Cálculo De Pilotes De Tornillo: Cómo Calcular La Cantidad De Material Para Una Base De Pilote-tornillo, Sutilezas De Diseño, Nivel De Capacidad De Carga

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 05:34

La base es la base del edificio, y su cálculo correcto es la base para la longevidad de toda la estructura. Para calcular el número requerido de pilotes de tornillos, su ancho y otros parámetros requeridos para la construcción de la base, debe adherirse a un método estandarizado verificado. Incluye un conjunto de fórmulas en las que es necesario sustituir datos geodésicos sobre las particularidades de un área en particular y valores tabulares correspondientes a los parámetros requeridos de la cimentación. Para calcular la cantidad de pilas de tornillos para una base en una casa privada, es necesario profundizar en todas las características y sutilezas de los cálculos.

Cita

La cimentación sobre pilotes roscados es una excelente solución para zonas con terrenos difíciles, que, además, tiene un precio razonable. La especificidad de esta tecnología permite la instalación de soportes en 3 días y al mismo tiempo garantiza la confiabilidad de la base durante al menos 100 años. Para obtener un resultado de alta calidad, es necesario tener en cuenta todos los factores inherentes al proceso técnico: distribución uniforme de la carga, características del suelo, profundidad de congelación del suelo, presencia y especificidad del agua subterránea, etc.

Como resultado de todos los cálculos, aparecen datos que dan respuestas a preguntas como:

• altura requerida de las pilas de tornillos;
• diámetro de la pila de tornillos;
• la profundidad de su instalación;
• el número requerido de pilas de tornillos;
• costo total de materiales.

Orden de cálculo

El diseño es siempre el primer paso en cualquier trabajo.

Para los cálculos, puede utilizar el método estandarizado para pilotes de tornillos descritos en SNiP 2.02.03–85. Se basa en datos de estudios geodésicos de un terreno específico.

Incluyen la siguiente información:

• descripción del relieve del sitio;
• composición y densidad del suelo;
• nivel del agua subterránea;
• profundidad de congelación del suelo;
• lluvias estacionales en la región de desarrollo.

Con estos datos, se calcula el número de pilotes de tornillos para la base (K).

Para los cálculos, necesita los siguientes indicadores:

• la carga total sobre la base (P), que es la suma de las masas de todos los materiales utilizados;
• factor de seguridad (k), que es un indicador correctivo del valor de la carga total sobre los pilotes;
• capacidad de carga del suelo - valor tabular;
• el área del talón del pelo, que es directamente proporcional a su diámetro, es un valor tabular;
• la carga máxima permitida (S), el indicador para una pila es un valor tabular.

A esto le sigue la sustitución de valores en la fórmula de la siguiente forma: K = P * k / S.

El factor de confiabilidad (k) se correlaciona con el número total de pilas y tiene los valores correspondientes:

• k = 1,4, si las pilas son de 11 a 22 piezas;
• k = 1,65 - de 5 a 10 piezas;
• k = 1,75 - de 1 a 5 piezas.

Cada pilote se carga con una carga igual a la carga total dividida por el número de soportes. Cuanto más pequeños son, más fuerte es la carga en una pila y más rápido cae en mal estado, y con ellos toda la base y la casa.

El cálculo correcto consiste en la selección de tal cantidad de pilas, que será suficiente para todo el período de operación de la estructura, pero sin excedente excesivo, lo que es un desperdicio de fondos.

Usando la fórmula anterior, el coeficiente para pilotes de tornillo, el cálculo de cargas y la construcción adicional no están asociados con dificultades especiales.

En los cálculos finales, es necesario distribuir las cargas debajo de las estructuras de soporte y los puntos críticos con presión excesiva sobre la base, teniendo en cuenta:

• tipo de pilas (colgantes o estantes);
• masas;
• valores de fuerza de balanceo.

