¿Qué son los pilotes helicoidales y cómo funcionan?

Conoce un método de cimentación alternativo que reduce costos y tiempo en la construcción de edificaciones

Con un número creciente de profesionales de la industria que eligen pilotes helicoidales como una alternativa versátil, rentable y de bajo impacto, podrían hacer que las cimentaciones de concreto sean cosa del pasado. Y debido a la facilidad de transporte y movilidad, así como al corto tiempo de instalación, los sistemas de pilotes helicoidales son un gran ahorro de dinero. El proceso de instalación de pilotes helicoidales también reduce el desorden y la limpieza adicional del proyecto. Tampoco existe una amenaza para el gasto a largo plazo, ya que prácticamente no se requiere mantenimiento ni conservación. Además, estos sistemas son económicos y respetuosos con el medio ambiente. En este blog hablaremos de las características principales de este sistema de cimentación.

¿Qué son los pilotes helicoidales?

Un pilote helicoidal es una cimentación hecha de acero que contiene hélices como tornillos (figura 1). Se introduce en el suelo, a profundidades por debajo de la línea del terreno mediante el uso de un sistema hidráulico. Los pilotes helicoidales se utilizan para soportar estructuras, especialmente donde las condiciones del suelo son difíciles, lo que dificulta la instalación de un sistema de cimentación tradicional. En lugar de grandes y costosas excavaciones, se enroscan profundamente en el suelo. También se utilizan para reparar cimentaciones existentes que tienen problemas como grietas o están débiles. Los pilotes helicoidales minimizan el tiempo dedicado a la instalación de una cimentación, causan poca perturbación en el suelo y transfieren el peso de la estructura a suelos profundos en la tierra que soportarían la carga. Algunas de las ventajas que promueve este sistema se cimentación se enlistan a continuación:

  1. Rapidez en la instalación: los pilotes helicoidales están prefabricados y se pueden instalar rápidamente con transmisión de carga inmediata. En comparación, establecer una cimentación de concreto puede llevar varios días porque esa superficie tiene que curarse, lo que posiblemente retrase la finalización del proyecto.
  2. Equipo de instalación pequeño: los pilotes helicoidales se instalan mediante motores hidráulicos, que se pueden conectar a varias máquinas diferentes. Los vehículos de instalación suelen incluir cargadores de dirección deslizante, retroexcavadoras con neumáticos de caucho y excavadoras compactas, el hecho de que los pilotes helicoidales requieran equipos de instalación más pequeños y de bajo impacto significa que se pueden instalar en áreas de acceso más estrechas. Esta característica los hace ideales para usar en patios traseros pequeños, callejones angostos, debajo de obstrucciones elevadas y en laderas. También pueden ser implementado con equipo de instalación portátil en espacios angostos, cuartos interiores, sótanos y otras áreas donde no es posible traer maquinaria.
  3. Correlación torque-capacidad de carga: los cimientos helicoidales son adecuados para cargas pesadas gracias a la relación entre el torque de instalación y la capacidad de carga de la cimentación. Los pilotes helicoidales se instalan profundamente en el suelo y transfieren cargas a suelos más profundos. A medida que un pilote helicoidal se adentra en un suelo cada vez más denso, aumenta el torque. Además, un mayor esfuerzo de torque de instalación significa que un pilote tiene una mayor capacidad de carga axial.
  4. No es necesario excavar ni remover escombros: debido a que los pilotes helicoidales son pilotes de desplazamiento, no es necesario excavar durante la instalación. Para instalar pilotes de concreto o cualquier otro tipo de pilote de reemplazo, se debe perforar y extraer el suelo para dejar espacio para el concreto. Además, cualquier concreto llevado al lugar de trabajo que no se cure correctamente o no cumpla con los requisitos de especificación deberá eliminarse, sin mencionar los desechos y derrames.
  5. Se instala en cualquier clima: mezclar y verter concreto en climas fríos puede ser problemático y costoso. En temperaturas bajo cero, se debe evitar que el concreto se congele tanto en la etapa de mezclado como en la de curado. Mientras tanto, los pilotes helicoidales se pueden instalar independientemente del clima o las condiciones climáticas.
Figura 1 Pilotes helicoidales.

¿Cuándo utilizar pilotes helicoidales?

