Pilas de tornillo , a veces referido como tornillo-pilas , tornillo muelles , tornillo anclajes , tornillos fundaciones , pilas helicoidales , muelles helicoidales , o anclas helicoidales son un tornillo en acero apilado y suelo de anclaje sistema utilizado para la construcción de profundas bases . Los pilotes roscados se fabrican típicamente de acero de alta resistencia [1] utilizando diferentes tamaños de secciones tubulares huecas para el pilote o el eje de los anclajes.
El eje del pilote transfiere la carga de una estructura al pilote. Las placas de acero helicoidales se sueldan al eje del pilote de acuerdo con las condiciones del terreno previstas. Las hélices se pueden moldear a presión a un paso específico o simplemente consistir en placas planas soldadas en un paso específico al eje del pilote. El número de hélices, sus diámetros y su posición en el eje del pilote, así como el espesor de la placa de acero, se determinan mediante una combinación de:
- El requisito de carga de diseño de estructura combinada
- Los parámetros geotécnicos
- Parámetros de corrosión ambiental
- La vida mínima de diseño de la estructura soportada o restringida.
Las secciones de eje de acero con pilotes roscados están sujetas a parámetros de diseño y normas de códigos de construcción para la región de fabricación.
Las hélices que se sueldan sobre el eje de acero también se denominan "vuelos helicoidales" o simplemente "vuelos", y pueden variar de tamaño dependiendo de las condiciones de la superficie.
Existen algunas diferencias entre los anclajes helicoidales, los pilotes helicoidales y los pilares helicoidales, aunque los términos a menudo se usan indistintamente. Los anclajes helicoidales constan de un eje de acero extensible con placas de apoyo helicoidales. Las capas o pilares se refieren a elementos de base fuertes que soportan o transfieren cargas verticales / horizontales. Los anclajes son pilotes que se utilizan solo en aplicaciones de tensión, como amarres de muros de contención o anclajes verticales al suelo hechos para resistir fuerzas de vuelco.
Instalación
Las pilas de tornillos se enrollan en el suelo como un tornillo en la madera. Los pilotes de tornillo se instalan utilizando varios equipos de movimiento de tierras equipados con accesorios hidráulicos rotativos. Maquinaria varía de compactas cargadoras a 5 tonelada a través de 80 toneladas excavadoras . Los cabezales hidráulicos rotativos con capacidades de par de 5.000 Nm a 500.000 Nm se ajustan a medida utilizando diversas configuraciones de pluma. Los accesorios de accionamiento especiales conectan la pila de tornillos a la máquina. Las técnicas de instalación correctas son primordiales para cumplir con los resultados de asentamiento y carga de diseño de ingeniería. Es probable que las técnicas incorrectas den como resultado un rendimiento general deficiente del pilote.
Desarrollo
Las pilas de tornillos fueron descritas por primera vez por el ingeniero civil irlandés Alexander Mitchell en un artículo publicado en Civil Engineer's and Architects Journal en 1848; sin embargo, las pilas helicoidales se habían utilizado durante casi una década en este momento. [2] Los cimientos de tornillos aparecieron por primera vez en el siglo XIX como cimientos de pilotes para faros, [3] y se utilizaron ampliamente para muelles en puertos. Entre la década de 1850 y la de 1890, se erigieron más de 100 faros de pilotes de tornillos en la costa este de los Estados Unidos utilizando pilotes de tornillos. Fabricados originalmente en hierro fundido o forjado, tenían capacidades limitadas de carga y tensión.
Más recientemente, la tecnología compuesta se ha desarrollado y patentado para su uso en pequeñas pilas de tornillos. Los materiales compuestos ofrecen ventajas significativas sobre el acero en la fabricación de pilas de tornillos pequeños y en el rendimiento de la instalación.
Beneficios y uso moderno
Los cimientos de pilotes de tornillo se utilizan ampliamente y su uso se ha extendido desde faros hasta ferrocarriles, telecomunicaciones, carreteras y muchas otras industrias donde se requiere una instalación rápida o los trabajos de construcción se llevan a cabo cerca de las estructuras existentes.
Las instalaciones de pilotes de tornillos también se han extendido a aplicaciones residenciales, y muchos propietarios eligen una base de pilotes de tornillos en lugar de otras opciones. Algunas aplicaciones comunes para cimientos de pilotes helicoidales incluyen cubiertas residenciales, cobertizos, plataformas de cemento, escaleras preformadas y vigas de grado. [4]
El diseño moderno de pilotes roscados se basa en principios estructurales y geotécnicos estándar. Los diseñadores de pilotes roscados suelen utilizar su propio software de diseño que se ha desarrollado mediante pruebas de campo de diferentes configuraciones de pilotes de compresión y anclajes de tensión en varios perfiles de suelo. La corrosión se aborda en base a pruebas de campo extendidas, combinadas con bases de datos mundiales sobre el acero en la corrosión del suelo. Las capacidades de carga de los pilotes de tornillo modernos superan los 2.000 kN (220 toneladas cortas de fuerza). Los pilotes de tornillo de gran capacidad de carga pueden tener varios componentes, tales como medias hélices planas, puntas y hélices de corte de Bisalloy, placas de remate o interfaces de barras para la conexión a diversas estructuras de hormigón o acero.
La mayoría de las industrias utilizan cimientos de pilotes de tornillo debido a la rentabilidad y, cada vez más, al reducido impacto medioambiental. 'Atornillar' los cimientos en el suelo significa que hay menos desplazamiento del suelo, por lo que el exceso de suelo no necesita ser transportado desde el sitio, lo que ahorra costos de transporte y reduce la huella de carbono del proyecto.
Los principales beneficios de los cimientos de pilotes de tornillo incluyen: tiempos de proyecto más cortos, facilidad de instalación, facilidad de acceso, reducción de la huella de carbono, facilidad de remoción cuando los cimientos ya no son necesarios, riesgo reducido para la fuerza laboral y costos reducidos.
También son adecuados para cargas de tracción y compresión, por lo que también se utilizan para mástiles, señales y estructuras de contención.
Referencias
- ^ Mohajerani, Abbas; Bosnjak, Dusan; Bromwich, Damon (2016). "Métodos de análisis y diseño de pilotes de tornillo: una revisión" . Suelos y Cimentaciones . Elsevier BV. 56 (1): 115-128. doi : 10.1016 / j.sandf.2016.01.009 . ISSN 0038-0806 .
- ^ Howard A. Perko Helical Piles: una guía práctica para el diseño y la instalación John Wiley and Sons, 2009 ISBN 0-470-40479-5 páginas 3-11
- ^ William John Macquorn Rankine Un manual de ingeniería civil , C. Griffin, 1876 p. 605, pág. 766
- ^ Cómo funcionan las pilas de tornillos: https://torsionscrewpiles.ca/how-do-screw-piles-work/
https://helicalanchorsinc.com/helical-faq/ para comprender la diferencia entre anclajes helicoidales, pilotes helicoidales y pilares helicoidales