Parámetros

Al calcular la base del tornillo y las cargas ejercidas sobre ella, se deben tener en cuenta los siguientes indicadores:

• la masa total de la estructura (constante), medida en kilogramos, es la suma de las masas de dichos elementos:

  • paredes y tabiques;
  • superposiciones;
  • techos

• cargas adicionales (temporales, variables):

  • la masa de nieve en el techo;
  • la masa de todos los artículos de la casa: muebles, equipos, materiales de acabado y residentes (valor promedio 350 kg / m2);

• Las cargas dinámicas de corto plazo surgen de los efectos:

  • ráfagas de viento;
  • procesos sedimentarios;
  • fluctuaciones de temperatura.

Variedades

Dependiendo de la estructura (forma) de la pila de tornillos, la especificidad de su aplicación difiere.

Hay tipos tan comunes:

• shirokoplastny con una punta fundida: se usa para edificios pequeños con suelo simple;
• multicapa con varias palas en diferentes niveles: se usa con mayor carga en terrenos difíciles;
• con un perímetro variable: un producto de perfil estrecho para condiciones específicas;
• Plástico estrecho con una punta dentada fundida: se utiliza en permafrost y suelo pedregoso.

Especificaciones

Hay varias características técnicas principales de las pilas de tornillos.

Éstas incluyen:

• longitud del cañón y material de fabricación;
• diámetro de la pila;
• una variedad de hojas y su método de fijación al cañón.

Diámetro

Los pilotes se fabrican con dimensiones estandarizadas para la realización de las tareas correspondientes:

• 89 mm (diámetro de la hoja 250 mm): con una carga de diseño en un soporte de no más de 5 toneladas, se trata principalmente de casas de marco de una sola planta;
• 108 mm (diámetro de la hoja 300 mm): con una carga de diseño en un soporte no más de 7 toneladas: casas de uno y dos pisos, edificios de madera y estructuras de bloques de espuma;
• 133 mm (diámetro de la hoja 350 mm): con una carga de diseño en un soporte no más de 10 toneladas: casas de ladrillo y hormigón celular que utilizan elementos metálicos.

Largo

La elección de la longitud del pilote se basa en un indicador de la densidad del suelo: el pilote solo debe apoyarse en suelos sólidos.

Además, su longitud depende de las diferencias de altura disponibles en el sitio:

• la profundidad de la marga es inferior a 1 metro; la longitud de las pilas es de 2,5 metros;
• con suelos sueltos o arenas movedizas, la longitud del pilote está determinada por la profundidad de inmersión del taladro en capas duras;
• en caso de desnivel del solar, la diferencia en la longitud de los pilotes puede variar desde 0,5 metros o más, según el caso concreto.

El número de soportes y el intervalo de su ubicación

Los valores tabulares de la ubicación de los soportes entre sí incluyen los siguientes valores:

• de 2 a 2,5 metros: para casas con estructura de madera y edificios de bloques;
• 3 metros: para edificios de madera o troncos.

Al colocar los pilotes de cimentación para una distribución uniforme de las cargas, se deben tener en cuenta las siguientes reglas para su colocación:

• en cada rincón de la casa;
• en el punto de intersección del muro de carga y el tabique interno;
• cerca del portal de entrada;
• dentro del perímetro del edificio a intervalos de 2 metros;
• al menos 2 pilas debajo de la chimenea;
• debajo de un muro de carga, en la ubicación de un balcón, entrepiso o estructura similar.

Rejilla

Una rejilla es un elemento de cimentación necesario para distribuir uniformemente la carga ejercida por la estructura sobre la cimentación. Para garantizar la confiabilidad de la parrilla, es necesario calcular una serie de parámetros, mientras que el tipo de parrilla no importa.

Los cálculos incluyen:

• fuerza de punzonado de la base;
• fuerza de punzonado que actúa en cada esquina por separado;
• fuerza de flexión.

Si se utiliza una rejilla alta, toda la carga se aplica a los pilotes. La carga vertical actúa desde abajo, la carga deformante actúa desde el lateral. Estos cálculos son muy complejos y requieren conocimientos profesionales. Para los cálculos, debe utilizar los estándares de construcción individual.

Definen las siguientes normas:

• los soportes se pueden conectar a la reja de dos formas: rígidos y libres;
• la profundidad de entrada de la cabeza del pilote en la rejilla es de al menos 10 cm;
• la distancia entre el suelo y la rejilla es de al menos 20 cm;
• el espesor de la rejilla no puede ser menor que el espesor de las paredes y es de al menos 40 cm;
• la rejilla debe tener una altura de más de 30 cm;
• la rejilla está reforzada con refuerzo longitudinal y transversal con una sección de varilla de 10 a 12 mm.

