¿Qué es la base de pilotes? ¿Cuándo y dónde se usan los cimientos de pilotes?
Los cimientos de pilotes son cilindros largos que se extienden profundamente en el suelo para proporcionar una base estable para las estructuras cuando los cimientos poco profundos son inadecuados para resistir las fuerzas de vuelco, el asentamiento o el levantamiento. Hoy en día, los cimientos de pilotes o simplemente pilotes suelen estar hechos de acero y hormigón armado.
Los siguientes son algunos de los escenarios más comunes que requieren la aplicación de cimientos de pilotes:
Cuando el suelo subyacente es débil
Otros tipos de cimientos no son factibles debido al costo u otros factores
Cuando el nivel freático está cerca de la superficie del suelo y la excavación profunda no es práctica
El sitio tiene problemas de asentamiento debido a la licuefacción
La presencia de canales de aguas profundas cercanos que pueden causar filtraciones masivas
Hay posibilidades de socavación o erosión
Los cimientos masivos y la excavación profunda no son posibles debido a restricciones de espacio, como la presencia de estructuras cercanas
Cuando sea necesario contrarrestar las fuerzas de levantamiento debido al aumento del nivel freático u otras causas
Cuando sea necesario tomar medidas contra el vuelco y las fuerzas laterales, como en áreas con alta frecuencia de actividades sísmicas.
En casos de cargas pesadas y no uniformes que puedan causar asentamientos diferenciales
Reclamaciones
Cuando la estructura esté sujeta a un alto nivel de vibraciones, martillos u otros impactos
Clasificaciones de Pilotes de Cimentación
Los pilotes de cimentación se clasifican según su función, material y proceso de instalación.
I. Según Función o Uso:
Pilotes de pared. En esta aplicación, muchos pilotes individuales están interconectados para formar un muro que contrarresta la presión lateral y las fuerzas verticales mínimas. Los pilotes de pared o tablestacas se utilizan como retenedores de suelo suelto y, a veces, agua en muchas aplicaciones temporales y permanentes, como la construcción de ataguías, vías de agua, protección de costas, zanjas y más.
Pilotes portantes. Estos tipos de pilotes se utilizan para transferir cargas verticales desde la superestructura a través de estratos con poca capacidad de carga hasta una capa fuerte de suelo o roca. Los pilotes portantes tienen dos tipos según la forma en que transmiten la carga:
1. Pilotes que soportan los extremos: el extremo inferior del pilote descansa o se ancla en una capa fuerte de suelo o roca. Actúa exactamente como una columna.
2. Pilotes de fricción: desarrolla estabilidad a partir de la fricción creada entre toda la superficie del pilote contra el suelo circundante. El pelo de fricción es ideal para terrenos como arcilla dura.
Pilotes de mejora de suelos. Apilados a intervalos diseñados, aumentan la densidad y la capacidad de carga del suelo al comprimirse o compactarse mientras también actúan como un grupo de pilotes de fricción.
II. Según la materia:
Pilotes de hormigón armado. También llamados pilotes de hormigón, se fabrican mediante prefabricación o colada in situ. Los pilotes prefabricados se instalan hincándolos, mientras que los pilotes moldeados in situ se forman perforando un agujero y luego colocando hormigón fresco. Los pilotes de hormigón se utilizan como elementos de cimentación que soportan casi todo tipo de estructuras, especialmente en áreas donde la corrosión es segura o muy esperada. Los pilotes de hormigón macizo suelen tener una sección transversal circular y rectangular. Los pilotes de hormigón hueco o pilotes giratorios tienen forma de dona con paredes más delgadas.
Pilotes de acero. Las tuberías de acero pueden ser de acero en forma de I o huecas y se instalan hincándolas con martillos de impacto o de vibración. Los pilotes de tubería de acero, que son los más comunes, son fáciles de hincar y pueden usarse como pilotes permanentes en diámetros más pequeños y como cajón temporal o marco para diámetros grandes. Los pilotes de acero se prefieren como pilotes de apoyo debido a su capacidad para hincarse en estratos profundos debido a su pequeña sección transversal, lo que minimiza la resistencia del suelo. Otro factor es su soldabilidad para proporcionar extensiones más largas cuando sea necesario. Los tubos de acero se pueden conducir en extremos abiertos o cerrados.
Pilas de madera. Aunque están diseñados para soportar cargas mínimas y una vida útil más corta, los pilotes de madera son beneficiosos debido a su disponibilidad en áreas remotas y a su menor costo.
