Al elaborar un proyecto para cualquier casa, además de todoentre otras cosas, debe decidir cuál será su base. Existen varios tipos de cimentaciones para edificios. Al mismo tiempo, la base de pilotes se considera el tipo de base más confiable. Tales estructuras generalmente se erigen en suelos con una capacidad de carga débil. En este caso, las pilas se entierran en el suelo hasta que alcanzan capas densas. Tal solución le permite darle al edificio la máxima estabilidad y excluye por completo la posibilidad de movimiento y, en consecuencia, la destrucción de las estructuras de soporte. Antes de erigir cimientos de este tipo, a menudo se realiza un procedimiento como la prueba de pilotes. Tal evento se lleva a cabo de acuerdo con los estándares determinados por SNiP y GOST.
¿Qué es una base de pilotes?
Por primera vez, se construyó una base de este tipo bajocasa en 1838. Inicialmente, dicha base se usó solo en la construcción de edificios sobre agua y áreas pantanosas. Posteriormente, se empezaron a colocar pilotes debajo de las casas en la zona de permafrost y simplemente en suelos poco fuertes. Hoy en día, se pueden erigir cimientos de este tipo, incluso en las pistas.
El diseño de dicha base se basa enapoyos largos, en realidad llamados pilotes, conectados por una reja horizontal. Este último puede ser una losa de hormigón macizo o una cinta. Los soportes, según su diseño, se clavan en el suelo o se atornillan al suelo.
Pros y contras de los cimientos de pilotes
Las pilas, con diferentes métodos de prueba de campo, están hechas solo de materiales muy duraderos. Suele ser de acero o de hormigón armado. Las principales ventajas de las cimentaciones de pilotes son:
la capacidad de usar en suelos inestables;
la capacidad de realizar trabajos en cualquier condición climática;
costo relativamente bajo;
alto grado de fiabilidad.
Entre otras cosas, para las ventajas de tales fundaciones.incluyen el hecho de que los edificios erigidos sobre ellos prácticamente no se encogen. Hay muy pocos inconvenientes en los cimientos de pilotes. Pero, por supuesto, están disponibles. Las desventajas de tales fundaciones incluyen principalmente:
la necesidad de utilizar equipos especiales durante la construcción;
la imposibilidad de arreglar un sótano debajo del edificio.
Tecnologías básicas para determinar la capacidad de carga.
Antes de erigir la base del diseño.la organización, entre otras cosas, debería decidir sobre parámetros tales como el diámetro y la longitud de los pilotes. Los soportes, en primer lugar, deben, por supuesto, sostener la estructura de manera confiable. Pero al mismo tiempo, durante la construcción de la base, también debe intentar evitar costos innecesarios.
Para saber exactamente qué tipo de margen de seguridad difiere este o aquel soporte, se pueden utilizar diferentes métodos:
cálculo matemático teniendo en cuenta los requisitos de SNiP;
pruebas estáticas de pilotes perforados y de acero;
prueba dinámica.
Los dos últimos métodos se llaman de forma diferenteEnsayo de suelos con pilotes. Dichos procedimientos se pueden llevar a cabo en cualquier etapa de la construcción: durante los levantamientos, durante el diseño, cuando los propios soportes están sumergidos, etc.
En la mayoría de los casos, al determinar el transportistalas capacidades de los soportes se realizan simultáneamente y el cálculo de su resistencia según la fórmula, y ensayos. Además, se toma como base el más pequeño de los valores obtenidos. Esto le permite, en última instancia, construir la base más confiable. Los métodos específicos para probar las pilas en el campo generalmente se seleccionan según la composición del suelo.
Fórmula según SNiP
Este método para determinar el grado de resistencia de un pilote a las cargas es el más simple y al mismo tiempo el menos preciso. La fórmula para calcular la fuerza del soporte se ve así: Fdu = R * А + u * Σ γcf ∙ fi ∙ h, donde:
R es la resistencia del suelo de una composición particular debajo de la suela (determinada a partir de la tabla);
A - área de la base de la pila;
fi es el valor medio de la resistencia de la superficie lateral del soporte (depende del material de fabricación);
u es el perímetro de la sección del pilote;
hi - espesor de la capa de suelo.
Para una pila perforada, cuyo diámetro puede ser de hasta 1,5 m, y la longitud, de hasta 40 m, al construir una casa en suelo arcilloso, estos parámetros tendrán los siguientes valores:
R para suelo arcilloso - 794 kPa.
A = π ∙ d2 / 4 = 3,14 * 0,8 / 4 = 0,5 m2.
u = π ∙ d = 3,14 * 0,8 = 2,5 m.
Σ γcf ∙ fi ∙ hi = 222 (determinado usando los valores de la tabla fi y hi).
Sustituyendo estos datos en la fórmula, puede obtener el siguiente resultado Fdu = 794 * 0.5 + 2.5 * 222 = 952 kN = 95.2 toneladas.
