Las cimentaciones profundas se emplean cuando los estratos de suelo o de roca situados inmediatamente debajo de la estructura no son capaces de soportar la carga con la adecuada seguridad o con un asentamiento tolerable.
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.
Se denomina pilote al elemento constructivo de cimentación profunda de tipo puntual utilizado en obras, que permite transmitir las cargas de la superestructura a través de estratos flojos e inconsistentes, hasta estratos más profundos, con la capacidad de carga suficiente para soportar la estructura con seguridad.
Para Alessandro Mandolini, presidente del Comité Técnico en Fundaciones Profundas de la ISSMGE, es importante destacar el rol que tiene la tecnología de los pilotes bajo cargas axiales y laterales, y los efectos significativos que tiene el grupo de pilotes. “Las fundaciones usualmente no están compuestas de un solo pilote, sino por varios y necesitamos considerar y lidiar con los aspectos de interacción entre ellos, además, es importante incorporar el conocimiento acerca de la contribución de las losas en contacto con el suelo, que ayudan a optimizar el diseño y añaden un gran ahorro de dinero”, asegura.
Recordemos que los pilotes transmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta.
“Otro aspecto fundamental es poder tener un sistema de pilotes en el cual la longitud de estos sea tal cual que pueda pasar el bulbo de presión de asentamientos o la superficie de asentamientos producida por la losa, hacia estratos más resistentes”, comenta Fernando Aragón Suárez, reconocido ingeniero civil calculista.
El rol del diámetro de los pilotes en la ingeniería de cimentaciones
En el problema de la geometría del pilote, la relación de la longitud sobre el diámetro del pilote (esbeltez del pilote), es un parámetro crucial y muy importante, debido a que a partir de este valor se podrá anticipar el tipo de respuesta que se puede esperar cuando se cargue el pilote.
Según Alessandro Mandolini, la importancia de la diferencia de los tamaños y los procesos de instalación de pilotes se deben tener muy en cuenta durante el diseño. “Cuando se trabaja con pilotes de gran diámetro estos son siempre perforados, porque no hay otra tecnología con la que se pueda alcanzar esas dimensiones. Estos últimos gozan de muchas ventajas, entre ellas que pueden soportar cargas elevadas; por ejemplo, yo mostré un caso de estudio en donde se aplicó una carga de 302 meganewtons en un solo pilote perforado de gran diámetro, pero el problema con los pilotes perforados es el proceso de instalación, ya que está relacionado con la capacidad del equipo, el operador y las condiciones del subsuelo”, explica.
Por otra parte, si se puede utilizar pilotes de diámetros más pequeños, se podrá manejar otro tipo de tecnologías como: hincado, FDP, CFA y también perforado. Ahora, en el campo de pilotes de diámetro chico a medianos se puede tener un mayor rango de posibilidades para seleccionar el tipo apropiado de pilote en función del tipo de subsuelo. En el caso de pilotes de gran diámetro usted no puede realizar este tipo de elección, solo puede emplear pilotes perforados, y tiene que ser muy cuidadoso durante el proceso de instalación”, certifica Mandolini.
Sistema de platea o losa pilotada
Los momentos por lo que atraviesa la construcción en nuestro país nos obliga a esforzarnos a buscar nuevos métodos y caminos para hacer las cosas de la mejor manera y, sobre todo, más económica.
La losa pilotada básicamente es una cimentación que está en el punto intermedio entre losa y encepado de pilotes, consiguiendo minorar en gran medida tanto los asientos esperables si se hubiera elegido una cimentación losa, como el costo de hacer un encepado plagado de pilotes. Es decir, funciona, es seguro y es mucho más barato.
“El sistema de platea, reduce la cantidad de pilotes y hace más eficiente la fundación, el concepto de la platea pilotada es una tendencia en el diseño de fundaciones que en estos momentos se está empezando a desarrollar en muchos países debido a sus altos réditos”, asevera Rodrigo Rivera Pizarro, ingeniero civil del medio.
Básicamente, con el uso de la losa pilotada, se logra que una parte de la carga de la estructura sea traspasada a mayores profundidades. Esto hace que la losa pilotada sea particularmente efectiva cuando la calidad del suelo mejora con la profundidad.
La importancia de poder contar con un sistema de platea o losa pilotada como sistema principal de fundación, se presenta porque existe una interacción entre dos componentes resistivas. “Por un lado, la capacidad que aporta la platea en sí, y por otro lado la capacidad que aportan los pilotes, ya que a medida que se desplazan o alejan los pilotes, la respuesta es favorable al sistema, porque estos tendrían solamente la influencia de la carga que reciben ellos mismos y no la influencia de pilotes que estén muy cercanos a ellos”, dice Fernando Aragón.
Tecnologías que aún no se aplican en Bolivia
La carencia de especialistas en estas nuevas tecnologías, se refleja en su falta de aplicación en nuestro país.
Lo que se requiere es gente especializada que pueda aplicar este tipo de soluciones de manera seria y rigurosa, ya que no es prudente aventurarse en el diseño de la platea pilotada sin un estudio profundo del tema. “Es necesario, caracterizar plenamente el subsuelo, ver la factibilidad de la aplicación de la solución, definir la geometría y disposición de los pilotes, y finalmente validar el dimensionamiento mediante modelos informáticos. En este proceso también debe haber una interacción entre el ingeniero estructural y el ingeniero de cimentaciones”, comenta Rodrigo Rivera.
Aún no se ha tocado este tema en universidades ni en la investigación boliviana, porque este tipo de soluciones requiere un grado elevado de conocimiento, sin embargo, gracias a cursos como el de Cimentaciones Profundas, los ingenieros están comenzando a abrir los ojos a nuevas formas de diseño.
Tendencias de diseño de pilotes en el futuro
La investigación y desarrollo de tecnologías avanza rápidamente en países europeos que buscan un nuevo diseño de pilotes. “Aparte del concepto de losa pilotada, pienso que en el futuro cercano el uso correcto de pilotes será para obtener energía del subsuelo, a través de los llamados “pilotes energéticos”. Ejecutando los pilotes de esta forma, los instalaremos de manera “activa”; no solo para transferir la carga del edificio al subsuelo, sino para traer energía desde el suelo a la superestructura, promoviendo un desarrollo sostenible de nuestra comunidad”, prevé Alessandro Mandolini.
Para Fernando Aragón, el hecho de obtener energía a través de los pilotes es un gran desafío. “Poder usar los pilotes como medio para recuperar energía térmica desde las partes inferiores del suelo,para utilizarla en el desenvolvimiento de las ciudades en el futuro, será algo que se logrará próximamente”, vaticina.
“Las fundaciones usualmente no están compuestas de un solo pilote, sino por varios y necesitamos considerar y lidiar con los aspectos de interacción entre ellos”
Alessandro Mandolini