Pilotes mixtos. Esta es una aplicación que combina diferentes materiales para llegar a la pila más eficiente y económica que se adapta a las condiciones ambientales existentes. En este sistema, se consideran las superioridades e inferioridades de los diferentes materiales para utilizarlos estratégicamente con la máxima ventaja. A continuación se muestra un ejemplo:
1. Un pilote compuesto que consta de acero de sección en H o tubería de acero en la parte inferior y un pilote de hormigón en la parte superior. Esto sucede en situaciones en las que la longitud del pilote requerida para un anclaje adecuado es más larga que el pilote colado in situ más largo posible. Como solución, primero se puede hincar un pilote de acero en los estratos deseados y luego proceder con un pilote perforado moldeado in situ.
III. Según Proceso de Instalación
Pilote hincado. Los pilotes hincados también se denominan pilotes de "desplazamiento" porque el proceso de instalación desplaza una cantidad de suelo equivalente al volumen del pilote hincado. Los pilotes hincados ganan capacidad geotécnica de manera eficiente al desplazar el suelo alrededor del eje y compactar el suelo en la punta durante la instalación. El hincado de pilotes generalmente se realiza con martillos de impacto y vibratorios, pero en casos difíciles, se realiza con la ayuda de algunas técnicas como las siguientes:
1. Chorro de agua: implica la instalación de un dispositivo de chorro de agua en la base del pilote que suministra agua continua para reducir la fricción durante la operación de hincado del pilote.
2. Pre-barrena – emplea una barrena de vuelo continuo que penetra el suelo con anticipación para facilitar la entrada de la pila hincada.
3. Plantillas de hincado de pilotes: también llamadas mandriles, se utilizan como soporte y guía para pilotes para mantener la posición vertical y axial correcta en situaciones difíciles de hincado de pilotes.
Pila perforada. Estos tipos de pilotes se instalan perforando un agujero vertical en el suelo y luego rellenándolo con hormigón fresco. A través de la perforación, se extrae tierra para proporcionar espacio para instalar la pila, que también está etiquetada como pila de "reemplazo". Los pilotes perforados pueden ser de hormigón simple o armado. La instalación de pilotes perforados puede incluir la conducción de una tubería de acero temporal como marco para evitar la erosión y el taponamiento del orificio perforado. Este permanece en su lugar en la parte superior del hoyo hasta que se termina de colar el concreto. Los pilotes perforados se usan comúnmente en sistemas de cimentación que soportan cargas estructurales pesadas. También se prefieren en condiciones de suelo inestables y difíciles, como suelos cohesivos y agitados, y en sitios donde el espacio libre vertical es limitado y la vibración excesiva está prohibida.
Pila de tornillo. Los pilotes de tornillo son tipos de acero con una hélice cerca de la punta como mecanismo de autopenetración. Una pila de tornillo puede estar equipada con más hélices dependiendo de la condición del suelo. En general, cuantas más hélices se proporcionen, se espera una mayor resistencia a la extracción. Este tipo de pilote se usa ampliamente en vías férreas, obras viales y muchas otras industrias donde se requiere una instalación rápida y el anclaje no es necesariamente muy profundo.
Criterios para Seleccionar el Tipo Apropiado de Cimentación por Pilotes
La selección del tipo de pilote es un procedimiento complicado que implica la formulación, la validación del sitio y la optimización del diseño. Requiere un estudio meticuloso y una estrecha colaboración de la experiencia en ingeniería geotécnica y estructural. Hay muchos factores que influyen que deben ser considerados en este proceso, son los siguientes:
Aspectos generales
1. Presupuesto
2. Equipo disponible
3. Entorno o entorno (es decir, ciudad no residencial, urbana o congestionada)
Aspectos técnicos
1. Propiedades del suelo
2. Tipo y magnitud de las cargas superpuestas
3. Tipo de exposición (es decir, en alta mar, en tierra, estructura hidráulica)
4. Profundidad del suelo de carga
5. Profundidad del nivel del agua e intensidad del flujo de agua subterránea
Si bien los aspectos generales se pueden abordar en una breve discusión entre el cliente y el proveedor, los aspectos técnicos requieren tiempo y un examen analítico y técnico para consolidarlos. Esta parte crucial exige un extenso trabajo de investigación que involucra la construcción y exploración de pozos, recolección de muestras, series de análisis y pruebas de laboratorio, instalación de maquetas y cálculos múltiples.
ESC Group: Proveedor de Soluciones de Pilotaje
El trabajo de cimentación es un oficio altamente especializado. Es un ámbito de trabajo que debe hacerse bien la primera vez porque están en juego vidas humanas y una enorme inversión. Por esta razón, es muy recomendable buscar ayuda de expertos en este campo.
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