Cimentación de pilotes enrejados: características de diseño y tecnología de instalación

Para la construcción de edificios residenciales e industriales, se utilizan varios tipos de cimientos, pero la estructura de rejilla de pilotes merece una atención especial. Por lo general, se elige en los casos en que hay fuertes caídas en relieve, agitación y suelo débil en el terreno. Este tipo de cimentación también es adecuado para edificios en áreas ubicadas en la zona de permafrost.

La cimentación de pilotes-enrejado es una base de hormigón armado, madera o acero, vertida con hormigón, en la que todos los elementos están conectados en una sola estructura. Su dispositivo puede ser con un tipo de marcador monolítico (cubierto con una losa) o construido con una rejilla colgante. La cimentación colgante se caracteriza por un espacio abierto entre la superficie del suelo y la rejilla; debe aislarse adicionalmente y cubrirse con impermeabilización. En cuanto a la versión monolítica, está formada a partir de un marco de hormigón, en el que la altura de las plataformas se nivela mediante pilotes de diferentes longitudes.

Dado que durante la colocación de la base, se utilizan pilotes, enterrados en el suelo entre la capa de soporte y el nivel inferior de congelación, es difícil distribuir la carga del edificio entre ellos. Por lo tanto, la base de la rejilla de pilotes a menudo se prefabrica a partir de un canal y una barra. Todos los soportes de este diseño se unen al conjunto mediante cintas especiales y hormigón. Vale la pena señalar que la combinación de rejas y pilotes le da a la base de carga confiabilidad y estabilidad.

Dependiendo del tipo de cimentación que se esté colocando (madera, metal, hormigón u hormigón armado), la base para la construcción adquiere diferentes características técnicas. De acuerdo con los requisitos de SNiP, se permite construir estructuras con rejas bajas y altas, que se ubican sobre el nivel del suelo. Suelen estar hechos de grandes tubos metálicos o de hormigón. Al mismo tiempo, hacer rejillas de concreto es mucho más difícil, ya que es necesario calcular con precisión el lugar de vertido de la cinta del suelo.

A diferencia de otros tipos de cimientos, los cimientos de rejilla de pilotes distribuyen idealmente las cargas de los cojinetes de los edificios al suelo, por lo que al elegirlo, puede estar seguro de que el nuevo edificio funcionará de manera confiable durante más de una docena de años y estará protegido no solo de cambios bruscos de temperatura, pero también por actividad sísmica. Estas estructuras se utilizan ampliamente para la construcción tanto pública como individual. Especialmente adecuado para áreas ubicadas en una pendiente con suelo de permafrost agitado y terreno difícil.

Además, se recomiendan tales fundaciones:

• para construir una casa de ladrillos;
• en la construcción de marcos;
• para estructuras de bloques de silicato de gas;
• en suelos de alta densidad;
• con una alta distribución de agua subterránea;
• en suelo inestable con arenas movedizas.

La estructura de pilotes-enrejado también permite colocar suelos directamente en el suelo sin realizar una nivelación adicional de la superficie y vertiendo una cinta profunda, ya que los pilotes instalados a diferentes alturas compensan todas las irregularidades, eliminando el desnivel. Dicha base también se puede usar en la construcción de edificios con un peso superior a 350 toneladas; resultará mucho más confiable y económico que una base de tira o losa. Pero en este caso, el proyecto deberá incluir un factor de seguridad incrementado, que no debería ser 1,2, como es habitual, sino 1,4.

La cimentación de pilote-enrejado es un sistema único que consta de un enrejado y soportes.

Debido a la presencia de una base de hormigón en la estructura, reforzada con elementos reforzados, la base actúa como un soporte confiable para los edificios y tiene algunas ventajas.

• Alto beneficio económico. La instalación no requiere grandes costes económicos, ya que se minimizan las obras de tierra.
• Estabilidad. La alta capacidad de carga permite erigir edificios de varios pisos utilizando materiales de construcción pesados ​​en su decoración.
• Cobertura de construcción ampliada. En comparación con otros tipos de cimentaciones, la urbanización se puede realizar en cualquier tipo de suelo que no sea apto para la cimentación tradicional. La difícil geometría del paisaje, pendientes y desniveles no son un obstáculo para el trabajo.
• Posibilidad de formar pilotes apisonados por separado de la reja. Gracias a este matiz, la mezcla de hormigón se ahorra significativamente. Además, puede usar una solución preparada y preparada por usted mismo.

