La cimentación por pilotes es una forma de cimentación con alta capacidad de carga, amplio rango de aplicaciones y larga historia. Con la mejora de los niveles de producción y el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los tipos, procesos, teorías de diseño, métodos de cálculo y alcance de aplicación de los cimientos de pilotes han logrado grandes avances y se utilizan ampliamente en edificios de gran altura, puertos, puentes y otros. proyectos.
El pilote es un elemento transmisor de fuerza que transfiere toda o parte de la carga del edificio al suelo de cimentación y tiene una cierta rigidez y resistencia a la flexión. Su tamaño de sección transversal es mucho menor que su longitud. Una cimentación de pilotes se compone de múltiples pilotes enterrados en la cimentación (llamados grupo de pilotes) y una plataforma de pilotes (llamada plataforma de tapa) que une los grupos de pilotes para trabajar juntos.
La función de la cimentación de pilotes es transferir la carga a la capa profunda del suelo con mejor capacidad de carga para cumplir con los requisitos de capacidad de carga y asentamiento. Las cimentaciones de pilotes tienen una alta capacidad de carga y pueden soportar cargas verticales, cargas horizontales, cargas de elevación y cargas de vibración. Son la forma más utilizada de cimentaciones profundas.
Campos de aplicación
(1) Cuando la capa superior del suelo es débil y no puede cumplir con los requisitos de capacidad de carga y deformación, y hay una mejor capa de suelo debajo, use pilotes para cruzar el capa de suelo blando, transfiera la carga a la capa profunda de suelo duro.
(2) No existe una capa de soporte ideal dentro de un cierto rango de profundidad, y la carga se transmite gradualmente a lo largo de la varilla del pilote a través de la fricción lateral del pilote.
(3) La base debe resistir la fuerza ascendente y el pilote depende de la fricción negativa alrededor del poste del pilote para resistir la fuerza ascendente, es decir, "pilote extraíble".
(4) Cuando la base necesita soportar una fuerza de componente horizontal, se puede apoyar sobre pilotes rectos doblados.
(5) Cuando la dureza del suelo o la distribución de la carga son desiguales y la base natural no puede cumplir con los requisitos de deformación desigual de la estructura, se puede utilizar una base de pilotes.
(6) Hay una mejor capa de suelo en la capa poco profunda, pero considerando otros factores, los cimientos de pilotes todavía se usan, por ejemplo, cuando se coloca suelo alrededor de los cimientos estructurales en el puerto, la conservación del agua y. los proyectos de puentes son adecuados para la erosión o la erosión. Se deben usar cimientos de pilotes, por ejemplo, cuando los instrumentos de precisión y los equipos mecánicos eléctricos tienen requisitos especiales para los cimientos, a menudo se usan cimientos de pilotes;
(7) Considerando que la edificación se ve afectada por edificaciones adyacentes, apilamiento en suelo, excavaciones y pilotes de construcción, etc. , se utilizará una base de pilotes cuando una base poco profunda produzca una inclinación o asentamiento excesivo.
(8) Hay capas de suelo inestables debajo de los edificios, como suelo licuado, loess colapsable, suelo congelado estacionalmente, suelo expansivo, etc. Los cimientos de pilotes se utilizan para transferir cargas a capas de suelo profundas, densas y estables.
Si no se encuentra en la situación anterior, se puede determinar si se utilizan cimientos de pilotes mediante análisis y comparación basados en la situación real del proyecto y de acuerdo con el principio de "económicamente razonable y técnicamente confiable".
Forma
La base de pilotes puede ser un solo pilote (como una columna y un pilote), una sola fila de pilotes o varias filas de pilotes. Para cimentaciones de pilotes de una sola hilera con pilares de columnas dobles (múltiples), cuando el colchón exterior de los pilotes es más alto que el suelo, se utilizan vigas para conectar los pilotes para fortalecer la conexión lateral de los pilotes. En la mayoría de los casos, una cimentación de pilotes es una cimentación de pilotes que consta de varios pilotes, que pueden estar total o parcialmente enterrados en el suelo de cimentación. Las partes superiores de todos los pilotes de la viga de cimentación del pilote se conectan en su conjunto a través de la tapa, y luego se construyen los pilares o estribos y la superestructura sobre la tapa.
Clasificación
Existen muchos tipos diferentes de cimentaciones sobre pilotes, que se pueden clasificar de diferentes formas. Por ejemplo, según la posición relativa de la plataforma y el suelo, se divide en plataforma baja y plataforma alta. Cuando la parte inferior de la tapa está más baja que el suelo, se llama base de pilote de tapa baja; cuando la parte inferior de la tapa está más alta que el suelo, se llama base de pilote de tapa alta. Los encepados bajos se usan comúnmente en la construcción de edificios, mientras que los encepados altos se usan comúnmente en puertos, muelles, ingeniería oceánica y proyectos de puentes. Las "Especificaciones Técnicas para Cimentaciones de Pilotes de Construcción" (JGJ 94-2008) clasifican los pilotes según los siguientes aspectos.
