Cimentación de columna: hágalo usted mismo cálculo y construcción.
El nombre "base columnar" habla por sí mismo. Esta cimentación consta de varios pilares enterrados en el suelo en un orden determinado y conectados en un solo marco mediante un fleje de madera (a veces de metal) o una rejilla de hormigón armado.
Los cimientos de columnas se utilizan principalmente para la construcción de casas de madera (madera, troncos) o de armazón (no más de 2 pisos), baños, terrazas y otras dependencias, así como vallas y vallas de piedra en ellas. Con menos frecuencia, las paredes de las casas de un piso se erigen sobre ellas con materiales de piedra livianos (hormigón celular, etc.), cuyo peso específico no supera los 1000 kg / m³. No es aconsejable construir casas más pesadas sobre tales cimientos, debido a la resistencia relativamente baja de los pilares y al área total insuficientemente grande de la suela.
La contraindicación más importante para elegir una base columnar es un alto nivel de agua subterránea. No se debe permitir que se acerque a menos de 50 cm de las suelas de los postes. Además, los pilares deben colocarse necesariamente más profundamente que la capa de suelos orgánicos fértiles e inestables.
Las ventajas de una cimentación columnar son el ahorro de dinero y mano de obra debido a una disminución en el volumen de excavación y trabajo de hormigón, así como una alta velocidad de construcción del ciclo cero. La principal desventaja es el comportamiento impredecible de los pilares de los cimientos individuales con la actitud frívola del desarrollador hacia el estudio de las propiedades del suelo en el sitio. Esto es especialmente cierto para las fundaciones sin una rejilla monolítica.
El error más común de los desarrolladores privados al erigir una base columnar es la falta de al menos algunos, incluso un cálculo aproximado. El número de pilares, así como el área de sus bases, se toman del techo. Casi todos los sitios de construcción dicen lo mismo: coloque pilares en las esquinas y en la intersección de las paredes, si es necesario, agregue más en las paredes largas para que la distancia entre ellas sea de 1,5 a 2,5 metros. ¡Esta es una extensión normal! Además, prácticamente no hay una palabra sobre el área de la base. Pero depende de estos indicadores si su casa se detendrá o con el tiempo comenzará a deformarse y sentarse.
Cálculo de una base columnar.
I) En primer lugar, es necesario investigar el lugar para futuras construcciones. Esto se discute en detalle en el artículo. Además de lo anterior, debe tenerse en cuenta lo siguiente: después de haber tomado la decisión de construir una base columnar, es imperativo realizar una perforación de prueba de 0,5 a 0,6 metros por debajo de la profundidad estimada de los pilares. Si debajo del suelo que soporta carga se encuentra con una capa de suelos débiles saturados de agua (arenas movedizas), entonces es mejor abandonar la base columnar, porque los postes bajo carga pueden simplemente atravesar el suelo de apoyo y caer.
II) El segundo paso será determinar la carga que ejercerá la casa con los cimientos sobre el suelo de apoyo, es decir, el cálculo del peso de la casa. Los valores aproximados de gravedad específica para elementos estructurales individuales se muestran en la siguiente tabla:
Notas:
1) Cuando el ángulo de inclinación de las pendientes del techo es superior a 60º, se supone que la carga de nieve es cero.
2) Al calcular la base, el peso aproximado de la base en sí se suma al peso de la casa. Su volumen aproximado se calcula y multiplica por el peso específico del hormigón armado, igual a 2500 kg / m³.
III) Después de determinar el peso de la casa, calculamos el área total mínima requerida (S) de las bases de todos los pilares de los cimientos:
S = 1,3 × P / R®,
donde 1.3 es el factor de seguridad;
P es el peso total de la casa junto con los cimientos, kg;
R® es la resistencia calculada del suelo portador, kg / cm².
El valor de Ro, también llamado capacidad de carga del suelo, se puede tomar aproximadamente de la siguiente tabla:
Nota:
Los valores de resistencia calculados se dan para suelos ubicados a una profundidad de aproximadamente 1,5 metros. En la superficie, la capacidad de carga es casi una vez y media menor.
Habiendo calculado el valor del área total de las bases de todos los pilares, ahora podemos determinar su número requerido según el diámetro o las dimensiones de la sección. Para mayor claridad, considere un ejemplo simple.