Los pilotes helicoidales se pueden utilizar tanto para aplicaciones residenciales como comerciales. A menudo se utilizan en cajones, minipilotes y pilotes hincados. También son útiles cuando hay daños estructurales en las cimentaciones o la estructura está construida en un suelo inestable, como en los casos en que el suelo tiene un contenido de agua muy alto. Puede notar que la cimentación está dañada por los siguientes signos:

  • Hay grietas en las paredes interiores.
  • El suelo empieza a desnivelarse.
  • Los marcos de puertas y ventanas dejan grandes espacios cuando están cerrados. puedes encontrar difícil cerrar la puerta o la ventana.
  • Aparecen clavos en los techos
  • Presencia de fisura en muros de sótano.
  • Chimeneas inclinadas.

 

La verdad es que existen infinitas formas de utilizar pilotes helicoidales siempre que se necesite algún tipo de anclaje o cimentación para estructuras grandes o pequeñas. De hecho, están cambiando rápidamente la forma en que se instalan los cimientos para muchas estructuras. Puede que sea un cliché, pero la única limitación real es la imaginación y la creatividad del constructor.

Tipos de pilotes helicoidales

Hay dos tipos de pilares helicoidales, fuste redondo y fuste cuadrado. Los pilares helicoidales de eje redondo se utilizan en áreas donde se sospecha compresión. Los ejes redondos manejan mejor las fuerzas de compresión y mantienen la estabilidad lateral. También resisten mejor la torsión y la deflexión debido a la compresión. Los diseños convencionales incluyen:

  • Un eje hueco, redondo con un diámetro exterior típico de 2 7/8″ a 12 ¾”.
  • Hélices ahusadas, de forma circular soldadas al centro.
  • Un paso de hélice de 3” a 6”

 

Los ejes cuadrados son adecuados para áreas donde se sospechan fuerzas de tensión. Tienen un mayor rendimiento y resistencia a la tracción. Están compuestos por:

  • Un eje sólido cuadrado con un diámetro exterior típico de 1 ¼” a 2”
  • Hélices circulares ahusadas soldadas al centro del eje.
  • Rango de espesor de hélice de 3/8” a 1” y diámetros de 6” a 48”.
Figura 2 Tipos de pilotes helicoidales.

¿Cómo funcionan los pilotes helicoidales?

Los pilotes helicoidales se introducen en el suelo hasta que se alcanza la capacidad de carga predeterminada. Están espaciados a intervalos predeterminados para distribuir el peso de la estructura. Cuando se utiliza para reparaciones de cimentaciones, se fijan ménsulas a la base de las paredes para transferir el peso al pilote (figura 2). Por lo general, se instalan entre diez y treinta pies por debajo del nivel del suelo, pero pueden extenderse más profundamente si no cumplen con el torque requerido. Pueden soportar cualquier peso hasta más de quinientas toneladas o hasta un edificio de diez pisos. Los pilares helicoidales están hechos de acero galvanizado para evitar la oxidación. Generalmente se estima que duran más de ciento veinte años. Sin embargo, esto puede ser más corto o más largo dependiendo de las condiciones del suelo.

Para recimentaciones, se debe excavar el suelo alrededor de los cimientos para exponer la base en cada ubicación de los pilares. Para una instalación interior, será necesario quitar una sección de su piso de losa para exponer la base. La losa se restaura después de la instalación. Se cortará una sección de la zapata para que el soporte de acero conectado al pilote sostenga la pared directamente. Este enfoque brindará un soporte más efectivo que levantar la sección de la cimentación actual que se extiende más allá de las paredes.

Figura 3 Instalación de pilote helicoidal.

Los pilotes helicoidales han existido durante más de 150 años y se utilizan para estabilizar con éxito una edificación que experimenta problemas de asentamientos, son postes estructurales que se perforan en el suelo para anclar los cimientos en su lugar. Un eje de acero con placas helicoidales intermitentes se gira hacia el suelo (muy parecido a un tornillo) hasta que golpea suelo estable. Este sistema de cimentación presenta diversas ventajas frente a las cimentaciones convencionales como son: la rapidez de instalación, la reducción de ruido y alteraciones durante la construcción, costo reducido y emisiones de carbono menores.

By Ph.D. Carolina Hernández Valerio

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