La confiabilidad de las cimentaciones de pilotes y columnas depende directamente del número de elementos de soporte. Al diseñar y marcar el campo de cimentación, es necesario determinar la distancia entre las pilas para que la carga del edificio se distribuya uniformemente entre todos los soportes. Antes de comenzar a trabajar, es necesario estudiar los requisitos y recomendaciones de los documentos reglamentarios.
Diseño de cimientos
El principal documento rector que rige el diseño de cimentaciones es el Código de Normas 24.13330.2011. "Pilotes de cimientos".
El apartado 4 del documento obliga, a la hora de diseñar, a tener en cuenta:
- resultados de encuestas de ingeniería;
- información sobre peligro sísmico en el área de construcción;
- datos sobre el propósito, características de diseño de la estructura y condiciones de operación;
- cargas que actúan sobre la base;
- desarrollo existente y el impacto de la nueva construcción en él;
- Requisitos medioambientales;
- comparación técnica y económica de posibles soluciones de diseño;
- condición de las aguas subterráneas;
- especificaciones técnicas emitidas por organismos autorizados.
Con base en los resultados del análisis, se toman decisiones de diseño sobre el número requerido de pilotes y el método de su distribución.
Tipos de pilas
La cantidad de soportes necesarios depende del tipo y tamaño, método de instalación, área de la base.
En la construcción industrial y civil se utilizan los siguientes tipos de pilotes:
- Empotrado, hormigón armado o acero. Una vez instalado, el martillo mecanizado golpea, profundizando el soporte. El suelo alrededor del pilote se compacta y parte de la carga será absorbida posteriormente por las paredes laterales.
- Aburrido. Para las pilas, se perfora un orificio de la profundidad y el diámetro requeridos. El marco de refuerzo se monta en el pozo y el agujero se vierte con hormigón. Al organizar los orificios, es posible expandir la parte inferior del eje, aumentando así el área de la sección transversal. En base a esto, la distancia entre pilas perforadas puede ser mayor que la de otros tipos.
- Fregaderos vibro-sumergibles sin grandes cargas de impacto. A la pila se le da vibración y empuja el suelo por su propio peso. El método se utiliza para tuberías huecas de gran diámetro, la tierra comprimida en la cavidad interior se retira y se retira del sitio de construcción.
- Las bases de tornillo se usan con mayor frecuencia en la construcción de marcos o edificios residenciales de madera, ya que la instalación del soporte se puede llevar a cabo sin el uso de equipos pesados. Las lamas están soldadas a la parte inferior de la estructura, lo que aumenta significativamente el área de apoyo. Por tanto, la distancia entre pilotes de tornillos puede ser mayor que con otros tipos de construcción.
- El tipo push-in es adecuado para edificios pequeños y vallas. Para la instalación, se requiere equipo especial.
Como material se utiliza hormigón armado, metal, madera.
Para una distribución óptima de la carga, las pilas se conectan con flejes o rejillas. Un caso especial es la combinación de un campo de pilotes y una base de listones.
Recopilación de información para el diseño
Los indicadores críticos que afectan el número de elementos de soporte requeridos son la capacidad de carga del suelo y las cargas que actúan sobre la base.
Cálculo teórico de pilotes en el suelo.
Para el análisis, se realizan excavaciones de prospección en el sitio de construcción. De acuerdo con la cláusula 5.5. Del Código de Reglas, si la carga en el grupo de pilotes excede los 3 Nm, entonces el pozo se perfora a una profundidad de 5 metros por debajo del extremo del cojinete.
En suelos livianos, a granel, arenosos, ligeramente arcillosos e hinchados, la perforación se lleva a cabo en las densas rocas subyacentes, sobre las que descansarán los pilotes.
No siempre es posible realizar un cálculo independiente del número de apoyos "en el suelo", para ello es necesario tener conocimientos de ingeniería.
La fórmula se ve así: F = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * f * l).
Designaciones de parámetros:
- F - capacidad de carga;
- Yc, Ycr, Ycri - coeficientes de las tablas del Código de Reglas;
- PERO - área de apoyo;
- U - el perímetro de las paredes de pilotes;
- F - la fuerza de fricción de las paredes laterales;
- R - la capacidad de carga del suelo, obtenida de la mesa o como resultado de pruebas de campo;
- L - longitud del pelo.
Sustituyendo los valores requeridos en la fórmula, calculan qué carga puede soportar un soporte.
Medición instrumental de parámetros del suelo.
Método de carga estática consiste en realizar el siguiente complejo de obras:
- En el sitio de construcción, se instalan bastidores de cimentación de prueba, que soportan el tiempo para ganar resistencia, si la pila está perforada.
- Aplique una carga de un gato escalonado al soporte.
- Los instrumentos de medición precisos miden la contracción después de aplicar una carga.
- La capacidad de carga se calcula utilizando un algoritmo y tablas especiales.
Según la experiencia de los constructores, este método se considera el más preciso.
Método de carga dinámica proporciona cargas de impacto en el pilote de control con medición simultánea de la contracción de la base después de cada impacto. Con base en los resultados, se obtiene el valor deseado de la carga máxima posible.
Sondeo con la ayuda de un pilote de prueba y sensores instalados en él, permite obtener datos sobre la resistencia de cada capa de suelo, si no son homogéneos.
Cálculo de carga
La carga total sobre la base se determina mediante cálculo.
Agregar:
- una masa de pilas y rejas;
- peso de paredes, pisos, techos;
- nieve, viento y carga operativa.
Los pesos específicos de los materiales de construcción se pueden obtener de libros de referencia y datos del fabricante.
La carga de nieve se toma en base a los resultados de observaciones a largo plazo en la región de construcción. Los valores se reflejan en los manuales de construcción.
Para las regiones con vientos fuertes, la presión de las corrientes de aire es significativa. Es imposible descuidarlos al calcular, especialmente para techos con pendientes pronunciadas.
Se entiende por carga operativa la masa de personas que viven o se quedan en la vivienda temporalmente. Agregue peso a los muebles y accesorios eléctricos y de plomería del hogar.
La carga resultante al calcular la base debe aumentarse en un 10-15%. A menudo surgen situaciones planificadas e imprevistas, por ejemplo, existe el deseo de revestir la casa con revestimiento de plástico o metal, lo que aumentará la carga sobre los cimientos.
Determinando el número de pilas
Secuencia de cálculos:
- La carga total en kg se divide por la capacidad de carga del suelo, medida en kg / cm2. Como resultado, se obtiene el área total requerida de los soportes.
- Calcula el área de un soporte.
- Al dividir el área requerida de la base en la sección transversal de un soporte, se obtiene su número requerido.
Si se produce una gran cantidad de pilotes, es mejor utilizar soportes con un área de base más grande.
Distribución del área
Al colocar el tope, tenga en cuenta las distancias mínimas y máximas permitidas.
La distancia entre los pilotes hincados no puede ser inferior a 3 diámetros del soporte, de lo contrario existe una influencia mutua negativa.
Al distribuir los soportes sobre el campo de la cimentación, se tiene en cuenta el requisito de una distribución uniforme de las cargas.
Asegúrese de montar pilotes en las esquinas del edificio y en la intersección de las paredes entre sí. Un mayor número de soportes se montan bajo pesados muros de capitel.
No se debe permitir que la diferencia de peso entre las pilas más y menos cargadas supere el 15%. Las cargas de soporte permanente no deben diferir en más del 5% y las cargas a corto plazo en más del 20%. Esto es importante, por ejemplo, para los cimientos de un garaje integrado en la casa.
El espaciamiento máximo de los pilotes se debe a la presencia o ausencia de reja. En la mayoría de los casos, los pilotes no deben estar separados por más de 1,5 m.
Asignar métodos de instalación:
- único;
- arbusto;
- cinta;
- campo sólido.
La elección de la opción depende de los cálculos realizados previamente, la configuración del edificio, los lugares de cargas máximas y mínimas.
Los pilotes simples están diseñados para la instalación de postes de iluminación o estructuras pequeñas.
Los arbustos se montan bajo cargas elevadas por unidad de área, por ejemplo, debajo de las paredes de edificios de varios pisos.
Las correas en una fila se utilizan con mayor frecuencia en la construcción de muros de contención largos.
Para casas privadas de dos pisos y en general edificios de gran superficie, se instalan campos de cimentación, con un paso de pilotes calculado en función de la carga.
Edificios ligeros
Para estructuras de peso ligero, por ejemplo, terrazas y cobertizos con animales, se utiliza un método simplificado de cálculo e instalación. Basta con instalar pilotes en las esquinas del edificio y hacer un fleje con una barra.
Sobre tal base, puede colocar estructuras de marco llenas de losas OSB.
Es mejor confiar el cálculo correcto de la base en ausencia de educación especial a una organización especializada. La solidez de toda la estructura y la seguridad de uso dependen del proyecto correcto. Antes de iniciar la construcción, es recomendable estudiar los requisitos básicos que serán útiles para el seguimiento del contratista.
