimientos profundos que son los encargados de soportar el peso de una estructura y transferir cargas de edificios más profundamente en el suelo. De esta manera, la estructura puede mantenerse en pie y los materiales utilizados no se deforman. Todas las construcciones necesitan cimientos, pero entre mayor sea su altura, más profundidad deben tener para distribuir adecuadamente las cargas.

Condiciones donde se utilizan cimientos profundos

Los pilotes se clasifican como cimientos profundos y se utilizan en diferentes situaciones, como:

  • Cuando el suelo está cerca de la superficie que tiene una capacidad de carga relativamente débil (menos a 3,400 kg/m2).
  • Cuando los suelos cerca de la superficie contienen arcillas expansivas, este tipo de material se contraen/hinchan de acuerdo con las condiciones climáticas y estructura del suelo.
  • Cuando los suelos superficiales son vulnerables a ser eliminados por erosión o socavación con el paso del tiempo.

Importancia de la cimentación

La cimentación es la encargada de asegurar una distribución homogénea de las cargas y fuerzas de la estructura (tanto vivas como muertas), para permitir que la base esté nivelada y ayude a la estructura a no verse comprometida por los pesos mal distribuidos. Una cimentación adecuada, necesita un estudio del suelo donde se determinará como se encuentra compuesto el terreno, a qué profundidad está el suelo portante y que tipo de cimentación es necesaria.

Es importante conocer la distribución y magnitud de las cargas según la edificación por construir. Por las limitaciones de carga no se utiliza un pilote individual, usualmente se utiliza un grupo de pilotes para un mismo apoyo de la estructura y se amarra con una zapata/dado; de esta manera, no importará el tamaño de la estructura, la carga será distribuida adecuadamente.

Clasificación de cimentaciones profundas

Hay diferentes tipos de cimentación se utilizan según el tipo de construcción, suelo y otras condiciones. De manera general, se clasifican en tres categorías:

  • Cimientos de pilotes
  • Cimientos de pozos
  • Cimentaciones de cajones

Los tipos de cimientos y los mecanismos básicos involucrados se revisan durante la planeación de la construcción, ya que son las primeras etapas de la construcción.

pilotes de cimentación

Se trata de una serie de columnas construidas en el sitio o prefabricadas que se insertan en el suelo para transmitir las cargas a un nivel más bajo del subsuelo. El pilote es un cilindro largo hecho de un material fuerte, como el hormigón. Los pilotes se empujan hacia el suelo para que actúen como un soporte firme para las estructuras construidas sobre ellos.

Su trabajo es transferir las cargas de las estructuras a estratos duros, rocas o suelos con alta capacidad de carga. Los pilotes sostienen la estructura permaneciendo sólidamente colocados en el suelo. Como se colocan en el suelo, son más tolerantes a la erosión y la socavación; por lo que son ideales para las grandes construcciones.

Instalación de cimientos de pilotes

Los pilotes son colocados a nivel del sueño y luego se martillan o se clavan con un martinete a la profundidad requerida. Los martinetes son una maquinaria que mantiene el pilote vertical y lo clava en el suelo. Cualquier nivel de angulación en el pilote, puede reducir la resistencia de la estructura.

Los golpes se repiten levantando un peso pesado y dejándolo caer sobre ellos. Los pilotes deben martillarse en el suelo hasta que se alcance el punto de rechazo, que es el punto en el que ya no se puede clavar un pilote en el suelo debido a la resistencia del suelo.

El método de instalación es una consideración importante en la integridad estructural de los cimientos de pilotes. Este método es una opción ideal porque perturba menos el suelo de soporte alrededor del pilote y da como resultado la mayor capacidad de carga. Dado que cada pilote tiene una zona de influencia sobre el suelo que lo rodea, deben estar lo suficientemente separados entre sí para que las cargas se distribuyan uniformemente y no afecten la resistencia entre uno y otro.

Categorías de pilotes

Dependiendo de la función que tendrán las pilas de cimentación, se pueden clasificar en portantes, de fricción, de fricción y cojinetes, de rebozado, de guía y de lona. También se pueden clasificar según el tiempo de material con el que se fabrican: madera, hormigón, arena o acero.

Pilotes de apoyo

Son clavados en el suelo hasta que se alcanza un estrato duro y actúan como pilares para sostener la estructura. Permiten cargas verticales y transfieren la carga del edificio al estrato duro que se encuentra debajo.

Pilotes de fricción

Son utilizadas cuando hay un suelo blando debajo de la zona de construcción y no hay estratos duros disponibles donde pueden descansar los pilotes. Son más largas y las superficies están rugosas para aumentar el área de superficie que tiene contacto con el suelo con el objetivo de aumentar la resistencia a la fricción.

Hay dos tipos de resistencia a la fricción: la que hay en la superficie exterior del pilote y la del suelo en contacto.

Pilotes de rebozado

A diferencia de otros tipos, se colocan en el suelo con una inclinación para resistir cargas inclinadas. El ángulo de inclinación se determina por el tipo de suelo, material del pilote y la estructura que va a edificarse.

Pilotes de guía

Son utilizados en la formación de ataguías para proporcionar cimientos estables para la construcción bajo el agua, como en los puentes, puertos o construcciones que están en estratos marinos.

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