En regiones donde los fenómenos meteorológicos extremos son cada vez más frecuentes, la seguridad de las estructuras altas frente a las fuerzas de viento es una prioridad. Torres de telecomunicaciones, torres de transmisión y soportes para paneles solares sufren no solo compresión vertical sino también fuerzas de elevación que amenazan la estabilidad de sus cimientos. Frente a este reto, un equipo de la Shibaura Institute of Technology ha desarrollado un sistema que combina elementos de acero con el suelo sobrante de la propia obra, transformando un residuo en un componente estructural útil.
La investigación, publicada el 1 de marzo de 2026, propone el uso de un pilote compuesto alado: una tubería de acero con aletas anulares en la base que contiene un anillo relleno con el suelo excavado en obra. Este diseño pretende aumentar la resistencia a la elevación por viento mientras reduce la necesidad de material de relleno importado y la huella ambiental asociada a su traslado y vertido.
Principio de diseño y pruebas experimentales
El concepto básico consiste en mejorar el efecto de agarre del cimiento mediante la geometría y la interacción suelo-acero. Los investigadores fabricaron y sometieron a ensayo 35 modelos a escala que representaban siete configuraciones distintas de pilote. Las variables incluyeron el diámetro de las aletas, el grado de compactación del suelo, el acabado superficial del acero y la presencia de un revestimiento corrugado que envuelve el núcleo de suelo.
Influencia de la geometría y la textura
Los resultados muestran que ampliar el diámetro de las aletas de base incrementa de forma consistente la capacidad contra la elevación en todos los ensayos. Además, el uso de placas corrugadas en el revestimiento mejoró la interacción fricción-mecánica entre el acero y el suelo, aumentando la resistencia alrededor de un 12–13% respecto a superficies lisas. Estas observaciones indican que tanto la forma como la microtextura superficial son palancas de diseño eficaces para optimizar cimientos expuestos a fuerzas de levantamiento.
Reutilización del suelo excavado y control de calidad
Una de las aportaciones más relevantes del estudio es la demostración práctica de que el suelo sobrante puede integrarse como un elemento estructural, no simplemente como relleno descartable. Sin embargo, la densidad de compactación resultó ser crítica: una reducción del 20% en la compactación produjo aproximadamente una caída del 50% en la capacidad de elevación. Esto subraya la necesidad de protocolos de control de calidad rigurosos durante la preparación del terreno para garantizar el desempeño esperado.
Aspectos prácticos y recomendaciones
Basándose en las pruebas y en simulaciones por métodos de elementos finitos, el equipo formuló directrices que relacionan la resistencia a la elevación con la geometría de las aletas y el grado de compactación del suelo. Estas recomendaciones buscan facilitar la adopción del sistema en proyectos reales, especialmente en suelos arenosos donde las fuerzas de viento ejercen mayor influencia sobre cimientos poco profundos.
Impacto ambiental y aplicaciones
El enfoque propone una doble ventaja: mejorar la resiliencia de infraestructuras altas frente a eventos de viento extremos y disminuir la carga ambiental derivada de la gestión del suelo excavado. Al reducir la necesidad de materiales importados y la disposición de residuos en vertederos, los pilotes compuestos alados encajan en estrategias de construcción circular y eficiencia de recursos.
Las aplicaciones potenciales abarcan parques solares, torres de telecomunicaciones, mástiles de radio y líneas de transmisión —todos ellos elementos que enfrentan cargas dinámicas por viento y que, por tanto, se benefician de soluciones que combinen seguridad estructural y menor impacto ambiental.
La combinación de experimentación y modelado numérico valida la propuesta como una alternativa viable y escalable. Al convertir el suelo que antes se consideraba un residuo en un componente funcional del cimiento, la investigación abre camino a prácticas constructivas más sostenibles que responden a los desafíos climáticos contemporáneos.
