Esquema de los cimientos de pilotes

Cualquier proyecto de construcción debe comenzar con la construcción de unos cimientos sólidos y duraderos. De todos los tipos de cimentación, los cimientos de pilotes son cruciales para las estructuras construidas sobre suelos inestables o poco firmes. Para garantizar la estabilidad y la seguridad, estos cimientos desplazan el peso del edificio a capas de suelo más profundas y estables.

Las cimentaciones de pilotes se componen de columnas largas y delgadas que pueden ser de acero, madera u hormigón. Estos pilotes se perforan o se introducen en la tierra hasta llegar a una capa de roca o suelo lo suficientemente resistente como para soportar el peso del edificio. Esta técnica es especialmente útil en situaciones en las que las cimentaciones superficiales convencionales resultan inadecuadas.

Es esencial comprender los distintos tipos de pilotes y técnicas de instalación a la hora de elegir la mejor cimentación para su proyecto. Cada tipo de pilote tiene ventajas y usos diferentes, como los pilotes de fricción que transfieren la carga mediante la resistencia superficial y los pilotes portantes que se apoyan en una capa de suelo resistente.

En este artículo examinaremos los distintos diseños y diagramas de cimentación por pilotes, esbozando sus partes constituyentes y principios funcionales. Al final, sabrá más sobre el diseño de los pilotes de cimentación y cómo contribuyen a la estabilidad de un edificio.

Tipos de cimentaciones sobre pilotes

El tipo de elementos de soporte separa los distintos tipos de cimentaciones sobre pilotes.

Se dividen en:

• Pilotes de cremallera. Se sumergen en el suelo hasta que aparece un contacto duro con capas densas. Tienen la mayor resistencia y capacidad de carga y se utilizan para los edificios y estructuras más pesados e importantes.
• Pilotes colgantes. No se apoyan en capas densas de suelo; se sostienen gracias a la fuerza de rozamiento de las paredes laterales de los troncos. La capacidad de carga depende de la longitud del pilote, t.e. de la profundidad de inmersión en el suelo. Se utilizan en casos en los que las capas densas son demasiado profundas. La desventaja de los pilotes colgantes es la capacidad de hundimiento repentino que se produce debido a cambios en las condiciones hidrogeológicas – cambios estacionales en los niveles de agua subterránea.

Los materiales vienen en montones:

• De madera. Apariencia tradicional, que apareció originalmente y actualmente prácticamente no se utiliza.
• Metal. Los pilotes utilizan segmentos de carriles, canales, lóbulos, etc.D. Las muestras fabricadas especialmente son sólo pilotes de tornillo. Los pilotes metálicos tienen una ventaja importante: son plásticos, lo que les permite responder con flexibilidad a las cargas laterales de la fusión helada o a los movimientos del suelo. La desventaja de los pilotes metálicos es su tendencia a la corrosión, principalmente a su variedad electroquímica. Por ello, la vida útil de los pilotes metálicos es relativamente baja: hasta 75 años (de media, 40-50).
• Hormigón armado. Estos pilotes se utilizan en las estructuras de soporte más críticas. Pueden fabricarse en empresas especializadas o colarse directamente en la obra. La vida útil de los pilotes de hormigón armado alcanza los 150 años, lo que determina la preferencia de este tipo entre los constructores.

Por tipo de hincado:

• Conductores. Básicamente, se utilizan pilotes de hormigón armado con armadura pretensada. Son capaces de soportar cargas máximas y tienen la mayor capacidad de carga. Los elementos de hinca metálicos se utilizan con mucha menos frecuencia.
• Apisonados (o perforados). Fabricados directamente in situ rellenando con hormigón líquido pozos previamente perforados y reforzados. Al utilizar esta tecnología, se reduce considerablemente la necesidad de transporte y de operaciones de carga y descarga; no es necesario utilizar equipos de hincado de pilotes. Esto ha hecho que los pilotes perforados sean los preferidos entre los promotores individuales.
• De tornillo. Se trata de un tipo distinto de pilotes que se clavan en el suelo mediante el principio del tornillo. Pueden sumergirse y extraerse tanto mecánica como manualmente. Una característica especial de los pilotes helicoidales es que no es necesario planificar el emplazamiento ni realizar trabajos de excavación en general. Además, es posible construir en pendientes o pliegues del terreno. Inconveniente: corrosión que destruye el metal.

