Cimentaciones con pilotes

Las cimentaciones con pilotes se usan para la edificación de estructuras seguras, en aquellos casos en donde los requerimientos del terreno y capacidad de carga así lo demanden.

Los pilotes pueden clasificarse en relación al material con que son elaborados o a la función que desempeñan para la estructura. Son una excelente opción para dar estabilidad a las estructuras que soportan.

¿Qué son las cimentaciones con pilotes?

Son cimentaciones profundas, más costosas que las cimentaciones superficiales que se usan para garantizar la seguridad estructural. Los pilotes pueden ser elaborados de materiales como el acero, concreto o madera.

Algunas condiciones del terreno, para las cuales se hace necesario el empleo de pilotes:

• En suelos altamente compresibles y débiles para soportar la carga que transmite la estructura, para ello se emplean pilotes que transmitan carga al lecho rocoso o una capa dura.
• Cuando existan fuerzas horizontales, como en el caso de retención de tierra y cimentaciones de gran altura. Las cimentaciones con pilotes pueden resistir por flexión mientras soportan aún la carga vertical.
• En suelos expansivos y colapsables que se hinchan y contraen conforme el contenido de agua crece y decrece, cuya presión por expansión puede ser considerable. Una disminución repentina de la relación de vacíos del suelo induce grandes asentamientos de las estructuras soportadas por cimentaciones superficiales.
• Para resistir la fuerza de levantamiento, como en el caso de torres de transmisión, plataformas fuera de la costa o losas de sótano por debajo del nivel freático.

El diseño y análisis de las cimentaciones con pilotes, más que un comportamiento teórico predecible es considerado un «arte». Debido a que numerosas investigaciones en el pasado han tratado de predecir el comportamiento y la capacidad de carga de pilotes en suelos granulares y cohesivos, aún no existen lineamientos claros.

Tipos de cimentaciones con pilotes

El tipo de pilote que se usa en una cimentación va a depender del tipo de carga que debe soportar, de las condiciones del subsuelo y de la posición del nivel freático.

Pilotes de acero

Pueden ser tubos o perfiles H laminados, las vigas de acero de patín ancho con sección I también pueden ser usados como pilotes. Aunque los perfiles H son más usados debido a que los espesores de sus almas y patines son iguales.

Los perfiles de acero pueden ser empalmados mediante soldadura o remaches. Cuando las condiciones de hincado son difíciles (a través de grava densa, lutitas y roca blanda), se pueden adaptar puntas o zapatas de hincado.

Ventajas: son de fácil manejo, resisten altos esfuerzos de hincado, pueden penetrar estratos duros y tienen una alta capacidad de carga.

Desventajas: pueden ser costos, ruidosos al hincarse, susceptibles a corrosión, pueden dañarse durante el hincado.

Pilotes de concreto

Precolados (pueden ser preesforzados)

Pueden ser cuadrados u octogonales, son colados a las longitudes requeridas y curados antes de transportarse a sitio.

Este tipo de pilotes puede ser sometido a un hincado de alto impacto, resisten la corrosión y pueden combinarse fácilmente con estructuras de concreto. Tienen la gran desventaja de ser difíciles de cortar a medida y su transporte es algo complicado.

Colocados en sitio

Este tipo de pilotes se construye perforando un agujero en el terreno y llenándolo de concreto, pueden ser pilotes ademados o no ademados. En ambos casos se perfora y se coloca un tubo que sirve como molde de concreto, en el caso de los pilotes no ademados el tubo se retira gradualmente. Este tipo de pilotes puede tener pedestal o no tenerlo.

Son pilotes económicos, pero difíciles de empalmar después del fraguado y el vertido del concreto debe hacerse cuidadosamente para no crear vacíos.

Pilotes de madera

Los pilotes de madera provienen de troncos de árboles cuyas ramas y corteza fueron cuidadosamente recortados con longitudes entre los 10 y 20 metros. Podemos encontrar pilotes de madera tipo A (soportan cargas pesadas), pilotes tipo B (soportan cargas medianas) y los tipo C (trabajos provisionales de construcción).

Este tipo de pilotes no resiste altos esfuerzos al hincarse, por lo tanto debe protegerse en su base y punta para evitar daños. Las fibras de madera pueden sufrir astillamiento por el impacto del martillo durante el hincado.

Pilotes compuestos

Están hechos de diferentes materiales, como por ejemplo de acero y concreto o madera y concreto. En el caso de los pilotes acero-concreto, es usado cuando la longitud del pilote exceda la capacidad de carga de los pilotes simples de concreto colados en sitio. 

Este tipo de pilotes nos son muy usados, debido a que la formación de juntas apropiadas entre dos materiales diferentes suele ser difícil.

Cimentaciones con pilotes por longitud

Tipos de pilotes que usan mecanismo de transferencia de carga:

De punta: se usan cuando la capacidad última de los pilotes depende por completo de la capacidad de carga del material subyacente.

Pilotes de fricción: se usan cuando no se tiene un estrato de roca o material duro a una profundidad razonable.

Pilotes de compactación: son pilotes que se hincan en suelos granulares para lograr una compactación apropiada del suelo cercano a la superficie del terreno.

Instalaciones de pilotes de cimentación

La mayoría de las veces se emplean martillos o hincadores vibratorios, también pueden ser insertados por chorro de agua a gran presión o barrenado parcial.

Los martillos empleados para el hincado de pilotes, pueden ser de caída libre, de aire o vapor de acción simple, de aire o vapor de acción doble y martillo Diesel.