Pilas de Cimentacion

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Las pilas de cimentación son todos aquellos elementos de cimentación profunda con secciones más amplias que de los llamados pilotes. Éstos también se enfocan en mover hacia el subsuelo, cargas que provienen de una estructura y de la misma cimentación con la finalidad de obtener la estabilidad del conjunto.

Es un método que consiste en realizar una perforación en el suelo, y una vez terminada, se coloca un armado de pilas en su interior para luego ser rellenado por concreto.

USOS Estas pilas se utilizan generalmente en obras de construcción, cuando las cargas de una gran estructura son muy grandes o cuando el suelo es blando o arcilloso.

Se deberá de tomar en cuenta que las cargas transmitidas por el edificio, no se pueden distribuir correctamente en una cimentación superficial sobrepasando su capacidad de soporte del suelo. Puede suceder que los estratos inmediatos a los cimientos, originen asientos imprevistos por ende, ocasiona que el suelo resistente se encuentre a cierta profundidad; este puede ser el caso de edificios que se apoyan en terrenos de baja calidad.

Es importante decir que existen dos significados acerca del concepto pilas de cimentación, y depende de los siguiente:

1. Una pila de cimentación es un elemento estructural subterráneo que tiene por función, transmitir la carga a un estrato capaz de soportarla, sin riesgo de que fallos ni riesgo de asentamiento excesivo. Por otro lado, la relación que guarda con la profundidad de la cimentación al ancho de la base de las pilas, es normalmente mayor a cuatro.

2. Una pila de cimentación es un apoyo. Por lo general, suele ser de concreto para la superestructura de un puente. Generalmente, la pila resalta de la superficie del terreno, y es común que se prolongue a través de una masa de agua hasta un nivel superior al de las aguas máximas. Entonces, a partir de esta definición se puede considerar a este tipo de pila, como una estructura que a su vez debe estar apoyada en una cimentación correcta.

Para evitar toda clase de confusión, se utilizará la estructura de la pila para colocarla en la parte que queda hacia arriba de la cimentación. La base de esa estructura puede descansar directamente en un estrato firme, o puede estar apoyada en pilotes, o sobre varias pilas de cimentación, como ya se explicó.

CARACTERÍSTICAS

Estas pilas se fabrican directamente en el subsuelo, por lo tanto se les conoce como elementos fabricados in situ.
Para su creación, estas pilas se fabrican de concreto armado
Para esto se requieren ciertas características cómo:

• Características de los estratos del subsuelo
• Condiciones del agua subterránea

Esto ayudará a definir el material y resistencia que deberá emplearse para la fabricación de las pilas.

De entre todas las secciones, la ocupada con mayor frecuencia es la circular. Su diámetro no debe de ser menor a 60cm teniendo la posibilidad de obtener un diámetro hasta de 300cm.

En las pilas de cimentación, existe un tipo de pilas que están diseñadas con secciones rectangulares: “T” y “H”.

VENTAJAS

 Pueden resistir cargas axiales superiores a las 500 t.
 Pueden construirse bajo el nivel freático
 Soportan cargas horizontales e inclinadas, con buena resistencia a flexión
 Su construcción no afecta los edificios circundantes, pues no se producen vibraciones por lo cual se pueden ubicar próximas a linderos
 El lapso de servicio es prácticamente ilimitado, aun en medios agresivos, tal como ocurre con las construcciones costeras, o en pilas de puentes sobre ríos
 Transfieren las cargas a estratos profundos, lo cual es especialmente ventajoso cuando existe el peligro de socavación por las corrientes fluviales y marítimas, o las mareas
 Pueden construirse sin cabezales, o con cabezales de reducidas dimensiones

CLASIFICACIÓN

Las dimensiones que deben tener van de los 50 cms. hasta 300cms. Con una profundidad de hasta 60 mts.

