Base de tornillo de pilote de bricolaje: características, dispositivo, cálculo, instalación

Contenido

Pros y contras de la base de pilotes
¿Cómo funciona una pila de tornillos?
Tipos de pilas
Instalación de pilotes
Pilas caseras
Puerta sobre pilotes
Fundación sobre pilotes de tornillos
Video: qué base elegir: tira, losa, columna, pilotes de tornillo
Producción

Las pilas de tornillos están lejos de la tecnología del siglo XXI, como a veces escriben. Se conocen desde la antigüedad. La primera prueba documental de su uso en las unidades de ingeniería del ejército francés se remonta a las guerras napoleónicas. La pila de tornillos fue patentada por primera vez en 1838 en Gran Bretaña por Alexander Mitchell. Hay que decir que la patente británica no es un documento que reclame prioridad, solo asegura el derecho del autor a comercializar este diseño dentro del Imperio Británico.

En Rusia, donde había suficiente espacio para la construcción y carreteras de acceso, y la capacidad de carga de los suelos en la mayor parte del territorio es pequeña y estable, las pilas de tornillos no se utilizaron hasta la revolución. La introducción en la construcción de cimientos sobre pilotes de tornillo comenzó solo con el desarrollo de áreas ubicadas en la zona de permafrost. Si es perturbado por movimientos de tierra, se forman cráteres de fusión, en los que no solo puede caer una casa, sino una aldea entera, y la base sobre pilotes prácticamente no los requiere.

Actualmente, las cimentaciones con pilotes roscados se utilizan ampliamente en la construcción individual. La razón principal es que dicha base es la más fácil y rápida de ensamblar a mano . Si el edificio es ligero de un piso (tablero de panel prefabricado, marco, hecho de hormigón celular), entonces usted mismo puede hacer las pilas. En este caso, la cimentación sobre pilotes atornillados al suelo resulta más barata que otras.

Pros y contras de la base de pilotes

Los cimientos de pilotes son fundamentalmente diferentes de los cimientos de tiras y losas en que cada pilote transfiere una carga concentrada al suelo en un punto separado. Y la base de pilotes, a su vez, se diferencia de la base de pilotes hecha de pilotes de hormigón armado en que:

Los pilotes son tuberías de metal que resisten la flexión mucho peor que el hormigón armado.
Las pilas de metal en el suelo se corroen.
El hincado en pilotes roscados, en contraste con el hincado en pilotes hincados, no compacta, sino que afloja el suelo.

Debido a estos factores, la calidad de la cimentación de pilotes depende en gran medida de las propiedades del suelo subyacente. Un «cojín» ideal para una base en espiral es una marga seca espesa o un aluvión ligeramente humedecido, arena con pequeñas inclusiones de guijarros . En este último caso, el tornillo de la pila, al atornillar, empuja frente a él un cono de tierra cada vez más expansivo y compactado. Al mismo tiempo, se exprime agua y pequeñas partículas de arcilla, siempre presentes en el aluvión, lo cementan. Al final, el cono del suelo adquiere la resistencia del hormigón y los conos de las pilas individuales se cierran en profundidad. La pila está bien encajada, por lo que es más fácil convertirla en un sacacorchos que darle la vuelta o darle más vueltas; la base más fuerte ahora está completa sin prácticamente ningún ciclo cero.

Gazebo con piscina sobre pilotes de tornillos

En los suelos fértiles de múltiples capas de la mayor parte de la Federación de Rusia, la pila de cimentación funciona de manera diferente. Cómo: analizaremos a continuación, pero por ahora indicaremos los pros y los contras de las pilas de tornillos en Rusia , con la excepción de las regiones montañosas y la zona de permafrost:

La planificación del sitio y el equipamiento de las carreteras de acceso no son necesarios, una ventaja .
La construcción no está ligada a la temporada, condiciones climáticas / naturales y la ubicación geográfica del objeto; las pilas se pueden envolver tanto en un pantano como en permafrost, una ventaja .
Los costos de mano de obra para la instalación de una base de pilotes son de un orden de magnitud o más menores que cualquier otro; se puede montar en 1-3 turnos de trabajo, una ventaja .
No es necesario esperar a que la base se encoja, la construcción puede comenzar inmediatamente después de su instalación, una ventaja.
Se pueden hacer ampliaciones al edificio principal sin miedo a que se encojan sus cimientos relativamente antiguos, una ventaja .
La construcción es posible en el área de comunicaciones subterráneas desarrolladas, una ventaja .
Con el uso de métodos de ensamblaje industrial y en combinación con una base de tornillo de pilotes de hormigón armado, es posible realizar la construcción en los suelos más débiles, hasta arenas movedizas, una ventaja .
Las mismas tecnologías de construcción industrial permiten extraer pilotes del suelo para su reutilización, una ventaja .
Vida útil limitada: en suelos húmedos con una reacción química distinta a la neutra, las pilas de metal sirven de 50 a 60 años; aburrido (ver más abajo) hasta 100-120 años – menos .
Capacidad de carga limitada por las propiedades del suelo: la construcción de capital de varios pisos sobre cimientos de pilotes es imposible – menos .
Las cimentaciones con tornillos para pilotes para edificios residenciales a largo plazo por unidad de carga de soporte del edificio son entre un 10 y un 30% más caras que las cimentaciones con pilotes o con correa, menos .
La construcción del sótano es imposible, porque interacción interrumpida con las pilas de tierra – menos .
La entrada de agua corriente en el subsuelo del edificio es inaceptable, por lo tanto, se requiere un acabado bastante complejo del sótano y el área ciega, menos .
La erección de la base requiere estudios geológicos preliminares en el sitio de construcción y cálculos bastante complejos y laboriosos. Si se pueden desarrollar proyectos estándar para cimientos de tiras, entonces cada tornillo de pilote se diseña individualmente, menos .

