Pilotes y cimentaciones profundas
Cuándo una cimentación es profunda, cómo se reparte la carga entre punta y fuste, la eficiencia del grupo, el rozamiento negativo que suma carga en vez de restarla, y el tope estructural.
Índice de contenidos
Una cimentación es profunda cuando su extremo inferior está a más de 8 veces el diámetro o ancho por debajo de la rasante. Por debajo de esa relación, es una cimentación directa o un pozo.
La carga de hundimiento se descompone en Rck = Rpk + Rfk: resistencia por punta más resistencia por fuste. Según cuál domine, el pilote se llama columna (trabaja por punta) o flotante (trabaja por fuste).
Además de la resistencia del terreno hay que comprobar el tope estructural Qtope = σ·A, que en muchos casos es el que realmente limita.
Tipologías#
| Criterio | Tipos |
|---|---|
| Por forma de trabajo | Por fuste («flotantes») · Por punta («columna») |
| Por material | Hormigón in situ · Hormigón prefabricado · Acero · Madera · Mixtos |
| Por procedimiento | Hincados (desplazan el terreno) · Hormigonados in situ (perforados o barrenados) |
Carga de hundimiento y eficiencia del grupo#
- Rck
- Resistencia característica frente al hundimiento
- Rpk
- Resistencia por punta
- Rfk
- Resistencia por fuste
Cuando los pilotes trabajan en grupo, la capacidad del conjunto no es la suma de las individuales: los bulbos de tensiones se solapan. Se aplica un coeficiente de eficiencia η:
| Separación entre ejes | η |
|---|---|
| ≥ 3D | 1,0 |
| Entre 1D y 3D | Interpolación lineal |
| 1D | 0,7 |
- Es una de las razones por las que los encepados se proyectan con separaciones de 3 diámetros: por debajo se empieza a perder capacidad y el grupo deja de comportarse como suma de pilotes.
Rozamiento negativo: cuando el terreno carga el pilote#
Es el fenómeno que más sorprende a quien no lo ha visto: si el terreno asienta más que el pilote, el fuste deja de resistir y pasa a colgarse del pilote, aumentando su carga de compresión en lugar de reducirla.
- β
- 0,25 en arcillas y limos blandos · 0,1 en arenas flojas · 0,8 en arenas densas
- σ'vi
- Tensión efectiva vertical en el punto del fuste considerado
Situaciones a estudiar: rellenos en consolidación, niveles compresibles bajo sobrecargas superficiales, variaciones del nivel freático, humectación de niveles colapsables, asientos por cargas dinámicas o sismo, y subsidencias por excavaciones o disolución profunda.
Puede reducirse con pinturas bituminosas en pilotes prefabricados —de hormigón, metálicos o de madera—. Y un detalle que se olvida: los pilotes exteriores del grupo, sobre todo los de esquina, se consideran sometidos al mismo rozamiento negativo que si estuvieran aislados.
Tope estructural#
La resistencia del terreno no es el único límite: el propio pilote tiene una capacidad estructural máxima, Qtope = σ·A, con σ según el tipo y el procedimiento de ejecución. En pilotes cortos en terreno competente, este suele ser el límite que gobierna.
| Tipo de pilote | σ (MPa) |
|---|---|
| Hormigón pretensado o postesado | 0,30 · (fck − 0,9·fp) |
| Hormigón armado | 0,30 · fck |
| Metálicos | 0,30 · fyk |
| Madera | 5 |
- fck = resistencia característica del hormigón · fp = tensión introducida por el pretensado · fyk = límite elástico del acero.
| Procedimiento | σ en suelo firme (MPa) | σ en roca (MPa) |
|---|---|---|
| Perforados entubados | 5 | 6 |
| Perforados con lodos | 4 | 5 |
| Perforados en seco | 4 | 5 |
| Barrenados sin control de parámetros | 3,5 | — |
| Barrenados con control de parámetros | 4 | — |
- Con control adecuado de la integridad, los pilotes perforados pueden emplearse con un tope estructural un 25 % mayor. El control no es solo una garantía: tiene valor de cálculo.
Control de ejecución#
- Pilotes hormigonados in situ: UNE-EN 1536:2011+A1:2016.
- Pilotes hincados: UNE-EN 12699:2016.
- Ensayos de integridad: como mínimo 1 de cada 20 pilotes, y con mayor intensidad en pilotes de gran diámetro aislados, donde no hay redundancia que compense un fallo.
Preguntas frecuentes#
¿Cuándo se considera que una cimentación es profunda?
Cuando su extremo inferior se sitúa a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho por debajo de la rasante, según la definición del apartado 5.1.1 del CTE DB-SE-C. Por debajo de esa relación se trata como cimentación directa o pozo.
¿Qué es el rozamiento negativo y cuándo hay que considerarlo?
Es la carga adicional que aparece cuando el terreno asienta más que el pilote: el fuste, en lugar de sostener, cuelga del pilote y le suma compresión. Hay que considerarlo con rellenos en consolidación, descensos del nivel freático, sobrecargas superficiales sobre niveles compresibles o suelos colapsables. Basta una diferencia de asientos de 1 cm para que sus efectos sean notables.
¿Por qué los pilotes se separan 3 diámetros?
Porque a partir de 3D la eficiencia del grupo vale 1 y cada pilote aporta su capacidad íntegra. Al reducir la separación los bulbos de tensiones se solapan y la eficiencia baja linealmente hasta 0,7 cuando la separación es de un solo diámetro.
¿Qué limita más, el terreno o el propio pilote?
Depende del caso. En terrenos flojos y pilotes largos suele gobernar la resistencia del terreno; en terreno competente y pilotes cortos gobierna el tope estructural Qtope = σ·A. Hay que comprobar ambos: pasar la comprobación geotécnica no garantiza que el pilote resista estructuralmente.
¿Cubre el CTE los micropilotes?
Los micropilotes inyectados quedan expresamente fuera del alcance del capítulo 5 del DB-SE-C. Para ellos hay que acudir a otras referencias técnicas, como las guías específicas de micropilotes.
Fuente oficial#
Criterios del capítulo 5 del Documento Básico SE-C «Cimientos», versión de diciembre de 2019. Texto consolidado gratuito en codigotecnico.org. Ante cualquier discrepancia, prevalece el texto oficial.
¿Rozamiento negativo, grupo o pilote a flexión?
Son los tres puntos donde el predimensionado por catálogo se queda corto. Cuéntanos el caso y te devolvemos las comprobaciones que aplican, con el artículo citado.
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