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Pilas de cimentación

Las pilas de cimentación son pilotes colocados en sitio, con o sin refuerzo de acero y que pueden tener pedestal o carecer del mismo. El diámetro promedio para las pilas de cimentación ronda los 750 mm (2.5 pies) o puede ser tan pequeño como 305 mm (1 pie).

La pila de cimentación tiene un agujero barrenado o excavado hasta el fondo de la cimentación, que posteriormente se llena con mezcla de concreto.

Existen muchas ventajas derivadas del uso de pilas de cimentación, al igual que existen diferentes tipos y formas de ser construidas. A continuación se describen generalidades importantes para diferentes tipos de cimentaciones.

Ventajas 

  • En lugar de un grupo de pilotes con cabezal, se puede usar una sola pila.
  • En suelos de arena densa y grava, resulta más práctica la pila de cimentación que el hincado de pilotes.
  • Pueden ser construidas antes de finalizar la nivelación.
  • El uso de pilas evita el daño al terreno por vibraciones.
  • No se produce movimiento lateral o levantamiento del terreno en suelos arcillosos, como en el caso de los pilotes hincados.
  • No produce contaminación por ruido durante la construcción.
  • Gran resistencia a cargas de tensión o levantamiento.
  • Permite la supervisión visual de la base de la cimentación.
  • Es un método económico si se compara con otros, debido a que el equipo de construcción es móvil.
  • Tienen altas resistencia a cargas laterales.

Tipos de pilas de cimentación 

La clasificación de las pilas de cimentación se puede realizar en base al diseño que utilizan para transferir la carga estructural al subsuelo.

Pila de cimentación recta: para este tipo de pilas, la resistencia a la carga aplicada puede desarrollarse en la punta y también como resultado de la fricción lateral en el perímetro de la pila y la interfaz con el suelo.

Pila de cimentación acampanada: su diseño es similar al de la pila recta, pero en el fondo contiene una campana que descansa sobre un suelo resistente. Para la mayoría de las pilas, la capacidad total de carga se asigna solamente a la carga en la punta, sin embargo puede ser considerada la resistencia por fricción.

Pila de cimentación recta o empotrada en roca: en su base, este tipo de pilas pueden extenderse hasta un estrato subyacente de roca. Su diseño puede considerar el esfuerzo cortante y el de carga desarrollados a lo largo del perímetro de la pila.

tipos de pilas de cimentación

Armado de pilas de cimentación

Existen diferentes procedimientos constructivos para las pilas, el método más común es en el que se realiza la perforación rotatoria. 

En seco: es especialmente útil para terrenos rocosos y suelos situados arriba del pilotes, en donde no ocurra desplome durante la perforación. Primero se excava para luego verter el concreto por el agujero cilíndrico, puede utilizarse jaula de refuerzo de barras de acero.

Con ademe: para suelos que se puedan derrumbar o con deformaciones excesivas al ser perforados. Primero se excava y se introduce lodo bentónico, hasta encontrar un estrato de suelo o roca impermeable para introducir el ademe. Posteriormente se retira el lodo con bomba y una perforadora más pequeña continua la excavación, se utiliza acero de refuerzo de ser necesario. 

Húmedo: es un método que también se conoce como «lodo de perforación», el cual se usa para mantener abierto el agujero durante la excavación. El lodo es utilizado durante toda la excavación, que luego es desplazado por el concreto, si es necesario se puede usar jaula de acero reforzado.

Diseño de pilas de cimentación

El diseño de pilas para cimentación va a estar directamente relacionado al tipo de terreno sobre el cual se cimentará. Debido a que existen parámetros considerados adecuados para el diseño sobre estratos blandos, medios o rocosos. 

El estudio de suelos es uno de los primeros requerimientos que se debe completar para llevar a cabo la estratificación del terreno y posterior diseño.

Para el diseño de pilas ordinarias (sin ademe), es preferible que exista una cantidad mínima de esfuerzo vertical de acero. Puede utilizarse jaula de refuerzo en la parte superior de la pila, lo que ayuda en el proceso constructivo. Sin embargo, si las pilas van a ser sometidas a cargas de tensión, el refuerzo debe estar presente en toda la longitud de la pila.

Por otro lado, el diseño de mezclas de concreto para pilas es similar al utilizado en otras estructuras de concreto. Con un revenimiento de un aproximado de 15 mm (6 pulg) y un tamaño máximo de agregados de aproximadamente 20 mm (75 pulg).

Capacidad de carga 

La mecánica de transferencia de carga de las pilas en el suelo es similar al que se da con el hincado de pilotes. El cálculo para obtener la capacidad de carga se realiza dependiendo del terreno (arenosos, arcillosos, rocosos, etc.)

Para cada tipo de suelo rigen parámetros de diseños, los cuales contemplan elementos específicos para el tipo de pila más adecuado.

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