Estacas parafusadas: características, vantagens e desvantagens

A fundação da casa é um dos elementos mais complexos e caros do seu design. Ao mesmo tempo, o processo de sua criação é muito longo - na maioria dos casos, esse é um estágio limitante da construção. Infelizmente, não é incomum que desenvolvedores sem escrúpulos violem conscientemente tecnologias e normas para concluir a fundação o mais rápido possível e prosseguir para as próximas etapas do trabalho. Freqüentemente, os próprios clientes estão pressionando-os a fazer isso, e parece-lhes que nada está acontecendo no canteiro de obras há muito tempo. A pressa excessiva nesse estágio leva ao fato de que em breve os moradores da nova casa terão problemas - a fundação afunda e, como resultado disso, toda a estrutura começa a desmoronar lentamente.

Existe um meio termo aqui? É possível montar rapidamente uma base forte e confiável? Acontece, talvez. As pilhas de parafusos vêm em socorro neste caso. Criar uma fundação em pilhas de parafusos requer não apenas um ou dois meses, mas apenas alguns dias.

Por que essas pilhas ainda não são usadas em todos os lugares? Por que os novos lares não crescem tão rápido quanto os cogumelos depois da chuva? Para responder a essas perguntas, é necessário conhecer não apenas os profissionais, mas também as desvantagens das estacas parafusadas para a fundação, para ter uma idéia de quais limitações existem para sua aplicação. Lembre-se de que a fundação é uma questão muito responsável e, ao escolher uma solução de design, você deve confiar principalmente em seu próprio conhecimento, e não nas garantias de publicidade dos fabricantes, nas promessas dos construtores ou nos exemplos de vizinhos e conhecidos.

A história do aparecimento de pilhas de parafusos

A história das pilhas de parafusos remonta a quase dois séculos. Um golpe no campo da construção da fundação em estacas foi realizado pelo talentoso engenheiro irlandês Alexander Mitchell. Em 1833, ele patenteou as “pilhas de parafusos Mitchell”, que podiam ser instaladas em solos em movimento, como o fundo arenoso de uma lagoa ou lodo.

A primeira grande estrutura montada em tais palafitas foi o farol Maplin Sand, construído na foz do Tamisa já em 1838. Sua fundação eram nove estacas com pontas de parafuso de 120 cm de diâmetro, torcidas no chão a uma profundidade de cerca de 7 metros. Nos anos seguintes, vários outros faróis foram construídos sob a direção de Mitchell em toda a Inglaterra. Alguns deles permaneceram inalterados até hoje.

Mais de 150 faróis na América do Norte, um quebra-mar em Portland, um viaduto e pontes em Bombaim, uma ferrovia em Baroda, um píer em Madras e muitos outros objetos importantes foram construídos em meados do século XIX, com pilhas de Mitchell.

Na Rússia, as pilhas de parafusos foram encontradas apenas na segunda metade do século XIX. Os engenheiros russos apreciaram rapidamente todas as vantagens desta invenção, especialmente ao trabalhar no permafrost das regiões norte do país ou em solos fracos e inundados das áreas costeiras. Muito em breve, as pilhas de parafusos começaram a ser amplamente utilizadas na construção de estruturas de engenharia para fins militares (o suporte de parafuso de estrutura para construção de alta velocidade de fundações de pontes desmontáveis ​​é usado por nossos militares até agora) e, posteriormente, na engenharia civil.

As estacas de parafuso de aço são usadas ativamente em todo o mundo hoje. Eles recorrem à sua ajuda onde é necessária uma alta velocidade de construção da fundação: ao instalar vários tipos de suportes, implantar estações de bombeamento e perfuração, instalar tubulações, construir campos temporários para trabalhadores, etc.Esses produtos são os mais procurados pelas empresas de petróleo e gás, construtores militares e industriais e empresas que executam trabalhos de restauração. As organizações de construção envolvidas na construção de edifícios residenciais estão presentes nesta lista, mas longe de ocupar posições de liderança. Obviamente, as bases de estacas parafusadas para edifícios residenciais são erguidas, mas na maioria dos casos estamos falando de construções em áreas de difícil acesso ou áreas com solo difícil, reparando as fundações problemáticas de edifícios residenciais antigos e consertando edifícios nas encostas.

