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¿Qué son?
Las pilas de cimentación son elementos estructurales colados en el sitio, que presentan una sección transversal considerable y que se encargan de transmitir la carga proveniente de la superestructura a un estrato que sea capaz de soportarla. Las pilas generalmente presentan secciones transversales de tipo circular y la constitución de su armado de refuerzo se considera de forma longitudinal y transversal.
Este tipo de cimentación se utiliza cuando el terreno superficial no tiene la capacidad suficiente para soportar una estructura, se aplica en suelos blandos, con agua freática elevada, cargas estructurales altas, condiciones geológicas irregulares o en zonas sísmicas. Es común en rascacielos, puentes, plantas industriales, hospitales, estaciones de metro y estructuras portuarias.
Materiales
Cuando los esfuerzos que se transmitirán al subsuelo son exclusivamente de compresión, las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material que tenga la resistencia requerida; el más utilizado es el concreto. Las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas.
Cuando los esfuerzos que se transmitirán al subsuelo son de compresión y de tensión, las pilas por lo general se fabrican utilizando concreto reforzado con varilla de acero corrugado, tubo metálico o perfiles estructurales, como puede ser el perfil “H” (el más común).
Elementos Constructivos
Cabeza: La parte superior de la pila, que conecta con la estructura de la edificación.
Fuste o cuerpo de la pila: El cuerpo de la pila que transmite la carga hacia el suelo. Puede ser de concreto reforzado o acero. Su longitud y diámetro dependen de la capacidad portante del suelo y las cargas a soportar
Campana: El extremo inferior de la pila, siendo una base ancha con la función de mejorar la distribución de carga.
Armadura de refuerzo (en caso de pilas de concreto armado): Son varillas de acero colocadas dentro del fuste para mejorar la resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.
Se colocan con estribos para garantizar la estabilidad del refuerzo dentro de la pila.
Esquemas en planta y alzado del sistema
Proceso Constructivo
Perforación de pilas.
Armado de pilas.
Colado de pilas.
TRABAJOS PREVIOS: En las zonas de construcción se deberá limpiar toda el área donde se ubicarán y se deberá verificar que no exista ninguna instalación municipal (agua, luz, PEMEX, fibra óptica, etc.) que interfiera con la perforación de las pilas de cimentación.
1.- LIMPIEZA Y TRAZO: La limpieza implica preparar el terreno para que las actividades de perforación se realicen sin obstrucciones ni contaminación, en el trazo se marca en el terreno la posición exacta donde se ejecutarán las pilas, de acuerdo con los planos estructurales del proyecto.
2.- PERFORACIÓN: Ubicada en campo la posición de las pilas, se procederá a colocar el equipo de perforación en el sitio indicado para cada pila.
3.- PERFORACION CON LODO BENTONÍTICO: La lechada estará formada por una mezcla de agua y bentonita en relación aproximada de 6% en peso de la bentonita. Son unos lodos que se utilizan para cementar fisuras y grietas en rocas, protegiendo tuberías y previniendo hundimientos, lo que además brinda impermeabilización en las distintas barreras del suelo.
4.- ARMADO DE LA PILA: Se dispondrá de un área especial para habilitar y armar el acero de refuerzo de acuerdo con las especificaciones estructurales del proyecto.
Una vez alcanzada y verificada la profundidad de desplante de la pila, se procederá a bajar, mediante el empleo de una grúa el acero de refuerzo previamente armado según lo indicado en el proyecto estructural correspondiente.
5.- COLADO DE PILAS: El tamaño máximo del agregado será de ½” y el revenimiento de 18 a 20 cm, debiendo mantenerse fluido durante todo el proceso de colocado, lo que puede implicar el uso de un retardante de fraguado.
6.- INSPECCIÓN Y VERIFICACIÓN: La finalidad de la inspección y verificación será garantizar que los trabajos se construyan conforme a las presentes especificaciones. Para esto será necesario contratar personal con amplia experiencia e interpretación para este tipo de trabajos.
Obras inducidas (previsiones)
En el caso de las pilas de cimentación, las instalaciones (como tuberías, cables, o sistemas de drenaje) se integran de la siguiente manera:
Tuberías: Se pueden incluir dentro de las pilas si son perforadas, mediante un sistema de encamisado. Se deben ubicar en zonas de menor esfuerzo y con la autorización de un ingeniero estructural.
