Cuáles son los 3 Tipos de Cimentaciones Profundas

Tipos de Cimentaciones Profundas. ¿Qué son los pilotes de cimentación y qué tipos existen? Las cimentaciones profundas son elementos estructurales que transmiten las cargas de una estructura a capas de suelo más profundas y con mayor capacidad portante. Se utilizan cuando las cimentaciones superficiales no son suficientes para soportar la carga o cuando el suelo superficial es demasiado débil.

Cimentación profunda: Cimentación que transmite las cargas de la estructura a capas del terreno a una profundidad mayor a 3.00 m, o a una profundidad mayor a la anchura de la cimentación.» (RNE, Artículo 104)

¿Qué son los Pilotes?

Los pilotes son componentes estructurales con forma de columna que facilitan la transferencia de las cargas de una estructura a capas de suelo más firmes cuando las capas superficiales no son adecuadas.

Al introducir el pilote en el suelo, se pueden desplazar las cargas de la estructura a capas de suelo más firmes. Los métodos más comunes para introducir los pilotes incluyen la vibración, la perforación o la presión hidráulica.

Existen varios tipos de pilotes en función de su forma, tamaño o método de instalación. Cada cual tiene sus características y ventajas propias, la elección de un tipo u otro de pilote depende de las condiciones del terreno y sus necesidades.

Tipos de Cimentaciones Profundas o Cimentación Profunda

El uso de pilotes es una de las técnicas más antiguas del hombre para superar las dificultades de la cimentación de estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentación más común en los edificios eran zapatas continuas, y solo si el terreno era incapaz de soportar las presiones que ejercían las zapatas, se usaban pilotes. El diseño de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la divina providencia.

En sus inicios, los pilotes eran todos de madera por su abundancia y su fácil maniobrabilidad, así que para dar seguridad a una estructura se hincaban pilotes en forma abundante, sin ninguna norma y a criterio del constructor. De esta manera, la capacidad de carga del pilote estaba limitada por el grosor de la madera y su capacidad de soportar el peso del martillo sin astillarse.

Es así que en un principio se crearon reglas primitivas mediante las cuales la carga admisible de un pilote se basaba en la resistencia al golpe de un martillo de peso y altura de caída conocidos. Como el tipo de estructura de esa época no sufría grandes asentamientos, no surgió otro material que lo reemplace.

A medida que el desarrollo industrial aumenta, se crea una demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote de concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera, debido a que podía ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote hecho de madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores.

Además, que puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las máquinas de gran eficiencia de perforación a gran profundidad y diámetro, se reemplazó parcialmente los pilotes hincados por los pilotes moldeados in-situ.

Cimentaciones por Sustitución

Las cimentaciones por  sustitución se realizan por medio de la excavación del terreno, en donde el peso que tiene el material que va a ser extraído y excavado tendrá la misma proporción con respecto a la construcción que se desea realizar.

Es importante que se conozcan cada una de las capas del suelo, las características con las que cuenta la estructura que va a sustentar y las cargas que van a actuar sobre la cimentación y las cimentaciones por flotación se sustentan en el principio que postuló Arquímedes, según él los cuerpos que se sumergen en algún líquido estático van a experimentar un empuje vertical ascendente idéntico al peso del volumen del líquido que le es desalojado.

Por esta razón, es importante que se prevea en estas construcciones que los impermeables se ejecuten de forma perfecta haciendo el cálculo de la reacción al empuje ascendente vertical, esto con la finalidad de evitar que se hunda o se voltee la estructura.

Cimentación por Pilotes

Las cimentaciones basadas en pilotes son el tipo de cimentación más frecuentemente empleado en la construcción. Se utilizan principalmente pilotes perforados en el lugar o pilotes prefabricados de concreto en la construcción de puentes, edificios, infraestructuras viales, etc.

Las cimentaciones sobre pilotes se pueden categorizar en función de su capacidad de carga o su configuración de anclaje.

Cimentación por Flotación

Una cimentación por flotación, también conocida como cimentación compensada o base flotante, es un tipo de cimentación que se construye de tal manera que el peso de la estructura que se va a construir sobre el suelo sea aproximadamente igual al peso total del suelo que se ha excavado, incluyendo la humedad del suelo antes de la construcción.

El principio principal de las cimentaciones flotantes es equilibrar el peso del suelo removido por una estructura de igual peso, lo que resulta en un hundimiento cero de la estructura. Por esta razón, estas cimentaciones también se llaman bases de balsa de equilibrio.

Las cimentaciones flotantes son adecuadas para suelos con buena resistencia al corte, pero un gran hundimiento y la diferencia de hundimiento bajo cargas elevadas es un problema. En ese caso, la base flotante puede reducir en gran medida el valor de asentamiento.

También son adecuadas para suelos con baja resistencia al corte y sin capa sólida de profundidad moderada Es importante mencionar que durante la construcción de cimentaciones flotantes pueden surgir varios problemas que pueden prevenirse tomando las precauciones adecuadas.

• Losas de cimentación: Losas apoyadas en una capa de suelo con baja capacidad portante.
• Zapatas flotantes: Zapatas ensanchadas que transmiten la carga a una capa de suelo con baja capacidad portante.

Muros Pantalla

Un muro pantalla, también conocido como pantalla continua, es un tipo de estructura de contención que se utiliza comúnmente en ingeniería civil y construcción. Su principal función es contrarrestar los empujes del terreno y reducir su deformación.

Los muros pantalla se construyen en el lugar de la obra, vertiendo hormigón in situ, a diferencia de las pantallas de paneles prefabricados de hormigón. Los elementos que conforman un muro pantalla trabajan de manera independiente y entre ellos presentan juntas que deben ser estancas para evitar el paso de agua a través de las mismas.

El proceso constructivo de un muro pantalla generalmente se realiza por módulos de forma continua. Se inicia con la construcción de un murete guía a ambos lados de la zanja donde se construirá la pantalla. Luego, se realiza la excavación de la zanja y se coloca la armadura. Posteriormente, se colocan las juntas o encofrados laterales y se procede al hormigonado. Finalmente, se construye la viga de coronación y se realiza la excavación y fresado del recinto interior.

Es importante mencionar que la construcción de muros pantalla debe ser realizada por personal cualificado debido a la complejidad técnica del proceso.

Muros Pantalla según el RNE

Los muros pantalla, según el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) en Perú, son estructuras de contención que se utilizan en la construcción. Son elementos estructurales que se construyen en el lugar de la obra, vertiendo hormigón in situ.

Estos muros se realizan por módulos de forma continua y tienen un espesor de 40 cm y pueden llegar hasta 16 m de profundidad, o hasta encontrar roca o capas duras de terreno. Se realizan con concreto f’c=210 kg/cm² (21 MPa), no expuesto a ciclos de congelamiento y deshielo, exposición a sulfatos insignificante, sin requerimiento de permeabilidad, no expuesto a cloruros, tamaño máximo del agregado 12,5 mm, consistencia fluida, premezclado en planta, y vaciado desde camión, con vaciado continuo a través de tubo Tremie, y acero Grado 60 (fy=4200 kg/cm²), con una cuantía aproximada de 30 kg/m².

Es importante mencionar que la construcción de muros pantalla debe ser realizada por personal cualificado debido a la complejidad técnica del proceso. Para obtener información más detallada, te recomendaría revisar el Reglamento Nacional de Edificaciones de Perú.

Conclusión

Las cimentaciones profundas son una parte importante del diseño y la construcción de estructuras. La selección de la cimentación adecuada, junto con un diseño y construcción cuidadosos, es fundamental para garantizar la seguridad y la estabilidad de la estructura.