Projeto e características das estacas parafusadas

O que são estacas parafusadas que rapidamente ganharam popularidade entre os construtores de todo o mundo? Quais variedades existem? Quais características das estacas parafusadas você deve prestar atenção em primeiro lugar?

Uma pilha de parafusos consiste em um tronco e uma lâmina localizada em sua extremidade. Graças a este último, este tipo de pilha é enterrado no chão, parafusando, sem entupir.

1. O tubo. 2. A cabeça que está presa ao topo da pilha. 3. Lâmina em forma de espiral. 4. Revestimento anticorrosão. 5. Orifício tecnológico para ajustar a haste.

Existem várias variedades de pilhas de parafusos de aço. A escolha a favor de um tipo específico é baseada na análise das características do solo nessa área e da carga estimada na fundação. Muitas vezes, mesmo em um site, diferentes tipos de pilhas são usados, o que permite distribuir uniformemente a carga.

Tipo de ponta de parafuso

As pontas das estacas parafusadas, que servem para facilitar sua imersão no solo, podem ser soldadas ou fundidas.

Pilha de parafusos com ponta soldada.

As pontas de gesso são significativamente mais caras, e seu uso é justificado apenas no caso de trabalhos com solos especialmente densos, incluindo permafrost, e também contendo grandes inclusões de origem natural ou tecnogênica. A ponta fundida durável ao parafusar pilhas destrói facilmente obstáculos em seu caminho e não se deforma ao mesmo tempo.

Pilha de parafuso fundido.

Número de lâminas

Pelo número de lâminas, as pilhas de parafusos são divididas em uma e várias lâminas (o número de lâminas em um eixo em alguns casos pode chegar a seis peças). O primeiro destina-se exclusivamente a solos densos e com baixa mobilidade.

Pilha de parafuso de lâmina única.

As segundas são mais universais, embora seu objetivo principal seja solos moles com baixa capacidade de carga, uma vez que as estacas com várias lâminas são mais resistentes a vários tipos de cargas - puxando ou, inversamente, pressionando e horizontalmente. A eficiência máxima das estacas parafusadas com várias lâminas pode ser alcançada selecionando-se corretamente o número de lâminas, a distância ideal entre elas, o tom e o ângulo.

Parafuso de duas lâminas.

Tamanho da lâmina

Pelo tamanho das lâminas, as pilhas de parafusos são divididas em lâminas largas (o diâmetro das lâminas é pelo menos uma vez e meia vezes o diâmetro do tronco) e lâminas estreitas. Graças ao aumento da área de suporte, as estacas de estacas largas são muito eficazes em solos moles.

Parafusos de lâmina larga.

Os de lâmina estreita têm sua própria especialização - especialmente solo denso ou muito congelado (é impossível "parafusar" uma pilha de lâmina larga nesse solo devido ao risco muito maior de quebrar ou deformar as lâminas). O diâmetro das lâminas de uma pilha de parafusos de acordo com a norma internacional ICC AC358 (Critérios de aceitação da fundação helicoidal) pode variar de 200 a 350 mm.

Parafusos de lâmina estreita.

A espessura do metal de uma pilha de parafusos

A característica estrutural mais importante de uma pilha de parafusos é a espessura do metal a partir do qual são feitas as paredes de seu tronco. O cálculo da espessura requerida é feito com base não apenas na carga estimada na pilha, mas também nas condições de sua operação. O fato é que reduzir a espessura da parede da pilha devido a processos de corrosão leva a uma redução na sua vida útil.De acordo com o padrão ICC AC358 acima mencionado, a espessura mínima da parede do eixo da estaca deve ser 8 mm em solo neutro e 9,5 mm em solo com aumento da atividade química.

Os engenheiros domésticos, é claro, também perceberam a importância de um parâmetro como a espessura do metal usado na fabricação de pilhas de parafusos. O guia “Estacas e fundações de estacas”, publicado na URSS em 1977, afirmou que o eixo da estaca deveria ser feito de tubo sem costura produzido por laminação a quente com uma espessura de parede de pelo menos 10-14 mm. No entanto, na moderna norma russa de construção SP 24.13330.2011 "Fundações de estacas", um parâmetro como a espessura da parede do eixo de uma pilha de parafusos não é considerado de todo e não é padronizado.

Não faremos suposições sobre por que isso aconteceu, a consequência é importante. Muitos fabricantes domésticos aproveitam a falta de requisitos rigorosos para a construção de estacas de aço nos padrões russos e ignoram conscientemente os padrões internacionais. O desejo de maximizar lucros leva a uma perda de qualidade.

A maioria das pilhas de parafusos produzidas em nosso país tem uma espessura de parede não superior a 3-4 mm. Ao mesmo tempo, são fabricados com tubos soldados com resistência à corrosão reduzida. E a qualidade do revestimento anticorrosivo de proteção, como regra, deseja o melhor: muitas vezes "derrama" já durante o transporte de estacas.

Obviamente, na Rússia, eles são capazes de produzir (e não apenas saber como, mas também produzir!) Pilhas cuja qualidade atende a todos os requisitos da norma internacional ICC AC358. No entanto, devido ao seu alto custo, na maioria dos casos, eles não suportam a concorrência com as estacas de concreto armado convencionais instaladas em um poço pré-perfurado.

É necessário levar em consideração a espessura do metal não apenas do eixo da estaca, mas também de suas lâminas. Ao construir objetos temporários ou leves, é permitido o uso de estacas com lâminas mais finas que 5 mm. Ao montar grandes estruturas projetadas para operação a longo prazo, o padrão internacional recomenda o uso de estacas com uma espessura de lâmina de 9,5 a 12,5 mm.

Revestimento anticorrosivo de proteção

Para reduzir a influência dos processos de corrosão nas características de resistência das estacas de aço instaladas em solos agressivos, não apenas aumente a espessura de suas paredes, mas também aplique um revestimento protetor adicional. Os métodos mais usados ​​de proteção contra a corrosão de estacas de aço são galvanizar e aplicar um revestimento especial de polímero (poliuretano, epóxi, etc.). De acordo com a ICC AC358, a espessura da camada protetora de polímero deve ser de pelo menos 400 microns.

Vantagens da fundação em estacas parafusadas

Velocidade de instalação

A alta velocidade de instalação é talvez a vantagem mais importante das estacas parafusadas, porque no setor de construção elas valorizam o tempo como nada mais. A pilha de parafusos está pronta para uso imediatamente após a instalação. Mesmo a concretagem da folga interna do eixo da estaca não leva a um tempo de inatividade no canteiro de obras: não é necessário esperar que o concreto ganhe força de marca, pois a carga na estaca é percebida principalmente por sua bainha de aço.

Baixo nível de ruído ao instalar a fundação

Baixo nível de ruído durante a instalação é a principal vantagem das estacas parafusadas sobre as estacas acionadas. O processo de conduzir o último ao solo é acompanhado não apenas por ruído, mas também por vibração. Os efeitos de vibração no solo podem danificar várias estruturas localizadas nas imediações do local de trabalho.

Preço baixo

O baixo custo da fundação em estacas parafusadas, em comparação com o custo de todos os tipos de fundações de concreto armado, é alcançado principalmente devido a uma redução significativa no volume de obras no solo.

A capacidade de suportar várias cargas de tração

Essa capacidade se deve à presença de lâminas em pilhas de parafusos.É graças às suas lâminas que essas estacas podem ser instaladas em plataformas irregulares (o que significa que são perfeitamente adequadas para edifícios localizados em declives) e em qualquer ângulo em relação à vertical.

Não há necessidade de obter uma grande quantidade de solo

Uma pequena quantidade de solo deslocado durante a instalação de estacas parafusadas permite trabalhar perto de edifícios existentes.

Eles podem ser usados ​​em várias condições.

A despretensiosidade climática e climática das estacas parafusadas é expressa no fato de que elas podem ser operadas em uma faixa de temperatura razoavelmente ampla, não têm medo do aumento das águas subterrâneas e do inchaço do solo e, portanto, não requerem drenagem obrigatória do local da construção.

Reutilizável

Uma das aplicações das estacas parafusadas é a construção de estruturas temporárias. Depois que o edifício tiver concluído suas funções e desmontado, as pilhas de parafusos poderão ser removidas do solo e reutilizadas, se necessário.

É importante notar que apenas as estacas de parafuso produzidas industrialmente, cuja qualidade está em conformidade com os Critérios de Aceitação da Fundação Helicoidal ICC AC358 da Norma Internacional de Construção, têm todas essas vantagens.

Desvantagens da fundação em estacas parafusadas

O uso de estacas parafusadas tem várias limitações, que muitos fabricantes, infelizmente, tentam manter em silêncio. Em condições em que as empresas envolvidas na instalação de fundações violam facilmente os padrões tecnológicos, você, como cliente, precisa ter pelo menos uma idéia geral de quais casos é indesejável ou completamente inaceitável o uso de pilhas de parafusos.

Incapacidade de usar em áreas com atividade sísmica

A construção de edifícios nas fundações de estacas parafusadas é permitida apenas em áreas sem ou, no limite, com atividade sísmica moderada.

Incapacidade de usar em solos que causam rápida corrosão do metal

As pilhas de parafuso de aço não devem ser usadas em solos com resistência elétrica inferior a 10 Ohm * m, em solos com pH menor que 5,5 e também em solos com alto teor de compostos orgânicos. A razão para essas limitações é a alta taxa de corrosão eletroquímica do aço nessas condições. O desenvolvedor responsável, que não é indiferente à longevidade da construção que está sendo construída, antes de decidir sobre o uso de estacas de parafuso de aço, é simplesmente obrigado a determinar todas as características necessárias do solo neste local de construção. Se não for possível determinar a agressividade do solo, você deve seguir os requisitos adotados para estacas instaladas em solos com atividade de corrosão muito alta.

Não é permitido penetrar pilhas de parafusos em solo rochoso.

Esta categoria de solos inclui lixões e aterros para resíduos de construção. Quaisquer inclusões sólidas podem danificar as lâminas ou até o eixo da pilha de parafusos durante a instalação.

Recomenda-se evitar o uso de pilhas de parafusos em solos que não fornecem suporte lateral suficiente.

Estes incluem, por exemplo, turfa, areia siltosa solta, etc. Se a necessidade de instalar essas estacas em um solo fluido ainda existir, é necessário relacioná-las de forma confiável entre si ou aprofundar-se substancialmente. De acordo com os requisitos da norma ICC AC358, uma pilha de parafusos em solos sólidos deve ser enterrada pelo menos 1,5 m, em solos moles - pelo menos 3 m.

Damos um exemplo: a instalação de uma pilha de parafusos com 2,5 m de comprimento na área em que uma camada de turfa se encontra a uma profundidade de 2 m é inaceitável, pois nesse caso a pilha será privada do suporte lateral necessário do solo.

Fatores que afetam a durabilidade de estacas parafusadas

A publicidade garante que a base das pilhas de parafusos possa durar pelo menos um século. É realmente verdade ou é apenas mais uma jogada de marketing? A prática mostra que isso é bem possível, porque alguns dos faróis erguidos sob Mitchell ainda permanecem.No entanto, estamos mais interessados ​​no destino de não um farol na Europa distante, mas de uma pequena casa de campo em algum lugar da região de Moscou, nos Urais ou nas margens dos ienes. Quanto tempo ele vai ficar, sendo erguido sobre a base de pilhas de parafusos feitas não em algum lugar e uma vez, mas aqui e agora?

Com base em dados experimentais, foi estimada a vida útil de estacas parafusadas em solos com diferentes resistências elétricas. De acordo com essas estimativas, em solos com baixa corrosividade (por exemplo, xisto seco ou areia seca), as pilhas de metal não galvanizado duram pelo menos 300 anos e de metal com revestimento protetor - 800 anos ou mais. Impressionante, não é? No entanto, este é um solo ideal em termos da capacidade (ou melhor, da incapacidade) de causar corrosão no metal.

Para comparação, considere outra opção limitadora. Em solos com corrosividade muito alta (solo marinho, lodo, argila úmida, turfa), a vida útil média prevista de uma pilha de parafusos de aço é de apenas 30 anos (se a pilha for feita de metal galvanizado, esse número aumentará para 70-75 anos).

Uma ressalva importante deve ser feita. Durante todos esses cálculos, assumiu-se que a pilha foi produzida de acordo com a norma ICC AC358 usada no Ocidente, ou seja, a espessura das paredes do seu tronco é de 8 mm. Mas é quase impossível encontrar pilhas de parafusos de tubos de aço laminados a quente com uma espessura de parede no mercado russo. Quanto tempo durará o "padrão" da produção doméstica em um ambiente agressivo, ou seja, uma pilha feita de um tubo soldado com uma espessura de parede de 3-4 mm é desconhecida para qualquer pessoa, mas é claramente substancialmente inferior a 30 (75) anos.

Pelo exposto, segue-se que os 100 anos de serviço de fundação em pilhas de parafusos prometidos em publicidade nada mais são do que palavras vazias. As pilhas podem durar muito mais e significativamente menos - tudo depende da qualidade dos produtos e das condições de operação, o que não é mencionado no anúncio.

Em geral, a vida útil das estacas parafusadas depende de três parâmetros principais:

• a espessura do aço usado para fazer o eixo e as lâminas da pilha,
• a espessura e a qualidade do revestimento protetor anticorrosivo,
• atividade química do solo nessa área.

Sem conhecer essas características de pilhas e condições operacionais, não se pode nem fazer suposições sobre quanto tempo elas durarão.

A prática de escaldar estacas parafusadas com feixes de canais ou cantos de metal, generalizada entre nossos construtores, contribui para uma diminuição na vida útil das estacas parafusadas. Obviamente, o arranjo de tais feixes entre estacas é justificado ao instalar a fundação no solo com um apoio lateral fraco. No entanto, a conexão de estacas de aço com pontes de material condutor leva a uma aceleração da corrosão eletroquímica do metal.

Para evitar a ocorrência de correntes dispersas, contribuindo para a aceleração dos processos de corrosão, as estacas de aço não devem ter conexão galvânica entre si, nem com outros elementos de construção em aço. Para conectar as pilhas em um único sistema, use uma fita de madeira ou de metal, cujos elementos estão conectados às pilhas por meio de grampos isolados das pilhas com material dielétrico.

Isso é realmente tudo o que queríamos contar hoje. Agora você conhece todos os prós e contras das pilhas de parafusos e, esperamos, entendeu a idéia principal que tentamos transmitir a você. As estacas parafusadas são uma excelente opção para criar uma fundação, mas elas não podem ser usadas sempre e nem em todos os lugares. Somente um profissional pode determinar a permissibilidade do uso de pilhas de parafusos em cada caso. Acredite, o custo de atrair um especialista é incomensuravelmente menor do que o custo de eliminar erros cometidos durante o projeto e a construção da fundação.

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