Este tipo de sistemas se emplean cuando los estratos del suelo debajo de la estructura no son capaces de soportar la carga con un asentamiento tolerable o una seguridad adecuada contra esfuerzos cortantes.

Las cimentaciones profundas generalmente se usan para transferir la carga de las estructuras de ingeniería civil hacia estratos más profundos y que tengan mejores propiedades físicas, es decir que sean más competentes, y se hacen debido a que los suelos superficiales son de mala calidad, para aguantar construcciones.

Para Francisco Gutierrez, director comercial de Geofundaciones del Perú, las cimentaciones profundas son importantes para el apoyo de las estructuras en suelos no competentes, es decir, aquellos con baja capacidad portante o potencial de licuación, ello evita que los asentamientos totales o diferenciales estar afuera de lo permitido por la norma técnica peruana.

“Para cualquier proyecto que haga uso de cimentación profunda o superficial se necesita planos de arquitectura, las cargas de un modelo de estructuras en condición de servicio y, sobre todo, un excelente Estudio de Mecánica de Suelos, realizado por un ingeniero con mucha experiencia en este campo”, comentó Gutiérrez.

El ingeniero también destacó la importancia de los parámetros geotécnicos (peso unitario, cohesión y ángulo de fricción) considerando que todo diseño de cimentaciones parte de dichos valores. Las cimentaciones profundas también son importantes en caso los terrenos puedan sufrir alteraciones, en terrenos de relleno o de baja calidad.

Al igual que en edificios altos, sometidos a esfuerzos por vientos o en estructuras con elementos sometidos a tracción (cables o anclajes). En construcciones que resisten cargas inclinadas o para el recalce de cimientos existentes.

En esa línea, las cimentaciones profundas se utilizan principalmente cuando:

• El terreno resistente está profundo.
• No hay terreno resistente y por tanto se excede de la capacidad portante del existente.
• Los pilotes son solicitados a tracción.
• Es necesario resistir cargas inclinadas.
• Edificaciones de gran altura.
• En edificios sobre el agua.
• Si el terreno puede sufrir variaciones volumétricas superficiales estacionales.

Es necesaria una cimentación profunda cuando los esfuerzos de la construcción no se pueden distribuir convenientemente con una cimentación superficial.

Ventajas

Es necesario aplicar cimentaciones profundas cuando las cimentaciones superficiales sean tan pesadas que representen un riesgo para la seguridad. No obstante, este tipo de cimentaciones, también se recomienda para hacer más fuerte el anclaje de las estructuras frente a fuerzas de levantamiento. Otros casos, donde las cimentaciones profundas son necesarias, es cuando el tipo de suelo lo demande.

Asimismo, las cimentaciones profundas se pueden usar para soportar estructuras nuevas o existentes. Están conectados a la obra de construcción y se pueden instalar antes de la construcción del edificio o como elementos de soporte para las estructuras existentes.

Este tipo de cimentaciones se utilizan generalmente para edificios más altos y pesados que requieren un mayor soporte. Puede ser especialmente beneficioso en áreas donde es probable que ocurran terremotos.

Tipos de Cimentación

En el mercado de la construcción se pueden identificar distintos tipos de cimentaciones según los casos y las condiciones del suelo en las que se realizará la construcción. “Existen diferentes tipos de cimentaciones profundas, de acuerdo al tipo de perforación que se realiza sobre el terreno y según el tipo de material que se emplea en la construcción de la misma”, aseveró Paul Angulo, gerente comercial de Soletanche Bachy Perú.

El experto agregó que entre las técnicas más empleadas se encuentran los pilotes y micropilotes, los cuales se diferencian por las dimensiones de los mismos, entre otros.

1.-Muros Pantalla.

Una de las técnicas en cimentaciones profundas son los muros pantalla, que constituyen un tipo de cimentación profunda muy usada en edificios de altura, que actúa con un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costos y mayor desarrollo en superficies.

El muro pantalla es una muralla de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno.

Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes.

También son utilizados en las áreas urbanas para los edificios que cuentan con sótanos, y para estacionamientos con el objetivo que sean muros de contención del agua subterránea que se presenta en las carreteras y túneles.

2.-Cimentación por Sustitución.

La cimentación por sustitución se realiza mediante la excavación del terreno, donde el peso del material excavado y extraído será igual o proporcional al peso de la construcción a realizar; conociendo cada una de las etapas que componen dicho suelo (características del terreno) y según las características de la estructura que sustentará y las cargas que actúen sobre la misma.

Para el procedimiento de este tipo de cimentación, es preciso realizar la excavación hasta llegar a terreno competente y se sustituye el existente por un terreno mejorado y compactado. Este constituye una solución una solución válida en casos de espesores y cargas uniformes y pequeñas. Técnicamente, solo se definirán bien las características del material usado en el relleno y terraplenado, la densidad y humedad máxima y espesores de material aportado. Debe realizar un control con medidas de humedad u densidad en el mismo lugar de la obra, y los ensayos correspondientes de placa de carga para evaluar posibles asientos y deformaciones.

3.-Cimentaciones por Flotación.