1. Clasificación por características portantes
(1) Pilote de fricción:
1) Pilote de fricción: Bajo el estado límite de capacidad portante, la carga vertical sobre la parte superior del pilote está soportada por la resistencia lateral del pilote y la resistencia del extremo del pilote puede ignorarse.
2) Pilote de fricción en el extremo: bajo el estado límite de capacidad de carga, la carga vertical en la parte superior del pilote es soportada principalmente por la resistencia lateral del pilote.
(2) Pilotes de punta:
1) Pilotes de punta: bajo el estado límite de capacidad portante, la carga vertical en la parte superior del pilote es completamente soportada por el pilote. La resistencia del extremo y la resistencia del lado del pilote se pueden ignorar.
2) Pilote de soporte de extremo por fricción: en el estado de capacidad de carga última, la mayor parte de la carga vertical en la parte superior del pilote es soportada por la resistencia del extremo del pilote.
Debido a la gran diferencia en la capacidad de carga y la transferencia de carga entre los pilotes de fricción y los pilotes de apoyo, el asentamiento de los pilotes de fricción suele ser mayor que el de los pilotes de apoyo, lo que conducirá a un asentamiento desigual de el muelle.
Por lo tanto, los pilotes de fricción y los pilotes de apoyo no deben usarse simultáneamente en la misma cimentación de pilotes.
2. Clasificación del método de acumulación
(1) Pilote no compactado: Durante el proceso de formación del pilote, se excava el suelo correspondiente al volumen del cuerpo del pilote, por lo que se obtiene el suelo. alrededor del pilote y el pilote Hay relajación de tensiones en el subsuelo. Los pilotes comunes que no se compactan incluyen pilotes excavados y pilotes perforados.
(2) Pila parcialmente compactada: durante el proceso de formación del pilote, el efecto de compactación es leve y las propiedades de ingeniería del suelo alrededor del pilote no cambian mucho. Los tipos de pilotes comunes incluyen pilotes prefabricados preperforados y pilotes de tubos de acero abiertos hincados.
(3) Pila de compresión del suelo: durante el proceso de formación de la pila, la tierra alrededor de la pila se exprime, lo que provoca que las propiedades técnicas del suelo cambien significativamente en comparación con su estado natural. Los pilotes de extrusión comunes incluyen pilotes de hormigón prefabricado, pilotes de tubos de acero sellados, pilotes de tubos de hormigón y pilotes sumergidos moldeados in situ.
3. Clasificación por diámetro de pilote
(1) Pilote pequeño: d≤250 mm
(2) Pilote de diámetro medio: 250 mm
(3) Pilote de gran diámetro: d ≥ 800 mm
Contenido del diseño
El contenido principal del diseño de cimentación de pilotes es el siguiente.
1. Selección razonable de la forma de cimentación de pilotes
La racionalidad de la forma de cimentación de pilotes tiene un gran impacto en la seguridad, la función y el costo de los edificios de gran altura. La selección de la forma de cimentación de pilotes debe considerar los siguientes aspectos:
(1) Condiciones geológicas;
(2) Forma y características estructurales del edificio;
(3) La forma en que las funciones del edificio utilizan el espacio subterráneo.
2. Selección razonable de la capa de soporte y la longitud del pilote.
Al seleccionar la capa de soporte, se deben considerar los siguientes factores:
(1) Puede proporcionar suficiente La capacidad de carga de un solo pilote;
(2) Asegúrese de que el edificio no produzca un asentamiento excesivo ni desigual;
(3) Considere el costo de la base del pilote;
(4) Considere la posibilidad de utilizar la tecnología de construcción de cimientos con pilotes.
3. Disposición razonable de los pilotes
Con el mismo número de pilotes y diferentes métodos de disposición de los pilotes, la capacidad de carga y la función de la base del pilote son diferentes.
4. Capacidad de carga horizontal de cimientos de pilotes
La fuerza de corte horizontal y el momento de vuelco en el sótano de edificios de gran altura son causados principalmente por terremotos y viento. la acción es el factor controlador. La fuerza de corte horizontal en el sótano provocada por los terremotos generalmente no supera el 5% del peso total de un edificio de gran altura, pero sigue siendo considerable. Dado que el centro de gravedad de la superestructura de un edificio de gran altura es mucho más alto que la base de los cimientos, también provocará un gran momento de vuelco. Estos efectos deben considerarse en zonas sísmicas. En el caso de los edificios de gran altura, los efectos sísmicos suelen convertirse en un factor de control en el diseño. Pero en las zonas costeras, el impacto del viento puede ser mayor que el de los terremotos debido a la intrusión de tormentas oceánicas. Para edificios de gran altura, la fuerza de corte horizontal y el momento de vuelco en el sótano causados por el viento pueden estar cerca o incluso superar con creces los causados por los terremotos, convirtiéndose en un factor de control en el diseño. Por lo tanto, la cimentación de pilotes de edificios de gran altura debe tener suficiente resistencia a cargas horizontales y momentos de vuelco.
5. Se debe considerar la racionalidad técnica y económica de la construcción y el uso de cimientos de pilotes en el medio ambiente.