En la construcción individual, las ventajas de la cimentación de pilotes y tornillos sin duda hacen retroceder sus desventajas en los siguientes casos:

Edificios residenciales ligeros temporales. Por ejemplo, tomamos una hipoteca económica y factible para una casa de paneles prefabricados, y junto a ella estamos construyendo gradualmente una mansión capital.
Baños de madera: el aislamiento confiable del piso del suelo también proporciona un vapor bastante ligero y suave de la estufa de metal.
Dependencias, galpones, enrejados.
Vallas.
Puertas batientes.

Los pilares de las puertas correderas no deben estar hechos de pilotes roscados: el mecanismo aún necesita un hormigonado completo, y su contracción en el futuro conducirá a la deformación de la hoja; además, los pilotes no sostienen las cargas alternas regulares durante su extensión / retracción. Los cimientos de pilotes no son muy adecuados para garajes; para la entrada-salida, deberá realizar una rampa con una altura de aproximadamente 0,5 m, lo cual es inconveniente, ocupa espacio en el sitio, complica y aumenta el costo de la obra. La excepción son los garajes de metal soldados, pero todos conocen su estética.

¿Cómo funciona una pila de tornillos?

Analicemos el caso de la disposición de las capas de suelo, típico de la zona media de la Federación de Rusia, ver Fig. a la derecha:

Trabajo de una pila de tornillos en el suelo.

Arriba – humus, gradualmente convirtiéndose en franco arenoso, con un espesor total de 0.15-3 m. En este caso, no es su fertilidad lo que es importante, sino el hecho de que los suelos son muy débiles, la capacidad de carga es inferior a 2 kg / cuadrado cm, suelto y profundo en profundidad, y antes del invierno y abundantemente húmedo.
Capa de marga con una capacidad de carga de 3-4 kg / sq. ver Su capacidad para la posibilidad de usar pilotes de tornillo convencionales debe ser de al menos 0,7-1,2 m, y es sólida dentro del sitio de construcción.
Aluvión suelto, fuerte, hasta arenas movedizas, cargado de agua de gran espesor; capacidad de carga no más de 2-3 kg / sq. metro.

En el cinturón de Chernozem, el humus sobre franco arenoso puede alcanzar un espesor de más de 5 m en un lado. Por otro lado, existe, en algunos lugares, el llamado. ergeni – depósitos arenosos-arcillosos del río Ergen durante la última glaciación, a lo largo de los cuales las aguas de la capa de hielo que se derrite de Fennoscandia fluyeron hacia el antiguo Mar Sármata, que unía el Negro, Azov, Caspio y Aral. Recibió su nombre en geología de la cresta de la morrena de Ergen, en la que se descubrieron por primera vez estos depósitos característicos. Por cierto, según los datos geológicos, este «río» alcanzó 200 km de ancho de canal, y su llanura aluvial – 600 km.

La capacidad de carga de ergene ya a una profundidad de 0,5 m alcanza los 5-6 kg / m2. m, y cuando se atornilla la pila, el cono de compactación crece extremadamente rápido. Si la pila entró en el yergen antes de atascarse a más de 2,5 m, genial, la base será muy fuerte. Si tiene menos de 2 m, es imposible construir sobre pilotes aquí. Pero volvamos a los suelos habituales.

Nota: los depósitos aluviales de las estribaciones y las llanuras costeras tienen propiedades similares a las de los ergens.

La capa superior de humus con franco arenoso, sujeta a congelación, se agita. Cuando se congela, el agua se expande uniformemente en todas las direcciones, por lo que en invierno la tierra agitada agarrará firmemente la pila por todos los lados y la levantará con una fuerza tremenda. Y en la primavera, una vez descongelado, se moverá hacia los lados y le dará la oportunidad de combarse y doblarse libremente. En nuestra área, por desgracia, casi toda la carga en la pila de tornillos se transfiere por su quinta parte inferior, y casi nada sostiene su peso desde los lados. Exprimir agua y presionar la tierra alrededor de la pila en un conglomerado, como cuando se clava un martillo, no ocurre cuando se atornilla un tornillo.

El franco arenoso por debajo de la profundidad de congelación casi no resiste el tirón del pilote. Si la capa de marga, que solo soporta la carga, es menor que su espesor mínimo de 0,7-1,2 m, solo quedan 2 salidas:

Introduzca la pila en marga solo durante 1 vuelta del tornillo, y el extremo de la pila no debe perforar la capa de soporte en más de la mitad, de lo contrario, se lavará alrededor de la pila con agua del suelo. Otra condición es que debe haber al menos 2.5 m desde el punto más bajo del sitio de construcción hasta la capa de apoyo, de lo contrario la base no tendrá la estabilidad lateral adecuada.
Tome una pila muy larga, de no menos de 5 m, de un diseño especial para suelos flotantes y agitados, ver más abajo. Los mismos pilotes son adecuados para la capa superior de más de 3 m de espesor, por ejemplo. en suelo negro. Pero solo se pueden envolver con equipo especial pesado. No solo la pila es larga, sino que también la tierra es viscosa y pegajosa.