• Conveniente ubicación de pilotes con líneas de cable y tuberías subterráneas. Esto simplifica la creación de proyectos y no interrumpe la funcionalidad de la configuración.
• Alta resistencia. La unión monolítica de la rejilla y los soportes protege la estructura de la contracción del suelo, por lo que la estructura no se rompe ni se deforma durante la operación.
• Falta de trabajo preparatorio. Para colocar los cimientos de la rejilla de pilotes, no es necesario formar un pozo, lo que simplifica el proceso de construcción.
• Buen aislamiento térmico. Debido a la mayor disposición de la rejilla, el espacio entre el suelo y la base no permite el paso de corrientes de aire frío, lo que reduce las pérdidas de calor y calienta el edificio.
• Sin riesgo de inundaciones. Las estructuras de pilotes, elevadas hasta dos metros sobre el suelo, protegen la estructura de posibles inundaciones.
• Fácil de instalar. Con habilidades de construcción mínimas, es muy posible erigir una base de este tipo con sus propias manos, sin recurrir a la ayuda de maestros y sin usar dispositivos de movimiento de tierras.
• Trabajos breves.

Además de las ventajas, este tipo de cimentación también tiene desventajas:

• Imposibilidad de construir sobre suelos rocosos: las rocas minerales duras hacen imposible la instalación de pilotes.
• Instalación problemática en zonas con desplazamiento horizontal. No se recomienda realizar trabajos en suelos que puedan hundirse, de lo contrario se alterará la estabilidad de los soportes y el suelo se caerá.
• Para los edificios previstos para la construcción en regiones climáticas adversas con bajas temperaturas, se deberán tomar medidas adicionales para instalar aislamiento térmico de alta calidad.
• Dichos terrenos no se proporcionan para la implementación de proyectos de casas con sótano y planta baja.
• La complejidad de calcular la capacidad portante de los soportes. Es difícil calcular este indicador por su cuenta. En el caso de las más mínimas inexactitudes, la base puede estar sesgada y, como resultado, la geometría de toda la estructura cambiará.

A pesar de las deficiencias, la base de rejilla de pilotes ha demostrado ser buena entre los constructores y solo recibió críticas positivas de los propietarios de viviendas.

Los soportes que se utilizan en la construcción de la base de la rejilla de pilotes se seleccionan de acuerdo con la carga del edificio, el tipo de suelo y las condiciones climáticas. Se pueden fabricar tanto de metal, hormigón, madera como de materiales combinados.

Por lo tanto, según las características de las pilas y el método de instalación, se distinguen algunos tipos de cimentación.

• Tornillo. Está hecho de tubos metálicos huecos con un extremo abierto. Los trabajos se realizan manualmente o con la ayuda de equipos especiales. Para fortalecer la estructura sobre soportes de tornillo y proteger las tuberías de la oxidación, se vierte su parte hueca con una solución.
• Aburrido. Se forma en un terreno mediante el vertido de hormigón en un pozo armado previamente preparado ubicado sobre pilotes hincados. La base apisonada es muy duradera.
• Concreto reforzado. La instalación se lleva a cabo utilizando soportes de hormigón armado prefabricados dispuestos en el pozo.
• Martillo. Como regla general, tales bases se eligen para la construcción de objetos grandes. Los soportes se martillan con un equipo especial, después de lo cual se vierte una solución de hormigón.

Además, la base puede diferir en la profundidad de la rejilla y sucede:

• enterrado;
• terrestre;
• elevado sobre el suelo a una altura de 30 a 40 cm.

La rejilla empotrada se usa generalmente al instalar pilotes destinados a estructuras pesadas hechas de hormigón celular o ladrillo. En este caso, se realiza un flejado adicional con una losa y la base puede servir como sótano del edificio. En cuanto a la construcción de estructuras de madera, una base con una rejilla elevada es ideal para ellos; esto ahorra dinero en material de construcción y el edificio elevado protegerá contra el levantamiento del suelo.

Un punto importante antes de sentar las bases es su cálculo preciso. Para ello, se crea un proyecto y un plan del futuro edificio. Luego se dibuja un dibujo de la base y se debe indicar el esquema de las pestañas de la pila, teniendo en cuenta su ubicación en las intersecciones con los pilares y en las esquinas. Es necesario prever que el ancho entre las pilas sea de al menos 3 m.Si la distancia hasta su borde es más de tres metros, se requerirán soportes adicionales. Además, se debe calcular el área de las pilas; para esto, primero, se determina su número, se seleccionan la altura y el grosor mínimos.

Para realizar cálculos correctos, también necesita conocer algunos otros indicadores:

• la masa del futuro edificio: es necesario calcular no solo todos los materiales de acabado, sino también el peso aproximado del "relleno" interno;
• área de soporte: utilizando el peso conocido de la estructura y el factor de seguridad, la carga en los soportes se determina fácilmente;
• dimensiones y área de la sección transversal de los pilotes: debido al número conocido de soportes, su número se puede multiplicar por el área seleccionada y obtener el valor deseado.

