CIMENTACION POR PILOTES
POR:ING.EMMANUEL CASTILLO SALZAR DE LA UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO
En ocasiones, cuando comenzamos a realizar la excavación para la ejecución de obra, podemos encontrarnos diversas dificultades para encontrar el estrato resistente o firme donde queremos cimentar. O simplemente se nos presenta la necesidad de apoyar una carga aislada sobre un terreno sin firme, o difícilmente accesible por métodos habituales.
Los cimientos, a fin de distribuir la carga, pueden extenderse horizontalmente, pero también pueden desarrollarse verticalmente hasta alcanzar estratos más bajos capaces de soportarla. En estos casos se recurre a la solución de cimentación profunda, que se constituye por medio de muros verticales profundos de hormigón, los muros pantalla o bien a base de pilares hincados o perforados en el terreno, denominados pilotes.
Un pilote es un soporte, normalmente de hormigón armado, de una gran longitud en relación a su sección transversal, que puede hincarse o construirse “in situ” en una cavidad abierta en el terreno. Los pilotes son columnas esbeltas con capacidad para soportar y transmitir cargas a estratos más resistentes o de roca, o por rozamiento en el fuste. Por lo general, su diámetro o lado no es mayor de 60 cms. Constituye un sistema constructivo de cimentación profunda al que denominaremos cimentación por pilotaje. Los pilotes son necesarios cuando la capa superficial o suelo portante no es capaz de resistir el peso del edificio o bien cuando esta se encuentra a gran profundidad; también cuando el terreno esta lleno de agua y ello dificulta los trabajos de excavación. Con la construcción de pilotes se evitan edificaciones costosas y volúmenes grandes de cimentación.
Los pilotes pueden alcanzar profundidades superiores a los 40 mts teniendo una sección transversal de 2–4 mts, pudiendo gravitar sobre ellos una carga de 2000 t. Los pilotes deben recibir fuerzas longitudinales de compresión, ya que las cargas por flexión producen deformaciones mayores con alto grado de peligrosidad; sin embargo, en ocasiones deberan tomarse en cuenta otras solicitaciones de cargas horizontales como viento y sismo. Una excentricidad por pequeña que sea provoca cambios importantes en los esfuerzos de los pilotes. La capacidad de estos para soportar las cargas dependerá de la resistencia desarrollada entre ellos y el subsuelo. De acuerdo con su función de trabajo, los tipos de pilotes son:
Pilotes apoyados en manto resistente.
Pilotes trabajando por fricción del fuste con el suelo.
Una combinación de ambos, es decir, por apoyo directo en la capa resistente y por rozamiento sobre una parte de su longitud empotrada.
Los pilotes deberán agruparse abajo y alrededor de cada elemento de carga, procurando obtener siempre un apoyo que sea lo más rígido posible. No se aconseja apoyar el elemento de carga solo sobre uno de los pilotes, ya que durante su hincado podrá quedar desplazado de su posición original y ocasionar una flexión por excentricidad de la carga.
Asimismo, los pilotes se pueden distribuir en una zapata cuadrada, rectangular, circular, hexagonal, etc., de tal manera que coincida la resultante de cargas con la de los pilotes, permitiendo que entre ellos se encuentre una separación no menor de 1.25 m o tres diámetros entre sus centros.
La capacidad de carga de un pilote se reduce cuando este trabaja en un conjunto de pilotes; además, esta sujeto a cargas excéntricas y, quizás, a fuerzas de levantamiento que producen deformaciones indeseables. Este es un detalle que siempre debe tenerse presente, así como la separacion entre los pilotes para evitar la influencia de tensiones entre ellos.
Los bulbos de presion se sobreponen cuando los pilotes se colocan muy juntos, causando fatigas excesivas y hundimientos en el terreno.
Los procedimientos que se emplean para el hincado de pilotes, por lo general, son cinco:
- Con martinete o martillo de vapor Accion sencilla
Accion reciproca
Por chorro de agua
Hidráulico
Barrenando el terreno
Excavando a mano
Los pilotes pueden tener gran diversidad de formas, longitud, union en sus tramos y procedimientos de hincado; asimismo, los hallamos de seccion circular, cuadrada, hexagonal, octagonal, etc.
La perforación que tienen los pilotes a lo largo de sus tramos sirve para saber, con seguridad, si este se conservara o no vertical a la hora del hincado; ademas, el orificio central sirve para colocar un refuerzo de acero capaz de absorber esfuerzos de flexion, tensión y cortante.
Los pilotes que se usan mas son los prefabricados de concreto, los de concreto armado, los de concreto comprimido, los de acero, los presforzados, y en menor proporcion, los de madera.
Todos ellos pueden hincarse desde una profundidad de 3 a 40 m; en caso de requerirse una profundidad mayor, se pueden formar con tramos de 1 m o de mayor longitud que al soldarse quedan como pilotes de una sola pieza.
La capacidad de carga de un pilote depende de muchos factores, como propiedades del suelo, peso del martillo, frecuencia de los golpe, nivel freático, etc, de tal manera que es difícil determinar su capacidad portante si antes no se hace una prueba de carga. Dicha prueba consiste en cargarle al pilote un peso conocido que determine su capacidad y su asentamiento en el suelo.
La eficacia de un pilote depende de:
El rozamiento y la adherencia entre el suelo y el fuste del pilote.
La resistencia por punta, en el caso de transmitir compresiones. Ante posibles esfuerzos de tracción, se puede ensanchar la parte inferior del pilote, de forma que trabaje el suelo superior.
La combinación de las dos anteriores.
El empleo de cimentaciones mediante pilotaje esta indicado en los siguientes casos:
Cuando la carga transmitida por las estructuras no puede ser distribuida en el terreno de forma uniforme mediante el empleo de sistemas de cimentación directa como zapatas o losas.
Cuando el nivel del firme no puede ser alcanzado de forma sencilla o se encuentra a gran pofundidad.
Cuando los estratos superiores del terreno son poco consistentes hasta cotas profundas, contienen gran cantidad de agua o bien se necesita cimentar por debajo del nivel freático.
Cuando se prevea que los estratos inmediatos a la superficie de cimentación pueden determinar asientos imprevisibles de cierta importancia.
Si se quiere reducir o limitar los posibles asientos de la edificación.
En presencia de grandes cargas y concentradas.
Si las distintas capas superficiales de los terrenos pueden sufrir variaciones estacionales como hinchamientos, retracciones, etc.
En edificaciones sobre el agua.
Cimentación por pilas o cilindros:
Se le llaman pilas a los elementos
ESTRIBOS
PEDESTAL
PLANTILLA
0.15
BLOCK DE CONCRETO #6
EMBOQUILLADO EN AMBOS LADOS
N.N.T.
FIRME DE CONCRETO CON MALLA ELECTROSOLDADA.
MATERIAL INERTE INALTERADO
1.20
0.20
ANCHO DE SUSTENTACION