Las cimentaciones sobre pilotes pueden diseñarse

• Pilote-grilla.
• Hinca de pilotes.
• Pilote-cinta.
• Pilote-losa.

Algunas fuentes combinan los tipos de pilotes-cinta y pilotes-grilla en un solo grupo porque en realidad no difieren entre sí. Algunos expertos, sin embargo, creen que hay una diferencia fundamental entre ambos en la forma de distribuir las cargas: mientras que el enrejado se apoya sólo sobre pilotes, la cinta se coloca sobre el suelo.

Tipos de tubos metálicos

Los pilotes de tornillo están hechos de tubos metálicos con un grosor de pared mínimo de 4 mm que tienen cuchillas cortantes en forma de espiral y una punta afilada fundida o soldada.

El proceso de hincado de los pilotes de tornillo es esencialmente el mismo que el de atornillar un tornillo autorroscante: las cuchillas aprietan progresivamente el barril después de que la punta se clava en el suelo y el barril gira.

Se cree que se pueden sumergir manualmente sólo con fuerza muscular.

Esto es cierto, pero sólo hasta cierto punto. Por ejemplo, es casi imposible cargar manualmente los pilotes de tornillo más comunes, que tienen un diámetro de 108 mm.

Los expertos desaconsejan hincar pilotes manualmente, ni siquiera los más pequeños.

El suelo que rodea el tronco y las palas se debilita considerablemente por la distribución desigual de las fuerzas y las vibraciones del eje, lo que disminuye la capacidad portante del soporte.

Los pilotes de tornillo presentan diversos diseños con características únicas.

• Tipo de punta – soldada o fundida.
• Número de palas: una, dos o tres.
• Con o sin capa protectora de galvanización.

La pintura de los pilotes atornillados no puede considerarse una capa protectora, ya que se elimina por completo al sumergirlos. Una capa galvanizada es el único tipo de protección que funciona bien. Es aconsejable buscar opciones alternativas si no es accesible.

También hay variaciones en la relación entre los diámetros del tronco y de las palas. Los grandes diámetros se utilizan para proporcionar una gran superficie de apoyo a los suelos sueltos y blandos.

Los pilotes de tipo tornillo de varias vueltas se utilizan para suelos rocosos o clásticos; sin embargo, no deben utilizarse para construcciones individuales. Además, hay montículos para la inmersión en permafrost.

Al estar sumergidas en el pozo de ataque, carecen de punta puntiaguda y el diámetro de su hoja es relativamente pequeño, inferior al 1.5 veces la del tronco.

Estructura de base

Independientemente del tipo de pilotes, la disposición de una cimentación por pilotes es casi siempre la misma.

La cimentación se compone de:

• Elementos de soporte (pilotes): varillas verticales que descansan sobre capas profundas y densas de tierra o que se mantienen inmóviles gracias a la fuerza de fricción.
• Grillage – un cinturón de correas sobre el que se instalan las paredes de la casa.
• Zunchado – se utiliza además del emparrillado en pilotes metálicos (de tornillo) para conectar todos los troncos en un único sistema y aumentar la rigidez y resistencia del campo de pilotes.

Una vez que los pilotes están bien sumergidos en el suelo, se recorta su parte superior para crear un plano horizontal uniforme en todo el terreno. A continuación, se les colocan tapas únicas con plataformas de montaje -cabezas sobre las que se monta una correa de flejado de metal o madera-.

En lugar de utilizar encepados, se monta un encofrado y se funde una banda monolítica con un cinturón blindado que se fija rígidamente al marco del pilote para las rejillas de hormigón armado. Garantizar la conexión más sólida y rígida entre la rejilla y todos los pilotes es la tarea principal, combinando componentes separados en un único sistema.

Esto permitirá que el peso de la casa sea soportado por la parrilla y se disperse por todos los apoyos, transfiriendo la carga a las capas sólidas del suelo.