Ejemplo de conteo

Este ejemplo sirve para mostrar en detalle la aplicación de fórmulas en el cálculo de la cimentación pilote-tornillo.

Los datos iniciales para una casa con un perímetro de 10x10 son:

• una casa construida con tecnología de marcos, el techo está cubierto de pizarra, hay un porche;
• dimensiones de la base - 10x10, altura del edificio - 3 metros;
• en el interior se instalan dos particiones que, al cruzar, dividen la habitación en 3 habitaciones;
• pendiente del techo - 60 grados;
• el marco está hecho de una barra con una sección de 150x150;
• la rejilla está formada por una barra con una sección de 200x200;
• las paredes están hechas de paneles SIP.

A continuación, se realizan los cálculos de los siguientes elementos estructurales:

• área de la pared:

  • transportistas: 10 * 3 * 4 = 120 pies cuadrados metro;
  • particiones: 10 * 3 + 5 * 3 = 45 sq. metro;

• la masa de las paredes (la masa de 1 metro cuadrado de la pared de la barra y la partición se toma de la tabla de valores promedio):

  • soporte de carga: 50 kg * 120 = 6000 kg;
  • particiones: 30 kg * 45 = 1350 kg;
  • total: 6000 + 1350 = 7350 kg;

• la masa de pisos por 100 metros cuadrados. m.:

  • sótano: 150 kg * 100 = 15000 kg;
  • ático: 100 kg * 100 = 10,000 kg;
  • techo: 50 kg * 100 = 5000 kg;
  • total: 15.000 * 10.000 + 5.000 = 30.000 kg;

• la masa de elementos adicionales (el contenido interno de la casa, el tipo de electrodomésticos, acabados, el número de residentes, etc.), se toma un valor promedio tabular para 1 metro cuadrado. m en 350 kg:

  350 * 100 = 35000 kg.

• masa total del edificio:

  35000 + 30,000 + 7350 = 72,350 kg

• por ejemplo, se toma un factor de confiabilidad de 1, 4;
• la carga máxima en el talón de un pilote con un diámetro de 300 mm es de 2600 kg, siempre que la resistencia del suelo sea de 3 kg / cu. cm (suelo con una densidad media, presencia de aguas profundas y un nivel de congelación de no más de 1 metro);
• calculamos el número de pilas de acuerdo con la fórmula K = P * k / S: K = 72350 * 1, 4/2600 = 39 pilas.

Recomendaciones adicionales

En el proceso de cálculo del número de pilotes y su distribución en toda el área de la cimentación, hay muchas características pequeñas, cada una de las cuales de una forma u otra afecta la mejora del resultado final:

• al instalar una base hecha de pilotes de tornillos en un suelo inestable complejo, para fortalecer la estructura de soporte, se usa un fleje con un ángulo o canal de metal en el nivel del sótano;
• en ausencia de datos geodésicos para los cálculos, es mejor usar los parámetros correspondientes a la carga mínima de diseño, es decir, crear un factor de seguridad máximo;
• para mejorar la calidad de los cálculos, además de las fórmulas y los datos tabulares, vale la pena utilizar un programa de diseño: recalculará todos los parámetros y refutará o confirmará el cálculo manual;
• las pilas menos duraderas tienen troncos de tubería de costura con cuchillas soldadas;
• de acuerdo con las normas, el sótano no debe elevarse más de 60 cm por encima del suelo, mientras que la longitud del pilote debe ser de 20 a 30 cm.

El número estimado de pilotes no siempre es óptimo: puede haber circunstancias adicionales que requieran el uso de un mayor número de pilotes. Además, un pequeño margen de seguridad tiene un efecto beneficioso sobre la durabilidad de la base.

Al instalar pilotes en un área irregular, es aconsejable dejar un margen de longitud en la región de 20-50 cm. En el futuro, el exceso se puede cortar o arrancar. Pero si hay escasez, tendrá que conducir en una nueva pila.