Todos los resultados deben compararse con el área de referencia previamente determinada. En algunos casos, es necesario reducir o aumentar el área de los soportes, ya que su capacidad portante dependerá del diámetro y tipo de suelo.

La base sobre pilotes y rejas es una estructura compleja, pero es muy posible hacerla usted mismo. Para que dicha base sirva de manera confiable, durante el trabajo, se debe utilizar una tecnología TISE especial e instrucciones de instalación paso a paso.

La construcción de una cimentación de pilotes enrejado prevé los siguientes trabajos:

• cálculo de la cimentación y creación del proyecto;
• preparación y señalización del sitio de construcción;
• perforación de pozos y excavación de zanjas;
• formación de encofrados;
• reforzamiento;
• vertido con mortero de hormigón y sellado rígido de juntas.

Cada uno de los puntos anteriores es importante, por lo tanto, en cada etapa de la construcción, se debe verificar el control de calidad, ya que el más mínimo error o inexactitud afectará negativamente el funcionamiento del edificio.

Antes de comenzar la construcción, el lugar de trabajo se prepara cuidadosamente. Para hacer esto, en primer lugar, el sitio se limpia de obstáculos mecánicos en forma de piedras, raíces y árboles. Luego, el suelo está bien nivelado y se elimina la capa fértil. Después de eso, se aplican marcas que indican la ubicación de las pilas. El trabajo se realiza mediante cuerda y estacas de madera.

Las marcas deben instalarse estrictamente en diagonal. Los cordones se estiran para marcar el interior y el exterior de las paredes. Si se hace una inexactitud, se producirán desviaciones del proyecto y la base puede doblarse durante la operación.

En el caso de que se observen pequeñas diferencias de elevación en el sitio, el marcado es fácil de realizar. Para áreas con terrenos difíciles, necesitará la ayuda de artesanos experimentados. También se debe prestar especial atención a las esquinas del edificio; deben estar en un ángulo de 90 grados.

Una vez que se hayan determinado los límites de la base, puede comenzar el trabajo de excavación. Primero, se cava una zanja debajo de la rejilla, luego se perforan agujeros en los que luego se instalarán las pilas. El trabajo se suele realizar con herramientas manuales como palanca, pala y taladro. Si las capacidades financieras lo permiten, puede solicitar equipos especializados.

Dependiendo del propósito del futuro edificio y el tipo de suelo, se elige el ancho óptimo de la rejilla. Para objetos domésticos, 0,25 m se considera un indicador aceptable, para móviles - 0,5 m, y para edificios residenciales esta cifra aumenta a 0,8 m En cuanto a la profundidad, la rejilla puede estar a 0,7 m.

En una zanja excavada, es necesario verificar la uniformidad del fondo y las paredes; un nivel láser ayudará con esto. Después de eso, se coloca un colchón de arena en el fondo de la zanja, la arena se selecciona como una fracción gruesa. Después de colocarlo, la superficie se humedece con agua y se apisona cuidadosamente. La plataforma de arena no puede tener menos de 0,2 m. La siguiente etapa de la excavación será la preparación de agujeros para pilotes verticales: los agujeros se perforan a una profundidad de 0,2-0,3 m.

Luego, las tuberías se instalan en los pozos terminados, que desempeñarán el papel de encofrado, y el fondo se cubre con material impermeabilizante, lo que protegerá la estructura de la humedad.

Un punto importante en la construcción es la instalación de la rejilla. Muy a menudo, se elige un elemento metálico para el trabajo, que se suelda fácilmente a las cabezas de los pilotes. Para que la estructura transfiera cargas de manera uniforme, debe colocarse estrictamente horizontalmente. En el caso de que la construcción de los cimientos de acuerdo con el proyecto prevea el uso de una rejilla baja de hormigón armado, también se rellenan con piedra triturada de la fracción media. La piedra triturada se vierte en varias capas de 5 cm y se compacta bien.

El encofrado se coloca sobre la base preparada. El ancho de su cinta debe exceder el ancho de las paredes, y la altura se cuenta de acuerdo con los indicadores del sótano. La instalación de topes y el montaje de escudos se asemeja en muchos aspectos a la tecnología de trabajo para una base de tira.

En cuanto al refuerzo, en la mayoría de los casos, de forma similar a la construcción de la cinta, se fabrican dos cinturones de refuerzo acanalado desde abajo y desde arriba. Están atados con pilas. Los extremos del refuerzo que sale de las pilas están doblados: una fila está atada al cinturón superior y la otra al inferior.

Las salidas de refuerzo no deben estar a menos de 50 mm de los diámetros de las varillas. Por ejemplo, si usa refuerzo con una sección transversal de 12 mm, se recomienda doblarlo 60 mm.