Diseño de pilotes atornillados

Los fragmentos de tubos metálicos con un grosor de pared de al menos 4 mm se conocen como pilotes de tornillo.

Listo, vienen en una gama de longitudes de 1.De 5 m a 5 m (o más). Una cuchilla de corte en forma de espiral se fija a una de las puntas cónicas del tubo por un lado.

En su forma acabada, las puntas pueden soldarse al tubo o fundirse, formando una sola unidad con la pala. Además, hay pétalos unidos cortados del mismo tubo que se han soldado en puntas. En este caso, las cuchillas se sueldan por separado.

Para suelos más densos con inclusiones sólidas, se utilizan puntas de fundición.

Dado que las puntas soldadas pueden colapsar y causar daños al pilote cuando se sumergen en capas densas, suelen utilizarse en suelos relativamente blandos.

En la parte superior del pilote hay un agujero tecnológico que puede utilizarse para la inmersión, y en él se enrosca una palanca.

Se cubre con secciones de tubo, que hacen girar la pila como largas palancas. Mientras otros giran el tronco y lo sumergen en el suelo, una persona debe permanecer junto al tronco y ajustar su posición.

La maquinaria de construcción permite una instalación mucho más rápida, precisa y casi sin errores.

Es crucial crear de antemano un diagrama de hincado que muestre el procedimiento de instalación de los pilotes en orden.

De lo contrario, podría darse el caso de que el equipo pudiera alcanzar los soportes internos pero no los externos.

No es aceptable invertir el pilote durante la instalación. Además, no está permitido sumergir el pilote en el mismo agujero donde se acaba de retirar un soporte anterior. El suelo pierde densidad y tarda en recuperarse debido a lo mucho que lo aflojan las cuchillas.

Qué rejillas existen

Existen tres categorías principales de rejillas:

• Madera. Se utiliza un tamaño de madera de 150: 200 mm o 200: 200 mm. A veces, en lugar de una viga maciza, se utiliza un paquete de tablas canteadas de 50 mm de grosor y 200 mm de ancho. Esta opción elimina la formación de grietas profundas y la torsión con tornillo, habitual en este material. Las vigas se colocan sobre las cabezas y se fijan con escaleras y tornillos. Se conectan entre sí en medio árbol con un forro de yute.
• Metal. Se coloca una viga en I, un carril o un ángulo en la cabeza y se unen firmemente entre sí mediante soldadura con fijación adicional con conexiones roscadas. No se utilizan cabezales para las barras de canal; los productos laminados se colocan con el estante hacia arriba directamente sobre la parte superior de los tubos metálicos (pilotes de tornillo).
• Hormigón armado. Es un análogo casi completo de una cimentación en franjas poco profundas, sólo que no se instala en una zanja apoyada en el suelo, sino punto por punto en la parte superior de los pilotes. Al mismo tiempo, la cinta se funde con una conexión rígida entre la armadura y los marcos de los pilotes, lo que convierte a todos los elementos en una única colada de hormigón. La parrilla de hormigón armado es capaz de soportar cargas máximas, no se pudre y no se corroe, lo que garantiza una larga vida útil.

Dado que una cimentación sobre pilotes desplaza el peso de la estructura a capas de suelo más profundas y estables, es un componente esencial de la construcción, sobre todo para edificios en terrenos blandos o inestables. Los tipos, ventajas y técnicas habituales de instalación de las cimentaciones sobre pilotes se tratarán en el tutorial de este artículo. Para ayudarle a visualizar cómo funcionan las cimentaciones de pilotes, también le proporcionaremos un diagrama comprensible, para que esté preparado para cualquier proyecto de construcción que emprenda.

En qué consiste?

El emparrillado, aunque no se limita al hormigón armado, es una cinta que se asemeja a la cinta tradicional. Su ubicación repite por completo la configuración de la cinta, situándose debajo de los muros de carga internos y externos alrededor del perímetro del campo de pilotes.

Ocasionalmente se emplean estructuras de emparrillado poco profundas y enterradas; en estos casos, sin embargo, se está hablando de una cimentación de cinta de pilotes.

El emparrillado clásico se caracteriza por su colocación sobre pilotes a una altura por encima del suelo.

Esto evita que la nieve o el agua de deshielo entren en contacto con la piel y permite el acceso a las estructuras para su mantenimiento e inspección.

Breve descripción de la tecnología de instalación

Los pasos son los siguientes:

1. Preparación del terreno. Se retiran las plantas y objetos sobrantes, se planifica el emplazamiento, si es necesario.
2. Marcado. Utilizando estacas, se marcan los centros de los pozos. Es necesario mantener la exactitud y precisión de las medidas, comprobar la correspondencia de las diagonales.
3. Perforación de los pozos. Los pozos se perforan hasta una profundidad determinada (o posible), y si es necesario, se realiza una expansión – el talón.
4. Se introducen los manguitos en la cavidad– trozos de tubos de plástico, tela asfáltica enrollada en forma de tubo. Servirán como una especie de encofrado que impide que el agua salga del hormigón hacia el suelo circundante.
5. Las jaulas de refuerzo se montan y se bajan a los pozos. Su longitud debe ser tal que quede suficiente para su posterior conexión con el cinturón blindado del emparrillado.
6. Vertido del hormigón en los pozos. Se bayonetea con cuidado, eliminando las burbujas de aire. Después de esto, los pilotes se mantienen hasta su completo endurecimiento (28 días).
7. Mientras se seca el hormigón, se montan el encofrado y la jaula de armadura para el emparrillado. El procedimiento es prácticamente el mismo que el método de construcción de una cimentación en tiras.
8. Cuando se presenta la oportunidad, se vierte el emparrillado. El hormigón se bayoneta, eliminando el aire, luego se cubre con polietileno y se mantiene durante 28 días. El encofrado puede retirarse 10 días después del vertido.

Se puede seguir construyendo una vez que la cinta se haya solidificado por completo.

Vídeo útil

Puede familiarizarse con la disposición de una cimentación por pilotes en sección:

Componente del diagrama	Descripción
Tapa del pilote	La parte superior de la cimentación, que distribuye la carga de la estructura a los pilotes.
Fuste del pilote	La parte larga y delgada del pilote que transfiere la carga a través de las capas débiles del suelo a capas más profundas y resistentes.
Suelo	La superficie de la tierra donde se instala la cimentación por pilotes.
Capa portante	La capa fuerte y profunda de suelo o roca que soporta el extremo del pilote.
Refuerzo	Barras de acero o malla colocadas en el interior del pilote para aumentar su resistencia y durabilidad.
Hormigón	El material utilizado para formar el pilote, que proporciona integridad estructural y capacidad de carga.
Carga	El peso o la fuerza ejercida por la estructura sobre la cimentación sobre pilotes.

Cualquiera que trabaje en proyectos de construcción o renovación debe estar familiarizado con el diagrama de cimentación por pilotes. Estos cimientos garantizan la estabilidad y longevidad de las estructuras construidas en suelos inestables o poco firmes.

Hay varias variedades de cimentaciones sobre pilotes, y cada una es adecuada para un conjunto particular de parámetros del suelo y necesidades estructurales. Elegir la correcta puede tener un gran impacto en la longevidad y seguridad de un edificio. Puede elegir sabiamente para sus proyectos de construcción si examina los diagramas y comprende las ideas que subyacen a las cimentaciones sobre pilotes.

Si pone en práctica estos conocimientos, podrá garantizar que sus proyectos cumplen las normas de seguridad y, al mismo tiempo, realizar un trabajo de mayor calidad. Conocer los fundamentos de la cimentación sobre pilotes le ayudará a sentirse más seguro y equipado para afrontar los retos de la construcción, tanto si trabaja como constructor profesional como si es un aficionado al bricolaje.

Recordemos que tener unos cimientos fuertes es esencial para el éxito de la construcción. Los beneficios a largo plazo incluyen unos cimientos sólidos y seguros para cualquier estructura que construya si se toma el tiempo necesario para comprender y aplicar correctamente las cimentaciones sobre pilotes.

Vídeo sobre el tema

Construcción de una cimentación con pilotes utilizando el método de la barrena hueca "Gidrospetsstroymontazh" #1

Instalación de cimentaciones sobre pilotes

CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES SOBRE PILOTES