Cuando es necesario realizar pruebas estáticas de pilotes
Esta técnica le permite determinar el rumbola capacidad de los soportes con la mayor precisión posible. Sin embargo, las pruebas estáticas suelen ser bastante caras. Otra desventaja de esta tecnología es que lleva mucho tiempo. Por lo general, toma al menos una semana desde el inicio del trabajo para obtener un resultado específico cuando se usa una técnica de este tipo. Pero más a menudo, este período de tiempo es incluso más largo.
Las pruebas estáticas generalmente se llevan a cabo solo enen caso de necesidad especial. Por ejemplo, al fortalecer cimientos con la amenaza de colapso de edificios antiguos. Además, los suelos arcillosos a menudo se controlan utilizando esta tecnología. Se pueden utilizar diferentes métodos de prueba de campo con pilotes en tales áreas, incluidos los dinámicos. Pero los estáticos aún dan el resultado más confiable. Lo mismo se aplica a los suelos a granel (de residuos de construcción) o loess.
Cómo se realizan las pruebas estáticas: esquema general
Determine la capacidad portante de los pilotes para estetecnologías modelando el mecanismo de su operación en un sitio especialmente designado, con las peores condiciones de suelo para un objeto específico dado. Esto le permite obtener el resultado más preciso. Las pruebas de campo de suelos con pilotes se llevan a cabo utilizando tecnología estática en varias etapas. Primero, los soportes se clavan en el suelo a un nivel condicional. Luego se dejan reposar durante 3-20 días, dependiendo de la composición de la tierra. Esto es necesario para restaurar los enlaces estructurales en el suelo.
Además, la pila de prueba se escalona (en pasos), tambiénde pie, carga, midiendo cada vez el calado con la ayuda de instrumentos especiales. En suelos descongelados, la duración total de este procedimiento suele ser de aproximadamente 2 días, en permafrost, aproximadamente 10. La carga requerida cuando se prueban pilotes se puede crear utilizando las siguientes instalaciones:
con gato hidráulico, pilotes de anclaje y sistema de vigas;
con una plataforma de carga utilizada como soporte para el gato;
con carga tarada;
conjunto.
Además, se pueden realizar pruebas estáticas de pilotes utilizando cargas extraíbles. En este caso, los conectores se utilizan como equipo principal.
Actividades preparatorias
Iniciar el trabajo de definición de operadorla capacidad de utilizar el método estático, de acuerdo con los estándares, es posible solo después de que la resistencia del concreto de las pilas alcance el 75%. Los soportes se inspeccionan preliminarmente en busca de virutas y otros defectos. Solo se permiten pilas bien hechas para la prueba. Si es necesario, sus cabezas se refuerzan con un clip externo. En algunos casos, se permite sellar las virutas con una mezcla de cemento y arena.
Una de las pilas se prepara antes de la prueba.como una referencia. Antes de martillar, se comprueba, entre otras cosas, su rectitud. También examinan cuidadosamente los lugares de su acoplamiento en busca de desgaste. Las desviaciones en línea recta en dichos soportes, según las normas, no deben ser superiores a 10 mm en toda la longitud en ninguno de los planos.
Además de la inspección, las pruebas de pilotes implicanRealización de este tipo de trabajos preparatorios, como la saturación del suelo con humedad. Después de todo, la tierra debajo de la casa en el futuro no siempre estará seca. En consecuencia, la carga sobre el pilote puede resultar mayor que en condiciones normales. Para humedecer el suelo durante la prueba, se cavan zanjas de 0.5 m de ancho y 1-1.5 m de profundidad a lo largo del perímetro del sitio, en ocasiones también se perforan pozos (generalmente en una cantidad de 3 piezas). Su diámetro suele ser de 20 cm. Los pozos también se encuentran en el borde del sitio.
Durante las pruebas, se controla quepara que el nivel del agua en minas y trincheras se mantenga constante. El tiempo mínimo para remojar el SNiP del suelo se determina en 24 horas por cada metro de profundidad. Sin embargo, esta cifra puede variar según la composición del terreno.
Características tecnológicas
Realización de las pruebas de campo reales de los pilotes.estático, asegúrese de que la carga vertical esté lo más centrada posible. El calado en cada etapa se mide utilizando indicadores horarios con una graduación de 0,01 mm.
Cuando las pilas se sumergen en el suelo,varios tipos de esfuerzos reactivos. Mediante un sistema de bloques, se trasladan a los pilotes de anclaje, que son los soportes de la instalación que se utilizan para crear la carga. Estos elementos también se controlan mediante indicadores horarios. Según las normas, el valor máximo permitido de su extracción es de 0,2 cm. Las lecturas de todos los dispositivos instalados se toman sin falta en cada etapa de la prueba. Luego se registran en un diario especial.
El tiempo de descanso de los apoyos según GOST.
Como ya se mencionó, antes de cadaSe supone que la etapa de prueba de pilotes se mantiene firme. El tiempo de descanso de los soportes está determinado por GOST. El ensayo de suelos con pilotes mediante tecnología estática se realiza teniendo en cuenta su composición. Qué tipo de relaciones existen en este caso, puede averiguarlo en la tabla a continuación.
Tipo de suelo | Tiempo de descanso (día) |
Arena gruesa o gruesa | 1 |
Arena ordinaria | 3 |
Suelo arcilloso y suelos diferentes. | 6 |
Arenas saturadas de agua | 10 |
Determine el tipo de suelo en el sitio de construcción del edificio realizando una investigación de laboratorio.