 COLADAS EN SECO

• De fuste recto
• Con ampliación en la base
• Con ademe metálico
• Selladas
• Ademada con lodo betonítico
• Ademada con polímeros
• Con ademe metálico

 PARA MEJORAMIENTO DE SUELOS

• De mortero
• De grava

Diferencias

La principales diferencias entre pilotes y pilas de cimentación son:

• El tamaño
• El método de construcción
• Los pilotes se introducen en el terreno por medio de golpes mientras que las pilas se cuelan en el terreno

FUNCIONES

Las pilas de cimentación funcionan de manera muy similar a los pilotes, con la gran diferencia que éstas trabajan por punta, un ejemplo puede ser cuando descansan en piedra dura, y solo se toma en cuenta su resistencia por punta, haciendo caso omiso a su resistencia por fricción lateral.

Pero cuando se trata de un suelo del tipo homogéneo y con gran profundidad, al paso de los años su resistencia a la fricción, logra magnitudes importantes.

TIPOS

Los tipos de pilas de cimentación son:

• Pila de desplazamiento con azuche. Por lo general, este tipo de pila es usada a poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras (estrato firme) de terreno, después de cruzar capas blandas. Se utiliza también como pila trabajando por fuste y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares con alguna consistencia.

• Pila de extracción con entubación recuperable. Para este tipo de pila se desarrolla un excavado de terreno utilizando un tubo metálico a modo de encofrado, que evita algún derrumbe dentro de la excavación. Tras haber completado el vaciado de concreto en la pila, se va retirando gradualmente el molde. Esta se ocupa a poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También es posible como pila trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, dócil y homogénea.

• Pila de desplazamiento con tapón de gravas. Es usada como pila a través de un fuste en terrenos granulares con compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.

• Pila de extracción con camisa perdida. Para este tipo de pila se desarrolla el mismo sistema del tipo in situ de extracción con entubación recuperable, la diferencia se encuentra en que la camisa metálica no se extrae, sino que queda pegada en la pila. Se ocupa trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y siempre que se crucen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo de agua y en algunos casos con capas de terreno coherente blando; cuando existan capas agresivas de concreto fresco. La camisa se utiliza para cubrir un tramo de las pilas expuestas a la acción de un terreno agresivo al concreto fresco o a un flujo de agua.

• Pila perforado sin entubación con lodos tixotrópicos. Se le considera como una pila de extracción por la estabilidad de las cimentaciones. De acuerdo con uno de sus usos, una pila es un miembro estructural subterráneo que tiene la función que cumple una zapata, es decir, transmitir la carga a un estrato capaz de soportarla, sin peligro de que falle ni de que sufra un asentamiento excesivo. Se ocupa como pila trabajando por punta, apoyado en roca o capas rígidas de terreno. Al cruzarse por las capas blandas, deberá mantenerse sin desprendimientos por efecto de los lodos.

• Pila barrenado sin entubación. Usada como pila trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro. También trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente homogénea o coherente de consistencia media en el que no se generen desprendimientos de las paredes.

• Pila barrenado y vaciado por tubo central de barrena. Usualmente se utiliza como pila trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno. También como pila trabajando por fuste y punta en terrenos de compactación regular o consistencia media, en suelos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia. Estamos hablando de pilas por desplazamiento de las tierras a través de una barrena continua. Luego, se implementa concreto por bombeo por medio del tubo central existente en el interior de la barrena. Este método resulta eficiente para suelos blandos e inestables y con presencia de agua. La estructura se introduce una vez perforado y al haber rellenado la pila de concreto.

Proceso de construcción de pilas de cimentación

1. El procedimiento de construcción para este tipo de pilas es similar a los de los pilotes.
2. El método consiste en excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos
3. Excavar hasta los lugares subterráneos donde el suelo lo permita sin derrumbarse
4. Al llegar a la profundidad necesaria o se toca el punto de estrato cohesivo, se debe detener la excavación e insertarse el tubo llamado camisa (o ademe)
5. Este tubo otorga la capacidad de seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación
6. Se deberá introducir el refuerzo
7. Se deberá colar el concreto retirando la camisa