Una vez que se completa todo el trabajo de fabricación del marco, es necesario pensar en la ubicación de los sistemas de comunicación. Para ello, se colocan cajas y tuberías por las que pasará el alcantarillado, la electricidad, el suministro de agua y la calefacción.Tampoco debemos olvidarnos de colocar tuberías para sistemas de ingeniería y salidas de aire. Si esta etapa no se completa, luego de la construcción para el trabajo de instalación, se deberá martillar el concreto, lo que puede violar su integridad y dañar el edificio.

La etapa final en la instalación de la base es el vertido de mortero de hormigón. Para el hormigonado, generalmente se usa cemento de la marca M300, piedra triturada y arena. La mezcla se prepara en una proporción de 1: 5: 3. Al mismo tiempo, la solución no solo se vierte, sino que también se hace vibrar adicionalmente. Gracias a esto, la superficie es duradera y homogénea.

En primer lugar, los agujeros destinados a las pilas se vierten con hormigón y luego con el encofrado. Es recomendable completar el flujo de trabajo de una vez. Si se hormigona en etapas, pueden aparecer irregularidades y burbujas de aire. Se considera que la temperatura óptima para el vertido es de + 20 ° C; con este indicador, el encofrado se puede quitar después de cuatro días. Durante este período de tiempo, el hormigón adquirirá resistencia y estará listo para posteriores trabajos de construcción.

La base de la rejilla de pilotes debe erigirse correctamente, cumpliendo con todas las tecnologías de construcción, lo que ayudará a aumentar sus características técnicas y operativas.

Si el trabajo de construcción es realizado por artesanos novatos, entonces deben tener en cuenta algunas de las recomendaciones de especialistas experimentados.

• La instalación debe comenzar con los cálculos. Para ello se determina el tipo de suelo y la profundidad de la reja. Si la profundidad del soporte es insuficiente, el edificio puede encogerse y agrietarse, e incluso colapsar.
• El estudio del suelo juega un papel muy importante, del cual depende la capacidad de carga de la estructura. Los indicadores más altos se encuentran en rocas y suelos pedregosos. Si la composición del suelo se determina incorrectamente, esto dará lugar a errores en el cálculo de la carga de la estructura, como resultado de lo cual se hundirá en el suelo.
• Debe haber una buena conexión entre los pilotes y la reja, ya que la estructura inestable puede colapsar bajo la influencia de la presión del suelo.
• Independientemente del tipo de base, es imperativo colocar un cojín de arena a la profundidad de la congelación; esto es especialmente cierto para el funcionamiento de la base en invierno. El suelo congelado puede expandirse y hacer que la rejilla se rompa.

• La rejilla no debe tocar la superficie del suelo ni estar enterrada en ella. Es necesario quitar una pequeña capa de tierra alrededor de todo el perímetro del sitio, luego instalar el encofrado, rellenar la arena y verter el hormigón.
• El paso entre las pilas debe calcularse con precisión. Este indicador se determina de acuerdo con la carga sobre la base, el diámetro y el número de refuerzo.
• Durante el refuerzo, vale la pena proporcionar la cantidad requerida de conductos de ventilación. Todos los compartimentos internos deben estar conectados a salidas exteriores.
• El aislamiento y la impermeabilización juegan un papel muy importante en la construcción de la base. Deben colocarse antes de que los cimientos se viertan con concreto.
• El fondo del pozo o zanja debe apisonarse y no aflojarse. No se debe permitir que la tierra de las paredes se desmorone sobre la base. Además, el agua sedimentaria debe fluir lejos de la zanja o del pozo de cimentación, de lo contrario, el fondo se mojará y no será adecuado para llenar con una solución. La pendiente excesiva también es inaceptable en las trincheras.
• El suelo débil requiere refuerzo con pilotes y un buen relleno.

• La arena que se utiliza para llenar el colchón de aire debe estar humedecida y el colchón debe distribuirse debajo del contorno hasta el borde en un ángulo de 45 grados.
• El encofrado debe estar bien sujeto, ya que cuando se vierte con concreto, puede no soportar la carga y colapsar. No se permite la desviación del encofrado de la vertical en más de 5 mm.
• La altura de la cimentación se realiza con un pequeño margen de 5-7 cm desde la altura indicada en el proyecto.
• Al reforzar el marco, se recomienda utilizar barras con un área de sección transversal total de al menos el 0,1% del área del elemento de hormigón. En este caso, lo mejor es elegir accesorios lisos que no tengan rastros de óxido, suciedad y pintura.
• No es deseable sujetar el refuerzo mediante soldadura; esto puede violar su resistencia en las juntas.
• El grado de hormigón para verter debe elegirse según la construcción de la base y las condiciones climáticas de la región.

Para obtener información sobre las características de diseño de la base de rejilla de pilotes, vea el siguiente video: