Piles de cargol: característiques, avantatges i desavantatges

El fonament de la casa és un dels elements més complexos i costosos de la seva construcció. Al mateix temps, el procés de creació és molt llarg, en la majoria dels casos es tracta d’una etapa limitada de la construcció. Malauradament, no és infreqüent que els desenvolupadors sense escrúpols violin conscientment tecnologies i normes per tal de completar el fonament el més aviat possible i passar a les següents etapes de treball. Sovint, els propis clients ho estan pressionant, que pensen que fa massa temps que no passava res al lloc de construcció. L'excés de pressa en aquesta etapa condueix al fet que aviat els residents de la nova casa tenen problemes: la fundació s'enfonsa i, com a conseqüència, tota l'estructura comença a col·lapsar-se lentament.

Hi ha un terreny mitjà? És possible muntar ràpidament una base forta i fiable? Resulta, potser. En aquest cas, les piles de cargol arriben al rescat. La creació d'una base sobre piles de cargol no requereix només un o dos mesos, sinó només un parell de dies.

Per què aquestes piles encara no s’utilitzen a tot arreu? Per què les cases noves no creixen tan ràpid com els bolets després de la pluja? Per respondre a aquestes preguntes, cal conèixer no només els avantatges, sinó també els desavantatges de les piles de cargol per a la base, per tenir una idea de quines limitacions hi ha per a la seva aplicació. Recordeu que la fundació és una qüestió molt responsable i, a l’hora d’escollir una solució de disseny, haureu de basar-vos fonamentalment en els vostres coneixements i no en les garanties publicitàries dels fabricants, en les promeses dels constructors o en exemples de veïns i coneguts.

La història de l’aparició de piles de cargol

La història de les piles de cargol es remunta a gairebé dos segles. El talentós enginyer irlandès Alexander Mitchell el va fer un cop en el camp de la construcció de fonaments pilosos. El 1833, va patentar els "Mitrall Screw Piles", que es podrien instal·lar en sòls mòbils, com el fons sorrenc d'un estany o un cargol.

La primera gran estructura aixecada sobre aquests xanques va ser el far de Maplin Sand, construït a la desembocadura del Tàmesi ja el 1838. El seu fonament era de nou piles amb puntes de cargol de 120 cm de diàmetre, retorçades al terra fins a una profunditat d’uns 7 metres. En els anys següents, es van construir diversos fars més sota la direcció de Mitchell a tota Anglaterra. Alguns d’ells s’han mantingut inalterats fins als nostres dies.

A mitjan segle XIX es van construir més de 150 fars a Amèrica del Nord, un espigó a Portland, un sobrepass i ponts a Bombay, un ferrocarril a Baroda, un embarcador a Madras i molts altres objectes importants mitjançant piles de Mitchell.

A Rússia, les piles de cargol es van trobar només a la segona meitat del segle XIX. Els enginyers russos van apreciar ràpidament tots els avantatges d’aquesta invenció, sobretot quan treballen al permafrost de les regions del nord del país o a sòls inundats de zones costaneres dèbils. Ben aviat, les piles de cargol van començar a ser àmpliament utilitzades en la construcció d’estructures d’enginyeria amb finalitats militars (el suport de cargol per a bastons per a la construcció d’alta velocitat de fonaments de ponts desplomables és el que utilitzen els nostres militars fins ara) i més tard en enginyeria civil.

Les piles de cargols d’acer s’utilitzen activament arreu del món. Recorren a la seva ajuda on es necessita una gran velocitat de construcció de fonaments: a l’hora d’instal·lar diversos tipus de suports, desplegar estacions de bombament i perforació, posar canonades, construir camps temporals per a treballadors, etc.Aquests productes tenen una gran demanda entre les empreses de petroli i gas, constructors militars i industrials i les empreses que realitzen tasques de restauració. Les organitzacions de construcció implicades en la construcció d’edificis residencials hi són presents en aquesta llista, però lluny de tenir posicions capdavanteres. Per descomptat, es construeixen les bases sobre piles de cargol per a edificis residencials, però en la majoria dels casos es tracta d’edificar en zones de difícil accés o zones amb sòls difícils, reparar els fonaments problemàtics d’edificis residencials antics i arreglar edificis a les pistes.

Disseny i característiques de les piles de cargol

Què són les piles de cargol que tan ràpidament han guanyat popularitat entre els constructors de tot el món? Quines varietats existeixen? Quines característiques de les piles de cargol he de prestar atenció en primer lloc?

Una pila de cargol consisteix en un tronc i una fulla situats al seu extrem. Gràcies a aquest últim, aquest tipus de piles són enterrades a terra cargolant, no obstruint-se.

1. La canonada. 2. El cap que s’uneix a la part superior de la pila. 3. Lama en forma de espiral. 4. Recobriment anticorrosió. 5. Forat tecnològic per a la fixació de la varilla.

Hi ha diverses varietats de munts de cargol d’acer. L’elecció a favor d’un tipus particular es basa en una anàlisi de les característiques del sòl d’aquesta zona i la càrrega estimada sobre el fonament. Sovint, fins i tot en un mateix lloc s’utilitzen diferents tipus de munts, cosa que permet distribuir uniformement la càrrega.

Tipus de punta de cargol

Les puntes de les piles de cargol, que serveixen per facilitar la seva immersió al terra, poden ser soldades o colades.

Punt de cargol amb punta soldada.

Les puntes de fosa són significativament més cares i el seu ús només es justifica en el cas de treballs amb sòls especialment densos, inclòs el permafrost, i que també inclouen grans inclusions d'origen natural o tecnogènic. Punt de fosa duradora quan cargolant piles destrueix fàcilment obstacles al seu pas i no es deformi alhora.

Munt de cargol de pila de fosa.

Nombre de fulles

Pel nombre de pales, les piles de cargol es divideixen en fulles monoparentals i multi-fulles (el nombre de pales en un eix en alguns casos pot arribar a tenir sis peces). Els primers estan destinats exclusivament a sòls densos amb poca mobilitat.

Munt de cargol d'una sola fulla.

Els segons són més universals, tot i que el seu propòsit principal són els sòls tous amb poca capacitat de suport, ja que les piles multi-fulles són més resistents a diversos tipus de càrregues, com ara tirant o, per contra, prement i horitzontal. La màxima eficiència de les piles de cargols multi-fulles es pot aconseguir seleccionant correctament el nombre de pales, la distància òptima entre elles, el seu pas i l’angle.

Munt de cargol de dues fulles.

Mida de la fulla

Per la mida de les pales, les piles de cargol es divideixen en fulles amples (el diàmetre de les fulles és almenys una i mitja vegades el diàmetre del maleter) i de fulla estreta. Gràcies a la superfície de suport augmentada, les piles amples de gran quantitat són molt efectives en sòls tous.

Piles de cargol de fulla ampla

Les de fulla estreta tenen una especialització pròpia, sobretot un terreny dens o molt congelat (és impossible “cargolar” una pila de fulla ampla a aquest sòl degut al risc molt més gran de trencar o deformar les fulles). El diàmetre de les pales d'un cargol d'acord segons l'estàndard internacional ICC AC358 (Criteris d'Acceptació de la Fundació Helical) pot variar entre 200 i 350 mm.

Piles de cargol estret.

El gruix del metall d’una pila de cargol

La característica estructural més important d’una pila de cargol és el gruix del metall a partir del qual estan fabricades les parets del seu tronc. El càlcul del gruix requerit es fa a partir no només de la càrrega estimada a la pila, sinó també de les condicions del seu funcionament. El fet és que reduir el gruix de paret de la pila a causa dels processos de corrosió condueix finalment a una reducció de la seva vida útil.Segons l’esmentada norma ICC AC358, l’espessor mínim de la paret de l’eix de la pila ha de ser de 8 mm en sòl neutre i 9,5 mm en sòl amb augment d’activitat química.

Els enginyers domèstics, per descomptat, també es van adonar de la importància d'un paràmetre com el gruix del metall que s'utilitza per fer les piles de cargol. La guia "Pilotes i fonaments de piles", publicada a l'URSS el 1977, afirmava que l'eix de la pila hauria de ser de canonada perfecta produïda per enrotllament en calent amb un gruix de paret d'almenys 10-14 mm. Tanmateix, a la norma moderna de construcció russa SP 24.13330.2011 “Fonaments de pilars”, un paràmetre com l’espessor de la paret de l’eix d’una pila de cargol no es considera del tot i no està homologat.

No farem suposicions sobre per què ha passat això, la conseqüència és important. Molts fabricants nacionals aprofiten la manca de requisits estrictes per a la construcció de piles d'acer en els estàndards russos i ignoren conscientment els estàndards internacionals. El desig de maximitzar els beneficis comporta una pèrdua de qualitat.

La majoria de piles de cargol produïdes al nostre país tenen un gruix de paret no superior a 3-4 mm. Al mateix temps, es fabriquen a partir de canonades soldades amb una resistència a la corrosió reduïda. I, per regla general, la qualitat del recobriment anticorrosiu de protecció desitja el millor: sovint es "derrama" ja durant el transport de piles.

Per descomptat, a Rússia són capaços de produir (i no només saben, sinó que també produeixen!) Pilotes la qualitat compleix tots els requisits de la norma internacional ICC AC358. No obstant això, a causa del seu elevat cost, en la majoria dels casos no suporten la competència amb piles convencionals de formigó armat instal·lades en un pou pre-foradat.

Cal tenir en compte el gruix del metall no només de l’eix de la pila, sinó també de les seves fulles. Quan es construeixen objectes temporals o lleugers, es pot utilitzar piles amb fulles inferiors a 5 mm. L'estàndard internacional recomana l'ús de piles amb un gruix de fulla de 9,5-12,5 mm per a la construcció de grans estructures dissenyades per a un funcionament a llarg termini.

Recobriment protector anticorrosió

Per reduir la influència dels processos de corrosió sobre les característiques de resistència de les piles d’acer instal·lades al sòl agressiu, no només augmentar el gruix de les seves parets, sinó també aplicar un recobriment protector addicional. Els mètodes més utilitzats per a la protecció anticorrosió de piles d’acer són galvanitzar i aplicar un recobriment especial de polímer (poliuretà, epoxi, etc.). Segons ICC AC358, el gruix de la capa de polímer de protecció ha de ser almenys de 400 micres.

Avantatges de la base sobre les piles de cargol

Velocitat d'instal·lació

L’alçada més important dels munts de cargols és, potser, l’alta velocitat d’instal·lació, perquè en el negoci de la construcció valoren el temps com res més. La pila de cargols està llesta per al seu ús immediatament després de la instal·lació. Fins i tot concretar el buidatge intern de l’eix de la pila no comporta un temps d’aturada en el lloc de construcció: no cal esperar que el formigó obtingui resistència de grau, ja que la càrrega de la pila és percebuda principalment per la carcassa d’acer.

Baix soroll en instal·lar la base

El baix soroll durant la instal·lació és l’avantatge principal de les piles de cargols que les impulsades. El procés d’aconseguir que aquest darrer cap a terra s’acompanyi no només del soroll, sinó també de les vibracions. Els efectes de vibracions a terra poden perjudicar diverses estructures situades a les proximitats del lloc de treball.

Preu baix

El baix cost del fonament sobre piles de cargol en comparació amb el cost de tot tipus de fonaments de formigó armat s’obté principalment a causa d’una reducció significativa del volum de treballs de terra.

La capacitat de suportar diverses càrregues de tracció

Aquesta capacitat es deu a la presència de fulles a les piles de cargol.Gràcies a les seves pales, aquests munts es poden instal·lar en plataformes desiguals (el que significa que són perfectament adequats per a edificis situats en pistes) i en qualsevol angle amb la vertical.

No cal obtenir una gran quantitat de sòl

Una petita quantitat de sòl desplaçada durant la instal·lació de munts de cargol permet que es realitzin treballs a prop dels edificis existents.

Es poden utilitzar en diverses condicions.

La simplicitat climàtica climàtica de les piles de cargol s’expressa en el fet que es poden operar en un rang de temperatura bastant ampli, no tenen por d’augmentar les aigües subterrànies i d’inflor del sòl i, per tant, no requereixen un drenatge obligatori del lloc de construcció.

Reutilitzables

Una de les aplicacions de munts de cargol és la construcció d’estructures temporals. Després que aquest edifici hagi completat les seves funcions i desmuntat, es poden retirar les piles de cargol del terra i reutilitzar-les si cal.

Val la pena assenyalar que només les piles de cargol produïdes industrialment, la qualitat de les quals compleix els estàndards internacionals de construcció ICC AC358 Helical Foundation Criteria d’acceptació, tenen tots aquests avantatges.

Inconvenients de la base sobre les piles de cargol

L’ús de piles de cargol té una sèrie de limitacions, que molts fabricants, malauradament, intenten guardar en silenci. En les condicions en què les empreses involucrades en la instal·lació de fonamentals acudeixen fàcilment a la vulneració de les normes tecnològiques, com a client, necessiteu tenir almenys una idea general de quins casos és indesitjable o completament inacceptable fer servir piles de cargol.

Incapacitat d’ús en zones amb activitat sísmica

La construcció d’edificis sobre els fonaments de munts de cargol només es permet en zones sense o, en el límit, amb una activitat sísmica moderada.

Incapacitat d’ús en sòls provocant una ràpida corrosió metàl·lica

No s’han d’utilitzar piles de cargols d’acer en sòls amb una resistència elèctrica inferior a 10 Ohm * m, en sòls amb un pH inferior a 5,5, i també en sòls amb un alt contingut de compostos orgànics. El motiu d’aquestes limitacions és l’elevada taxa de corrosió electroquímica de l’acer en aquestes condicions. El promotor responsable, que no és indiferent a la longevitat de la construcció que s’està construint, abans de decidir l’ús de piles de cargols d’acer, es limita a determinar totes les característiques del sòl necessàries en aquest lloc de construcció. Si no es pot determinar l’agressivitat del sòl, cal complir els requisits adoptats per a piles instal·lades en sòls amb una activitat de corrosió molt elevada.

No està permès penetrar piles de cargols a terra rocosa.

Aquesta categoria de sòls inclou abocadors d'escòria i abocadors de residus de construcció. Qualsevol inclusió sòlida pot danyar les fulles o fins i tot l’eix de la pila de cargol durant la seva instal·lació.

Es recomana evitar l’ús de piles de cargol en sòls que no proporcionen suficient suport lateral.

S'inclouen, per exemple, la torba, les sorres soltes i clares. Si encara hi ha la necessitat d’instal·lar aquests munts en un sòl fluid, cal relacionar-los de manera fiable entre ells o aprofundir substancialment. D’acord amb els requisits de la norma ICC AC358, s’ha d’enterrar una pila de cargol en sòls sòlids almenys 1,5 m, en sòls tous - almenys 3 m.

Posem un exemple: la instal·lació d’una pila de cargol de 2,5 m de longitud a la zona on hi ha una capa de torba a una profunditat de 2 m és inacceptable, ja que en aquest cas la pila quedarà privada del suport lateral necessari del sòl.

Factors que afecten la durabilitat dels cargols de cargol

La publicitat garanteix que la base sobre piles de cargol pot durar almenys un segle. Realment és així, o és només un altre dels programes de màrqueting? La pràctica demostra que això és molt possible, perquè encara es mantenen alguns dels fars erigits a Mitchell.Tanmateix, ens interessa més el destí no d’un far a Europa llunyana, sinó d’una petita casa de camp en algun lloc de la regió de Moscou, als Urals o a la riba del Yenisei. Quant de temps aguantarà, erigit sobre la base de munts de cargol realitzats no en algun lloc i una vegada, sinó aquí i ara?