Nota: en el primer caso, se coloca libremente una carcasa antidesgarro hecha de un tubo de metal sobre un pilote con una longitud inferior a 4 m, como se muestra en la Fig. Un ejemplo de una paradoja técnica: para que la pila se asiente más firmemente en el suelo, debe estar cercada del suelo.

Tipos de pilas

Los principales tipos de pilas de tornillos.

Los principales tipos de pilotes de tornillos para cimentaciones se muestran en la Fig. A la izquierda, una pila para suelos de permafrost, areniscas y margas densas con una alta capacidad de carga. La columna de tierra en su interior está comprimida, por lo que también sostiene la pila desde el interior. Esta pila no es apta para hormigonar, pero los suelos aptos para ello aguantan muy bien. s = (8-20 mm); L = (4-16) m en pasos de 4 m; d = 219 o 325 mm. Carga de transporte – hasta 4.5 toneladas. El costo de uno – de 4500 rublos.

Los pilotes del mismo diseño, debido a la nervadura baja del tornillo, se utilizan como pilotes perforados, ver al final. Para la posibilidad de hormigonado, el suelo de sus ejes se extrae con herramientas de perforación especiales: un taladro de cuchara o un achicador. La tecnología requiere mucha mano de obra, pero permite construir edificios de capital de 3-5 pisos directamente en el permafrost, pantanos y turberas.

En el centro está la pila para los suelos normales descritos anteriormente. Para cercas y edificios ligeros no residenciales, usted mismo puede hacer estas pilas. s = (4-16 mm); L = (2,5-15) m con un paso de 2,5 m; d = 47, 75, 89, 108, 133, 159, 219, 325 mm. Carga de transporte – (0,7-2,5) toneladas. El costo de uno – de 2000 rublos.

A la derecha hay una pila con un talón ensanchado para suelos sueltos, agitados y flotantes. s = (4-16 mm); L = (3-15) m en pasos de 3 m; d = 159, 219, 325 mm. Carga de transporte – (1-3.5) toneladas. El costo de uno – de 3500 rublos. Aunque es posible que su punta con un tornillo no esté fundida o forjada, sino soldada a partir de una hoja de metal, es difícil hacer uno usted mismo. la pala de su hélice debe tener al menos 2 vueltas y, al estrecharse, llegar casi hasta la punta de la punta.

Además de estos tipos básicos, se vende una gama bastante amplia de pilotes especiales: con hélices multivuelta y multiproceso, palas adicionales, con sistema de drenaje incorporado, fabricado con materiales químicamente resistentes, etc. Son costosos, casi nunca se usan en construcciones individuales y requieren una tecnología compleja para instalar los cimientos. Por lo tanto, solo mencionaremos que hay, dicen, tales.

Acerca de las tapas

Hay pilotes a la venta con cabezales de montaje y tecnológicos soldados a ellos. Son, por supuesto, más caras. Debe tenerse en cuenta que el cabezal de montaje solo es necesario para ensamblar casas de madera sobre pilotes; en otros casos, es bastante posible prescindir de él: la rejilla de la base (ver más abajo) del perfil de metal se suelda directamente al eje del pilote, se envuelve manualmente con orificios tecnológicos y una máquina liviana, con una miniexcavadora , no requiere un cabezal tecnológico especial. La disposición de la cabeza del pilote se muestra en la figura, por si acaso, sobre un pilote de 133 mm. Para pilotes de otros diámetros, las dimensiones de la losa permanecen sin cambios.

Montaje y cabeza tecnológica de la pila de tornillos.

Instalación de pilotes

Para que el lector pueda evaluar sus fortalezas y capacidades de antemano, primero hablemos sobre los métodos de instalación de pilas de tornillos. En suelos ligeros, los pilotes de hasta 5 m de largo se pueden enrollar a mano. Para ello se necesitan 3 personas: dos físicamente fuertes y resistentes, y la tercera está atenta y con ojo certero:

Se realiza un pozo de referencia con una profundidad de al menos 1,2 m con un taladro manual.
La pila se inserta en el punto de referencia y se alinea verticalmente con una plomada.
La chatarra se enrosca en los orificios tecnológicos de las pilas, y en sus extremos se colocan piezas de tubería de un diámetro más grande de la misma longitud al menos 5-6 m. Es imposible cubrir la pila con una abrazadera con orejetas y sujetar la puerta desde un lado, de lo contrario, la pila inevitablemente se inclinará. ¡El eje del pilote y el eje de la puerta deben cruzarse!
La pila se enrolla con cuidado hasta que descanse contra la parte inferior del marco.
Finalmente se verifica la verticalidad del pilote, apretándolo con hombros y brazos.
Envuelva a la profundidad nominal; el supervisor monitorea continuamente la verticalidad y da órdenes a los perforadores, quienes deben aplicar con más fuerza, en qué dirección aplicar.

La desalineación permitida de una pila con una longitud de 5 m es de 2 grados. Para girarlo con tanta precisión a simple vista, necesita una experiencia bastante decente de un equipo bien coordinado. Especialmente peligroso es el caso cuando la pila «no va a lo largo del hilo» , es casi imposible alinearla y es posible darle la vuelta solo desde una profundidad de no más de 1,5 m en franco arenoso o podzol. Por lo tanto, tiene sentido, antes de poner los cimientos, practicar en algún lugar del patio trasero.

Nota: la tecnología de instalación de la base en sí se discutirá más adelante.

Conducir una pila de tornillos con una miniexcavadora

Mecánicamente, las pilas en construcción individual se envuelven con mayor frecuencia con una miniexcavadora con una envoltura de pilas, consulte la Fig. Alquilar o contratar una máquina de este tipo junto con un operador es varias veces más barato que un equipo especial «grande», y conduce una pila de hasta 12 m de largo y hasta 159 mm de diámetro en suelo ruso ordinario. Envolver uno lleva de 3 a 10 minutos, dependiendo del suelo; la verticalidad se obtiene automáticamente. La electrónica de a bordo de algunos modelos de «mini-eccs» se puede conectar con un nivel láser, de modo que la parte superior de las pilas vaya directamente a un plano. En general, la mejor opción.

Video: atornillado manual de pilotes debajo de la base.

Pilas caseras

Para una casa de baños de 4×6 m con terraza, necesitará unas 20 pilas. Por el dinero: 40.000 rublos. el más barato, sin contar los flejes de rejilla. Un constructor de viviendas con bastante experiencia se dará cuenta de inmediato de que fabricarlas por su cuenta, incluso si requieren mucho trabajo, costará al menos tres veces más barato, solo se necesitan una amoladora y una máquina de soldar: en suelos comunes en el carril central para una pila desechable, no se requiere una punta de fundición masiva con un tornillo grueso.

Las proporciones de una pila de tornillos casera.

Nota: si los pilotes están destinados a cercas, debe tomar D = (3.5-4.5) d, ver fig. a la derecha. De lo contrario, las cargas de viento alternas en su lona pronto aflojarán la estructura, no hay rejilla. Debido a esto, la profundización debe tomarse 1,5 veces más de lo habitual, es decir, 1,8 m.

De hecho, usted mismo puede hacer pilas de tornillos para suelos ligeros de hasta 4-6 m de largo sin cálculos ni cálculos complicados. Para una casa de baños, un granero o una cerca, esto será suficiente. En aras de la simplicidad, tomemos una pila con un tornillo de una sola vuelta ubicado completamente en el maletero; su dibujo que indica las proporciones requeridas se muestra en la Fig. a la derecha. Las tuberías no tienen que ser tomadas de la gama estándar de diámetros de pilotes, cualquiera disponible irá; en postes de cerca: desde 60 mm hacia el exterior para vallas de estacas o mallas o desde 80 mm para vallas de madera maciza, chapas perfiladas o forjadas. El metal para el tornillo – el acero de 4 mm por el espesor.

Patrón de tornillo de pila de una vuelta

En la fig. Se muestra cómo cortar un anillo de metal para un tornillo. izquierda. La línea de corte debe pasar suavemente desde la tangente al diámetro interior del anillo hasta el mismo hasta el exterior. Entonces el filo será convexo y más fácil de penetrar en el suelo. Y el «cuerno» del borde de rodadura presionará el suelo suelto contra el eje del pilote, comparándolo hasta cierto punto. Es recomendable afilar el filo con una simple cuña.

Cuando se estira en espiral, el diámetro interior del anillo disminuirá. Con el paso de tornillo indicado en el dibujo anterior, se debe aumentar en la pieza de trabajo en un 10%, más 3-4 mm de margen tecnológico. Por ejemplo, para los pilotes de 108 mm más comunes obtenemos 121-122 mm. Las pilas se ensamblan juntas, la tecnología de ensamblaje es la siguiente:

Prepare un patrón de tornillos;
Colóquelo holgadamente en la tubería;
Al final de la tubería, se cortan vieiras triangulares con una amoladora, 3-6 dependiendo del diámetro de la tubería;
Con un mazo, póngalos en un cono y hierva los porros;
La pieza en bruto del tornillo se lleva a la punta resultante y el borde interior del filo de corte se suelda al eje del pilote;
Utilice una palanca para estirar el tornillo en blanco en una espiral hasta que su borde interior descanse sobre la tubería. Al mismo tiempo, el paso del tornillo «jugará», pero su valor no es crítico;
Sosteniendo el tornillo con una palanca, agarre el borde interior del borde de carrera;
Todo el borde interior de la pala de la hélice está soldado.

Video: hacer pilas caseras para una cerca.

Puerta sobre pilotes

Una puerta de pilotes roscados requerirá un trabajo adicional. El hecho es que sus pilares de la puerta no se cargan en absoluto o se cargan mucho más débiles que el lienzo. Sin apoyo adicional en el suelo, la parte superior de los postes de la puerta pronto se dispersará hacia los lados. Por cierto, lo mismo, solo en menor medida, se aplica a los postes de esquina.

No es difícil hacer frente al problema: alrededor del pilar, a los lados por 0.25-0.5 m, excavamos un pozo de una y media a dos bayonetas de una pala de profundidad y lo llenamos con concreto sobre un cojín de arena de 10- 15 cm. El lingote de hormigón tomará la parte horizontal de las cargas oscilantes del pilar, y el tornillo en la profundidad tomará la parte vertical. Se necesitan tubos para postes con un diámetro aumentado, a partir de 120 mm. Pero tenga en cuenta que este no es un hormigonado en toda regla, ¡no puede cargar el lingote verticalmente!

Fundación sobre pilotes de tornillos

Una cimentación de pilotes con tornillos es mucho más difícil de realizar que una cerca de pilotes. Por lo tanto, primero deberá realizar un trabajo preparatorio, cuyo propósito es determinar el tamaño de los soportes de los pilotes en el suelo dado, luego la distancia entre los pilotes y trazar un diagrama en planta del campo de pilotes para el plan de construcción . Solo entonces será posible continuar con la instalación de la base.

Geología

En la futura obra, con envolvente, en las esquinas y en el centro, pasamos pozos exploratorios de 2,5 m de profundidad con un taladro manual, perforamos, por supuesto, de forma gradual para que el taladro no se atasque. Para facilitar el hundimiento, cogemos un taladro de menor diámetro. La perforación exploratoria para pilotes manuales se considera exitosa cuando coinciden los siguientes 3 factores:

En todos los pozos se encontró marga densa a una profundidad de hasta 2 m.
El grosor de su capa no es inferior a 0,7 m.
No se encontraron rocas, raíces gruesas o escombros en ninguno de los pozos.

De lo contrario, no se puede hacer nada, tendrá que organizar una base de un tipo diferente o comprar pilas especiales caras y contratar equipos potentes para envolverlas.

Nota: en ausencia de experiencia personal en el campo de la geología de la construcción, será útil no ser perezoso o contratar una excavadora y cavar un pozo de cimentación de 2,5 m de profundidad en el sitio.Luego planifique su fondo con una pala, saque un trozo de suelo sólido, no suelto y entregarlo para su análisis al laboratorio de construcción más cercano para determinar la capacidad portante. También puede llamar a un especialista en el lugar. Si la capacidad de carga es igual o superior a 2,5 kg / m2. cm, entonces la base de pilote-tornillo en esta área se puede hacer para cualquier estructura.

Cálculo de cimientos

Los valores anteriores de la carga transportada por los pilotes son indicativos. La capacidad de carga del pilote depende de la naturaleza del suelo también porque el suelo débil evita que los pilotes se doblen menos bajo la influencia del peso del edificio. Para edificios de 1-2 pisos, sin aumentar significativamente el costo de los cimientos, se puede calcular utilizando un método simplificado:

Determinar los pesos de los elementos de la estructura del edificio;
Tenemos en cuenta la nieve, el viento y las cargas domésticas según indicadores generalizados;
Recopilamos pesos y determinamos la carga de peso efectiva del edificio;
Con base en el área total del edificio y la distancia mínima permitida entre las pilas, encontramos su número máximo posible;
Basado en la capacidad de carga del suelo a 2.5 kg / sq. m, calculamos el área total de los talones de los pilotes;
Utilizándolo y el peso reducido de la estructura, encontramos el número mínimo permisible de pilotes;
Para varios tamaños o proporciones estándar del dibujo de una pila hecha en casa, determinamos el tamaño de la pila y su número real en el campo de pila;
Construimos un plano del campo de pilotes, siguiendo los valores límite del paso entre los pilotes y el principio de distribución uniforme del peso de la carga;
Construimos un plan de parrillas, tratando de distribuir uniformemente la carga del edificio.

Esta técnica da un valor ligeramente sobreestimado de la redundancia del número de pilotes, pero con una sola construcción individual, los costos aumentan solo en un 5-7%. Pero la confiabilidad de la base será mucho mayor y no será tan crítica para las propiedades del suelo simuladas en una computadora a un costo mínimo.

Sobre el paso de las pilas

El paso mínimo permitido de las pilas de tornillos en suelos comunes en Rusia Central es de 1,7 m . Entre cada 2 pilas, deben quedar al menos 0,5 m de tierra vegetal intacta, de lo contrario toda la cimentación conducirá. Una excepción son los grupos de pilotes debajo de áreas que dan una carga concentrada, por ejemplo. horno o columna. Si inmediatamente desde la superficie hay una capa de suelo que se extiende ligeramente hacia los lados cuando se atornilla el pilote, por ejemplo. sedimento del río, entonces el paso mínimo entre las pilas se puede tomar a 1,5 m, y para extensiones ligeras como una terraza, a 1,2 m. El paso máximo para casas de un piso de tipos comunes es:

3 m para troncos o barra de madera, paneles prefabricados y casas de madera.
2,5 m para casas de hormigón celular, bloques machihembrados (PHB) y bloques de hormigón.
2 m para casas de ladrillo.

Pesos de partes de la estructura.

Los valores típicos para los pesos de los elementos estructurales de un edificio son:

Paredes de paneles de marco de hasta 150 mm de espesor – 30-20 kg / sq. metro; troncos – 600 kg / cu. metro; hormigón celular y PHB – 400-900 kg / cu. metro; ladrillo – 600-1200 kg / cu. m, según el tipo de ladrillo, macizo o hueco.
Techo de chapa de acero – 20-30 kg / cu. metro; material del techo – 30-50 kg / sq. metro; pizarra – 60-80 kg / sq. metro.
La superposición es de madera con aislamiento con una densidad de 200 kg / cu. m – 70-100 kg / m2; sótano sobre vigas de madera con el mismo aislamiento – 100-150 kg / sq. metro; hormigón armado monolítico – 500 kg / sq. metro; lo mismo, de losas huecas – 350 kg / sq. metro.
Carga operativa (personas, muebles, electrodomésticos) – 100 kg / sq. metro.

El área para el cálculo es el edificio total. Para una sauna de troncos de 4×6 m con una terraza de 2×3 m, por ejemplo, la carga de peso es de unas 10 toneladas. Sauna «ligera».

Nieve y viento

La carga de nieve se toma a 50 g / m2. m del área total en la Región de la Tierra Negra y más al sur, 100 g / sq. m en el carril central, desde la latitud de Novgorod hasta Arkhangelsk 150 g / sq. my 200 g / sq. m norte. En Siberia – 100 g / sq. m hasta la latitud de Novosibirsk y 200 g / sq. m norte. La carga de viento se calcula mediante la fórmula W = (40 + 15h) S, donde h es la altura del edificio desde el nivel del suelo hasta la cumbrera del techo y S es el área total de la casa.

Los valores obtenidos se multiplican por un factor de 1.3 para una casa de un piso y 2 para una casa de dos pisos y se suman a la suma de las cargas de peso. A esto se le llama aplanar o recoger los pesos. Para la casa de baños antes mencionada con un techo de 2.4 m sin ático, se obtiene un valor de aproximadamente 17 toneladas.

¿Cuántas pilas necesitas?

Ahora hagamos el cálculo más importante: el número de pilas. Como ya se mencionó, consideramos que la pila descansa solo sobre el talón. Nuestra casa de baños mide 4×6 my se anexa una terraza de 2×3 m, un total de 30 plazas en común. La distancia mínima entre las pilas es de 1.7 m, luego cada una de ellas tiene 0.85×0.85 = 0.7225 sq. m edificio.

Los pilotes de esquina y perímetro no se ven influenciados por los «competidores» del exterior, porque simplemente no están allí. Esta circunstancia se tiene en cuenta mediante un cierto factor de corrección, que puede derivarse de acuerdo con las leyes de la topología. Para un edificio de proporciones ordinarias, su valor será aproximadamente igual a la relación entre el lado largo de la casa y el corto; en nuestro caso 6/4 = 1,5. Entonces la pila tendrá 0.7225×1.5 = 1.08375 sq. metro.

Bajo el área total de 30 metros cuadrados. m necesitará 30 / 1.08375 = 27.68 o, redondeado, 28 montones. Aquí hay cuántos de ellos puede en el límite, para no debilitarse entre sí, para amontonarse debajo de nuestra cabina, si no es una casa de baños, sino un almacén de piezas de fundición de hierro. Pero el peso reducido de la casa de baños, como recordamos, es de 17.000 kg, entonces por cada pila habrá 17 t / 28 = 0.607 t.

Ahora miramos los pilotes de acuerdo con la TU, o lo consideramos nosotros mismos, si conocemos la resistencia, qué tubería de 3-5 m de largo resistirá una carga axial doble de esta magnitud, es decir, 0,607×2 = 1,214 toneladas, sin riesgo de flexión. Doble, porque es necesario tener en cuenta la presión lateral desigual de la capa agitada del suelo. De una forma u otra, pasamos al pilote SV108, de 108 mm de diámetro. El diámetro de su talón es de 300 mm, lo que nos permite calcular el número mínimo de pilotes requerido.

Para calcular el área total de los talones, dividimos el peso reducido en kilogramos por la capacidad de carga del suelo (2,5 kg / m2 en nuestro caso). Para una casa de baños, obtenemos 6,800 pies cuadrados. cm. En el talón con un diámetro de 300 mm, el área de apoyo es 706 sq. cm, es decir bajo una carga de 17.000 kg, necesitamos al menos 10 pilas. Ahora tenemos en cuenta las siguientes circunstancias:

Ejemplo de un plano de campo de pilotes

Cada esquina, exterior e interior, debe estar sostenida por una pila. Una vez que haya una casa de baños con terraza, necesitará 8 pilas.
Debe haber una pila en el centro del edificio; como habrá estufa, ponemos un arbusto de 4 pilas, para un total de 12.
Al menos habrá una pila a cada lado de la bañera, ya que las paredes cortas son más largas que la luz máxima para un árbol entre las pilas de 3 m.
Reforzaremos la mitad de la terraza con un pilote más. Ahora, en total en un círculo, había 16 de ellos , ver fig. a la derecha. En el muro con la terraza, la distancia entre los pilotes resultó ser de 1,5 m, que es ligeramente menor que el máximo permitido. Si la casa de baños está en la orilla arenosa del embalse, está bien, esta tierra se afloja un poco hacia los lados, ver arriba. De lo contrario, necesita un cálculo basado en datos geológicos precisos. Es posible que sea necesario cambiar la terraza.
Se colocan 17 toneladas del peso reducido del baño sobre 16 pilas. Una pila de 108 mm en suelo blando lleva una carga de 2,1 toneladas, y tenemos 17 toneladas / 16 = 1,0625 toneladas. no lo estamos comprando todavía.
Comprobamos dónde estamos en la bifurcación del número de pilas. Dado que su máximo se calcula por área, es necesario tomar no la media aritmética del número mínimo y máximo de pilas, sino su media geométrica, es decir. multiplique los valores y luego extraiga la raíz cuadrada del resultado. Tenemos: 28×10 = 280; 280 ^ 0,5 = 16,73; aquí también estábamos cerca de la media dorada. No hay nada que temer por la casa de baños.

Por supuesto, para otra estructura, el cálculo será diferente, pero el principio es el mismo: manteniéndonos más cerca de la mitad de la «horquilla» de las distancias permitidas entre los pilotes, elegimos su tipo para que la carga de diseño sea 0.4- 0,6 máximo tanto para el pilote como para el suelo. Al mismo tiempo, la base de pilotes seguirá siendo más barata que la base de tira y no será menos confiable.

Longitud de la pila

¿Qué longitud de montones tomar o hacer? El cálculo aquí es bastante simple. Supondremos que la profundidad del pilote se determina de acuerdo con datos geológicos. Agreguemos la mayor diferencia de altura en el sitio de construcción, está determinada por el nivel hidráulico de la manguera. El siguiente componente es la altura mínima permitida del subsuelo; para construcciones de madera 0,5 m. El último componente es un margen para recortar: con torsión manual por un equipo experimentado bien coordinado de 10-15 cm, con uno mecánico sin láser 30-35 cm. En cuanto a los profesionales, tome el promedio, 20 cm. Poniéndolo todo junto, obtenemos la longitud de pila requerida. Si va más allá de los límites tomados como base para el cálculo en el anterior. párrafo, lo contamos nuevamente y, si es necesario, ajustamos el número de pilas.

Instalación del campo de pilotes

Antes de comenzar a trabajar en la instalación del campo de pilotes, todos los pilotes se cubren con una imprimación resistente al desgaste para metal en 2 capas, la segunda después de que la anterior se haya secado por completo. Luego se seca de acuerdo con TU en una imprimación. Sin imprimación, la capacidad de carga de los pilotes caerá por debajo del máximo permisible en suelos neutros después de 15-20 años, y en suelos ácidos y alcalinos después de 10-12 años.

La primera es envolver la pila en la esquina más alta. Se corta inmediatamente a la medida con la mayor precisión posible, será un punto de referencia para todos los demás. A continuación, envuelven la diagonal hacia ella, luego el resto de las de las esquinas, de mayor a menor, luego las perimetrales en el mismo orden, luego el arbusto central, y los últimos interiores, si los hay.

Las marcas para recortar las pilas se hacen desde el punto de referencia a lo largo del nivel de la manguera. Más precisamente, el cable más rígido con una longitud de ya 4 m se combará en más de 3 mm, lo cual es inaceptable. El nivel láser es aún más preciso, pero, en primer lugar, las pilas intermedias oscurecerán el rayo. En segundo lugar, tres hombres, resoplando por la tensión, seguramente derribarán el dispositivo, y el reajuste en ausencia de puntos de referencia separados en soportes especialmente preparados reducirá la precisión a menos de lo que proporciona el nivel hidráulico.

Instalación de rejilla

Ahora es necesario fortalecer la base con lazos horizontales longitudinales y transversales, los llamados. parrilla o caja. Los lazos diagonales no se utilizan en tales estructuras; no aumentan la resistencia de la base de las tuberías que se asientan en el suelo, solo el exceso de material llega a ellos.

La rejilla aumenta la resistencia de la base a cargas verticales y horizontales. La excepción son las casas de madera maciza. Representan bastante bien los efectos de deformación por sí mismos, y una caja de madera de este tipo se puede erigir sobre un conjunto de pilas individuales. La estructura de madera elástica distribuirá uniformemente sus cargas internas por sí misma.

Las opciones de parrilla más comunes se muestran en la Fig. Los 2 primeros de la izquierda son aptos para cualquier construcción. Se diferencian solo en el perfil de los enlaces de rigidez, canal I-beam. Aquí no se necesitan las cabezas de los pilotes y no es necesario hormigonar los pilotes en suelos ordinarios; los tirantes del revestimiento simplemente se sueldan a los ejes del pilote. En suelos ácidos o alcalinos con una vida útil estimada de más de 25 años, después del montaje en campo, los pilotes se vierten con hormigón M300, inicialmente se produce con aditivos anticorrosión.

Opciones de rejas para cimentaciones de pilotes

En el 3 de la izquierda, pos. Se muestra el dispositivo de la rejilla debajo de la madera, el marco o la casa de paneles prefabricados. Como ya se mencionó, no hay flejado como tal, la casa simplemente se une a las cabezas de los pilotes. Si la construcción se lleva a cabo en suelo ácido / alcalino, donde los pilotes deben ser hormigonados, los cabezales de los pilotes deben tener un orificio para verter el mortero, o se compran cabezales soldables separados para los pilotes.

La base a la derecha pos. de hecho, ya no es una pila, sino un cinturón, reforzado con pilas. Se utilizan en suelos turbosos, pantanosos y otros suelos flotantes. Los pilotes deben ser hormigonados, y antes de verter la solución en sus troncos, se inserta una rejilla de refuerzo, como las de los postes de luz, solo con la base más pequeña del cono hacia abajo. Cada pila se envuelve en su propio pozo de modo que su cabeza esté por debajo del nivel del suelo por la cantidad de profundización de la cinta de concreto. Para esto, el llamado. montones aburridos de diseño especial. Se envuelven 2/3 y luego se terminan a la normalidad.

Nota: las pilas perforadas desde abajo se corroen gradualmente, pero debido a la interacción química de los suelos activos con el metal y el hormigón, crece una «pera» bastante densa de hidróxidos insolubles en lugar de la punta derretida, lo que proporciona un buen soporte para el edificio.

Un diseño especial es la base de los edificios de troncos. El hecho es que un fortín hecho de troncos y un paseo marítimo o un piso de madera resuelven las cargas de maneras completamente diferentes y no se pueden conectar mecánicamente. Por lo tanto, se debe soldar una rejilla metálica de un canal a los pilotes de cimentación para tal edificio, y en los pilotes sobre los que se colocarán los troncos, el canal debe ser triple con puntales para formar una poderosa cabeza cuadrada, ver Fig.