Uso de camisas o ductos embebidos: Se pueden instalar tubos de PVC o metálicos dentro del concreto de la pila antes del colado. Estos ductos permiten el paso de tuberías o cables sin afectar la integridad estructural. Con este tubo se puede seguir excavando sin provocar derrumbes en la excavación.
Drenaje: En pilas hincadas o perforadas, se pueden instalar sistemas de drenaje que aseguren la evacuación del agua.
Pueden existir condiciones que no permitan una correcta excavación. Si este es el caso, como la baja posibilidad de colocar tubos para proteger el área, debe hacerse uso de materiales como los lodos bentoníticos.
Ventajas
Considerando que las pilas son elementos fabricados in situ (en el sitio), no requieren de área adicional en la obra para una planta de fabricación y para su almacenamiento como elementos terminados.
Las pilas no están expuestas a sufrir daños estructurales, ya que no se requiere que sean maniobradas y golpeadas para su instalación.
Los decibeles generados durante la construcción de una pila son muy inferiores a los que se generan al instalar un pilote prefabricado.
La longitud de las pilas puede ser variable dependiendo de la profundidad de los estratos resistentes, pudiendo hacerse los ajustes correspondientes prácticamente en forma inmediata.
La fabricación de las pilas siempre es monolítica y no requiere de juntas especiales.
La instalación de pilas de cimentación genera menos vibración en comparación con otros métodos, lo que es beneficioso en áreas urbanas densamente pobladas.
Permiten transmitir las cargas de la edificación a estratos del suelo que ofrecen mayor capacidad de carga, ideales en suelos blandos o inestables.
Desventajas
Cuando existen estratos de subsuelo sin consistencia, no es posible realizar la construcción de pilas con calidad, ya que su sección puede llegar a deformarse. Se puede resolver este problema con ademes metálicos perdidos, lo cual origina un incremento en el costo.
Es necesario siempre garantizar que en el desplante de las excavaciones no exista material suelto.
Los cambios de presión del agua subterránea pueden deteriorar el fuste de las pilas durante su fabricación cuando se utilizan ademes metálicos recuperables y no son retirados adecuadamente.
Los cambios de presión del agua subterránea podrían cercenar el fuste de las pilas durante su fabricación.
Las pilas requieren necesariamente, perforaciones previas.
Fuentes:
Administrador. (2022, 17 octubre). Cimentación Profunda con Pilas: Ventajas y desventajas. Comportiz | Blog. https://www.comportiz.com/blog/ventajasdesventajas-cimentacion-pilas/
Villanco, C. (2021, 26 julio). PILAS DE CIMENTACIÓN. VillancoConstructora. https://www.constructoravillanco.com/post/pilas-de-cimentaci%C3%B3n
García, D. (2024, 8 febrero). Pilas de Cimentacion vs. Pilotes: Comprendiendo las Bases de la Estabilidad Estructural. Grupo PIC. https://www.grupopicsa.com/post/pilas-de-cimentacion-vs-pilotes
CONSTRUCCIÓN DE PILAS DE CIMENTACIÓN CON PERFORADORAS ROTATORIAS CON SISTEMA KELLY Y HÉLICE CONTINUA (s.f). UNAM. http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/452/A3.pdf?sequence=3&isAllowed=y
Pilas in situ | Keller Cimentaciones de Latinoamérica. (2024, 13 noviembre). Keller Cimentaciones de Latinoamérica. https://www.keller.com.mx/experiencia/tecnicas/pilas-situ
Conoce las diferencias entre pilas para pilotes de cimentación. (2019, 10 diciembre). https://www.fultum.com.mx/conoce-las-diferencias-entre-pilas-para-pilotes-de-cimentacion
Información importante sobre pilas para pilotes de cimentación. (2019, 10 diciembre). https://www.fultum.com.mx/informacion-importante-sobre-pilas-para-pilotes-de-cimentacion
Rubí, J. E. (2018, 15 marzo). Procedimiento constructivo para pilas de cimentación coladas en sitio. https://es.linkedin.com/pulse/procedimiento-constructivo-para-pilas-de-cimentaci%C3%B3n-coladas-javier
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