A partir de dades experimentals, es va estimar la vida útil de les piles de cargols d’acer en sòls amb diferent resistència elèctrica. Segons aquestes estimacions, en sòls amb baixa corrosió (per exemple, esquistos secs o sorra seca), les piles de metalls no galvanitzats tindran una durada mínima de 300 anys, i a partir d’un metall amb un revestiment protector - 800 anys o més. Impressionant, no? Tot i això, aquest és un sòl ideal en termes de la capacitat (o millor dit, de la incapacitat) de causar corrosió del metall.

Per a la comparació, considereu una altra opció limitant. En sòls amb una corrosivitat molt elevada (sòl marí, argil, argila humida, torba), la vida útil mitjana prevista d’una pila de cargol d’acer és de només 30 anys (si la pila és de metall galvanitzat, aquesta xifra augmentarà fins als 70-75 anys).

S'hauria de fer una advertència important. Durant tots aquests càlculs, es va suposar que la pila es produïa d’acord amb l’estàndard ICC AC358 usat a Occident, és a dir. el gruix de les parets del seu tronc és de 8 mm. Però és gairebé impossible trobar piles de cargols de canonades d'acer laminades en calent amb un gruix de paret al mercat rus. Quant durarà el “estàndard” de la producció domèstica en un entorn agressiu, és a dir. ningú desconeix una pila feta d'un tub soldat amb un gruix de paret de 3-4 mm, però és sensiblement inferior a 30 (75) anys.

De tot allò que es desprèn, es desprèn que els 100 anys de servei de fonamentació de munts de cargol promesos en publicitat no són res més que paraules buides. Les piles poden durar molt més i molt menys, tot depèn de la qualitat dels productes i de les condicions d’operació, que no s’esmenta a la publicitat.

En general, la vida útil de les piles de cargol depèn de tres paràmetres principals:

• el gruix de l’acer utilitzat per fabricar l’eix i les fulles de la pila,
• el gruix i la qualitat del recobriment protector anticorrosió,
• activitat química del sòl en aquesta zona.

Sense conèixer aquestes característiques de piles i condicions de funcionament, ni tan sols es pot fer hipòtesis sobre el temps que duraran.

La pràctica d’escaldar piles de cargols amb feixos de canals o cantonades metàl·liques, molt difosa entre els nostres constructors, contribueix a disminuir la vida útil de les piles de cargol. Per descomptat, la disposició d'aquests feixos entre munts es justifica en instal·lar la base al terra amb un suport lateral feble. Tanmateix, la connexió de piles d’acer amb ponts de material conductor condueix a una acceleració de la corrosió electroquímica del metall.

Per evitar que es produeixin corrents perduts, que contribueixin a l’acceleració dels processos de corrosió, les piles d’acer no haurien de tenir connexió galvànica entre elles, així com amb altres elements constructius d’acer. Per connectar les piles en un sol sistema, heu d'utilitzar un cinturó de fusta o un cinturó metàl·lic, els elements de la qual es connecten a les piles mitjançant pinces aïllades de les piles amb material dielèctric.

En realitat és tot el que volíem explicar-vos avui. Ara ja coneixeu tots els pros i els contres de les piles de cargol i, esperem, heu entès la idea principal que us hem intentat transmetre. Les piles de cargol són una excel·lent elecció per crear una base, però no es poden utilitzar sempre i no a tot arreu. Només un professional pot determinar la permisibilitat d’utilitzar piles de cargols en cada cas. Creieu-me, el cost de l’atracció d’un especialista és inferior al cost d’eliminar els errors comesos durant el disseny i la construcció de la fundació.

T’interessarà

Quina base escollir per a una casa d’un bar

Tipus i tipus de fonaments per a una casa particular