Ensayos dinámicos: en que casos se realizan
Las ventajas de este método son su bajo costo ypequeños costos de tiempo. Sin embargo, en cuanto a la precisión de los resultados obtenidos, las pruebas dinámicas son inferiores a las estáticas. Se llevan a cabo con mucha frecuencia y prácticamente en todos los objetos importantes simultáneamente con la realización de cálculos matemáticos de la capacidad de carga de las pilas. En este caso, el equipo en la mayoría de los casos se usa de la misma manera que en el trabajo real de construcción de los cimientos.
Ensayo dinámico de pilotes: esquema general
Mientras la pila se hunde en el suelo,el sello de este último. Esto se manifiesta en el hecho de que simultáneamente con la profundización del punto, la falla del pilote disminuye. En última instancia, el soporte deja de entrar al suelo por completo. El método de cálculo dinámico, de hecho, es un intento de relacionar la magnitud de la falla de un pilote y su capacidad portante. En términos generales, esto se expresa en la fórmula: G * H = Fu ∙ Sa + G * h + α ∙ G ∙ H, donde:
G * H - trabajo del martillo;
Fu ∙ Sa - trabajo de inmersión;
α ∙ G ∙ H - trabajar en deformaciones inelásticas;
G ∙ h - trabajar en la deformación elástica;
Sa - falla del pilote en metros;
Fu es la resistencia máxima del soporte a la carga (kN);
A es el coeficiente de conversión de parte de la energía en calor.
El parámetro Sa generalmente se define como el promedioValor de hundimiento del pilote en una serie de golpes (de 4 a 10). La falla de los soportes probados se mide utilizando varios dispositivos (medidor de rechazo, cinta métrica, regla de medición).
La prueba dinámica de pilotes debe realizarse con un martillo suficientemente pesado. El hecho es que con un aumento de su peso, la precisión del cálculo también aumenta.
Durante las pruebas, se registra lo siguiente:
el número de golpes de martillo;
la cantidad de rechazos después de bucear a un nivel predeterminado;
coeficiente de succión (relación entre el rechazo durante el taponamiento y el rechazo durante el acabado).
Características de la realización de pruebas dinámicas en diferentes tipos de suelo.
Lije cuando utilice esta tecnología comoEl hincado de pilotes se compacta uniformemente. En suelos arcillosos, se observa una imagen completamente diferente. Al principio, como en la arena, hay una disminución gradual de fallas. Pero desde cierta profundidad, este indicador deja de cambiar. A veces incluso hay un aumento de los rechazos. En este sentido, uno podría tener la impresión de que el hincado de pilotes no aumenta su capacidad de carga. Sin embargo, ciertamente este no es el caso. La resistencia de la arcilla disminuye principalmente debido a su licuefacción por choque.
Es por este efecto que los ensayos de campoes costumbre realizar suelos con pilotes en tales áreas utilizando el método estático. En algunos casos, también puede utilizar Dynamic. Pero al mismo tiempo, después de licuar el suelo, debe tomar un descanso del trabajo durante una semana o dos.
En zonas arenosas durante la dinámicalas pruebas a veces tienen el efecto contrario. Después de una interrupción en la hinca de pilotes por un tiempo, las fallas comienzan a aumentar. Esto se debe principalmente a la sobrecompactación del suelo debajo de la punta del pilote. En este sentido, de acuerdo con los estándares, las pruebas dinámicas en áreas arenosas se llevan a cabo tres días después de la hinca de pilotes y en áreas de arcilla, después de 6 días.
Lo que debes saber sobre
Ensayos dinámicos de pilotes en determinadosLas situaciones pueden mostrar un resultado demasiado alto de la capacidad de carga o viceversa, uno subestimado. Esto se debe principalmente a la estructura estratificada del suelo. La pila puede atravesar una capa densa y entrar en una más suelta, o viceversa. En suelos tan difíciles, incluso las pruebas estáticas a menudo muestran resultados inexactos. Por eso, antes de comenzar a trabajar en el sitio, es imperativo realizar estudios geológicos exhaustivos.
¿Qué debe guiarse por
Las pilas se prueban de acuerdo con las normas prescritas por los siguientes documentos:
GOST 5686-96 “Suelos. Técnicas de ensayo de pilotes ";
SNiP 2.02.03-85 "Cimientos de pilotes";
SNiP 3.02.02-87 "Cimentaciones, movimientos de tierra, cimentaciones";
SP 50-102-203 "Disposición y diseño de cimientos de pilotes";
GOST 25258-82 "Método de determinación de campo de la temperatura";
Estándar interestatal para la realización de estudios geológicos (Bielorrusia, Kazajstán, RF).
Antes de realizar pruebas estáticasSe elabora un encargo técnico, se elabora un proyecto para la ejecución de las obras y se elabora un plano de la obra y su sección geológica. Al final de todo el trabajo de campo y después de realizar los gastos matemáticos, se determina el diámetro y la longitud óptimos de los pilotes.