Diagrama del dispositivo de la base de tornillo de pilotes para una casa de troncos.

En los estantes de los canales, se cortan previamente mediante soldadura o taladrado de agujeros para sujetadores con escuadras o varillas roscadas, con un diámetro y con un escalón según la TU para el edificio; generalmente con un diámetro de 20-30 mm y con un paso de 600-1200 mm. El canal en la rejilla se toma de 80 mm. Los espacios entre la casa de troncos y el piso están sellados y cubiertos con zócalos.

Video: el proceso de instalación de una base de tornillo de pilotes.

Construcción de edificios

Debajo de cualquier edificio sobre una base de pilotes, como sobre cualquier otro, se coloca impermeabilización con material para techos. Para la construcción de ladrillos o bloques, luego se colocan losas de concreto sobre la base y ya se coloca mampostería sobre ellas. Es imposible colocar ladrillos, PHB u hormigón celular en el canal, incluso si tiene el doble de ancho que la pared. La razón es que los perfiles metálicos pueden torcerse bajo carga. Es imperceptible y reversible a la vista, pero para muros de mampostería de cualquier tipo, esta deformación será destructiva.

Hay otro problema con las casas de madera. Son demasiado livianos y, sin sujeción adicional, solo un fuerte viento puede moverlos desde los cimientos, sin esperar un huracán o un terremoto. Por lo tanto, las estructuras de construcción de madera se fijan a los cimientos de acuerdo con el diseño del edificio, ver arriba.

Base y subsuelo

Decoración del sótano del edificio sobre una base de pilotes.

Se requiere ventilación libre del contrapiso en un edificio sobre una base de pilotes, y el estancamiento del agua es inaceptable. Al mismo tiempo, el vacío debajo de la casa no mejora de ninguna manera su apariencia, y en invierno la habitación estará muy fría a través del piso. Por lo tanto, se debe prestar la máxima atención al diseño del sótano del edificio y a la eliminación de la humedad.

En la Fig. Se muestra un esquema de diseño típico para un sótano y un área ciega para cimientos de pilotes con tornillos. El espacio entre la pista y la moldura decorativa del zócalo es de 50-60 mm. El ancho del pavimento con baldosas es de al menos 0.5 m. Si el edificio está ubicado en una pendiente, lo que permite la cimentación de pilotes, entonces las partes del área ciega que caen en la parte superior de la pendiente y su lado también deben estar rodeadas de al exterior con zanja de drenaje pluvial.

Acerca del aislamiento del suelo

Un problema grave de las casas de madera prefabricadas sobre pilotes es el enfriamiento invernal desde abajo. Es imposible aislarlo desde el interior, el punto de rocío caerá regularmente en el grosor del piso y se pudrirá. También es imposible obstruir el contrapiso con aislamiento, debe estar ventilado, de lo contrario, la base saldrá del drenaje de condensado hacia las pilas. Montar una casa en una losa de concreto colocada sobre una rejilla: se pierden todas las ventajas de una base de tornillo de pilotes.

Una solución aceptable es colocar primero vigas de madera, bien impregnadas con un fungicida fuerte, y luego con una emulsión de agua-polímero, sobre la caja de la cimentación para impermeabilizar, esta segunda capa de la rejilla eliminará los puentes fríos a través del metal. Y ya en las barras, se coloca el piso estándar de la casa, desde la parte inferior está aislado con EPS con una capa de 30-50 mm.

Sobre el sótano

En los faros sobre pilotes de tornillos, todavía es posible organizar pequeños sótanos si se cumplen ciertas condiciones:

Primero, el pozo del sótano debe ser una caja de concreto con una pared y un espesor de fondo de 70-100 mm. La parte superior de la caja del sótano puede ser liviana, hecha de tablones o de chapa metálica, pero debe estar cerrada para que no se forme un vórtice en el sótano cuando se sople el contrapiso.
En segundo lugar, la pared exterior del búnker del sótano no debe estar a menos de 1,7 m de cualquiera de los pilotes, es decir, el sótano estará abarrotado. Finalmente, el orificio de acceso al sótano no debe crear una conexión mecánica entre la caja del sótano y el edificio. Aquí, es posible una variedad de opciones suaves, hasta la funda de arpillera teñida.

Video: qué base elegir: tira, losa, columna, pilotes de tornillo

Producción

Como puede ver, la base de tornillo de pilote no es en absoluto tan simple y barata como suelen escribir. Y no es aplicable en todos los casos de construcción. Sin embargo, para aquellos que no tienen miedo de tomar las manos, su construcción es a menudo más simple y más barata que el hormigón tradicional, y la base en sí es más confiable. Esto es especialmente cierto para la base de un pequeño baño propio, aquí la base de tornillo de pilotes está más allá de la competencia. También es absolutamente insustituible en la construcción de atracaderos y varaderos para embarcaciones pequeñas, para la construcción de pequeños puentes en fincas privadas, miradores colgados sobre el agua (ver figura al principio del artículo), etc.

Tiene sentido erigir edificios residenciales con una vida útil limitada sobre pilotes. En cuanto a la idoneidad de la base de pilotes para suelos pantanosos, arenas movedizas y todo tipo de inconvenientes como pendientes, entonces en la construcción individual esta ventaja es muy relativa, no se asientan en lugares muertos. En general, la cimentación de pilotes no es una panacea de la construcción ni una invención que hace época, pero en muchos casos puede ayudar.