Otro tipo de cimentación que podemos encontrar son las que se realizan por flotación. Estas se basan en el Principio de Arquímedes, el cual postula que “todo cuerpo sumergido en un líquido estático experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado”.

Por ello, se debe prever en este tipo de construcciones que se ejecuten perfectamente impermeables calculando la reacción al empuje ascendente vertical para evitar el hundimiento o el volteo de la estructura.

El pilote o sistema por pilotaje. Es también un tipo de cimentación profunda, aunque de tipo puntual, que se hinca en el terreno buscando siempre el estrato resistente capaz de soportar las cargas transmitidas. El pilotaje es utilizado en distintos casos.

Algunos ejemplos son cuando existen edificios o construcción de altura expuestos a fuertes vientos: o que requieren de elementos que trabajen a la tracción como estructura anclada en el suelo; también cuando es necesario resistir cargar inclinadas, como en los muros de contención de los muelles; y cuando se debe recalzar cimientos existentes.

En la cimentación por pilotaje deben observarse los siguientes factores de incidencia, por ejemplo: el rozamiento y adherencia entre suelo y cuerpo del pilote; la resistencia por punta, en caso de transmitir compresiones, para absorber esfuerzos de tracción puede ensancharse la parte inferior del pilote, para que trabaje el suelo superior; y la combinación de los factores anteriormente mencionados.

Para hincar el pilote siempre se busca el apoyo sobre una capa resistente que soporte las cargas transmitidas. Frecuentemente la capa firme está a mucha profundidad, entonces el rozamiento lateral puede ser de importancia según el caso.

4.-Micropilotes.

Los micropilotes son elementos de gran uso en la construcción de cimientos, estos se encargan reforzar y soportar diferentes estructuras gracias a la carcasa de acero que se encuentra en su interior. La carcasa o también conocida como canastilla se introduce luego de haber realizado la perforación del terreno hasta la profundidad y con el diámetro necesario, después se llena con concreto de alta resistencia, en cortequipos somos expertos en la realización de micropilotes y contamos con máquinas que se ajustan a proyectos con poco espacio.

“Cabe destacar que una alternativa a la ejecución de cimentaciones profundas, los cuales son elementos que forman parte de la estructura, es el mejoramiento de las propiedades del suelo, mediante elementos como columnas de grava y/o inclusiones rígidas para poder apoyar cimentaciones superficiales sobre este sistema de suelo mejorado”, dijo el representante de Geofundaciones.

Implementación

Para la aplicación de la técnica de cimentación profunda, es necesario cumplir ciertas condiciones. Un claro ejemplo es cuando los esfuerzos transmitidos por el edificio no pueden ser distribuidos suficientemente a través de una cimentación superficial, y en la solución probable se sobrepasa la capacidad portante del suelo.

Otros caso se da cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales por hinchamientos y retracciones; cuando los estratos próximos al cimiento pueden provocar asientos imprevisibles y a cierta profundidad, caso que ocurre en terrenos de relleno o de baja calidad; cuando los cimientos están solicitados a tracción, tal como ocurre en edificios altos sometidos a esfuerzos por vientos; o en estructuras que necesitan elementos sometidos a tracción para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada al suelo.

También se da esta situación cuando los edificios están ubicados sobre el agua; para resistir cargas inclinadas, como aquellos pilotes que se colocan en los muelles para resistir el impacto de los casos de barcos durante el atraque; o para el recalce de cimientos existentes. Según mencionó Ángel Martínez Cerdán, director general en Cimentaciones

Prefabricadas Terratest Perú, durante los últimos años los constructores y proyectistas ven con mayor interés el poder migrar hacia soluciones de estabilización de taludes del muro anclado al muro pantalla o al uso de los pilotes como alternativa de entibación.

“Esto es un gran paso en el desarrollo de las tecnologías en nuestro país. El empleo de soluciones alternativas en las fundaciones se ha hecho notorio, es así como los micropilotes, pilotes, jet grouting, y otros, ya no son soluciones raras de encontrarse en los proyectos en construcción”, anotó Martínez.

Además, el especialista de Terratest Perú indicó que es fundamental se realice un adecuado estudio de Mecánica de Suelos, así como un levantamiento exacto de las interferencias (redes de agua, luz, desagüe, gas, telecomunicaciones) y edificaciones vecinas al terreno dónde se van a ejecutar los trabajos.

Respecto a los equipos, para las cimentaciones profundas se emplean maquinarias especializadas, los mismos que deben tener un buen soporte técnico, y las herramientas adecuadas dependiendo el tipo de suelo sobre el cual se va a cimentar.

“Los equipos empleados son principalmente piloteras de gran tamaño, para poder ejecutar pilotes de grandes dimensiones a grandes profundidades, grúas de excavación sobre orugas con ciertas características especiales que permiten el empleo de diversos tipos de herramientas para excavación y también equipos de pequeño diámetro, especialmente diseñados para micropilotes”, aseguró el representante de Soletanche Bachy Perú.

Fuente: Revista CONSTRUCTIVO (Año 23, Edición 147, Febrero-Marzo 2021)