Un ejemplo de un cálculo simplificado de una base columnar
Calculemos una base columnar (sobre pilares redondos) para una pequeña casa de paneles de marco (ver la figura de la izquierda) que mide 5x6 metros. La altura del 1er piso es de 2,7 m, la altura del frontón es de 2,5 m, el techo es de pizarra. El suelo de carga es franco (Ro = 3,5 kg / cm²). La profundidad de congelación es de 1,3 metros.
1) El área de todas las paredes, incluidos los frontones, en nuestro caso será igual a 72 m2, y su masa es 72 × 50 = 3600 kg
2) La casa tiene un sótano (piso del 1er piso) y un interpiso (entre el 1er piso y el ático) se superponen. Su área total es de 60 m² y su masa es de 60 × 100 = 6000 kg.
3) La carga operativa también está disponible en el primer piso y el ático. Su valor será igual a 60 × 210 = 12600 kg
4) El área del techo en nuestro ejemplo es de aproximadamente 46 m². Su masa con techo de pizarra es de 46 × 50 = 2300 kg
5) Tomamos la carga de nieve igual a cero, porque el ángulo de inclinación de las pendientes del techo es superior a 60º.
6) Determine la masa preliminar de la base. Para hacer esto, debe seleccionar condicionalmente el diámetro de los pilares futuros y su número. Digamos que tenemos un taladro con un diámetro de 400 mm, y lo tomaremos. El número de pilares se toma preliminarmente según la condición: un pilar por 2 metros del perímetro de la base. Obtenemos 22/2 = 11 piezas.
El volumen de un pilar de 2 metros de altura (profundizamos 0,2 m por debajo de la profundidad de congelación + 0,5 metros se eleva sobre el suelo): π × 0,2² × 2 = 0,24 m³, y su masa 0,24 × 2500 = 600 kg ...
La masa de toda la base es 600 × 11 = 6600 kg.
7) Resumimos todos los valores obtenidos y determinamos el peso total de la casa: P = 31100kg
8) El área total mínima requerida de las bases de todos los pilares será igual a:
S = 1,3 × 31100 / 3,5 = 11550 cm²
9) El área de la base de un pilar con un diámetro de 400 mm será igual a 1250 cm². Por lo tanto, nuestra base debe tener un mínimo de 11550/1250 = 10 pilares.
Con una disminución en el diámetro de los pilares, su número aumentará y viceversa. Por ejemplo, si tomamos un taladro de 300 mm, entonces se necesitarán al menos 16 postes.
Habiendo determinado el número mínimo permitido de pilares de cimentación, se desglosan a lo largo del perímetro. En primer lugar, se instalan en los lugares más cargados: estas son las esquinas de la casa y las juntas de las paredes exteriores e interiores. Los pilares restantes se distribuyen uniformemente alrededor del perímetro, si es necesario, agregando algunas piezas más al número mínimo resultante para la simetría. La regla principal aquí es que más es posible, menos es imposible.
Nota IMPORTANTE: si la casa tiene una extensión más ligera, por ejemplo, una terraza, el número mínimo de pilares se considera separado de la casa. Evidentemente, será más pequeño.
A menudo, al construir casas más pesadas en suelos con baja capacidad de carga, la cantidad de pilares resulta ser muy grande y, para reducirla, es necesario aumentar significativamente el diámetro de la suela. Los taladros de tierra simples no son adecuados para esto. Aquí es donde la tecnología TISE viene al rescate. Se discute en el artículo.
Consideremos ahora los esquemas estructurales más comunes de cimentaciones de columnas.
Fundación aburrida
Los pilares se crean vertiendo hormigón en agujeros pretaladrados. El trabajo en la construcción de una base perforada se lleva a cabo en la siguiente secuencia:
1)
2) Con la ayuda de un taladro manual (mecanizado) o una perforadora especial, se hacen pozos 20-30 cm por debajo de la profundidad de congelación.
Nota: En el marco de este artículo, no consideramos cimientos de columnas poco profundas, que se utilizan prácticamente solo para pequeñas dependencias de madera.
3)
A partir de material para techos ordinario, los cilindros se enrollan (a lo largo del diámetro de los pozos) y se envuelven con cinta adhesiva. Desempeñan dos funciones: en primer lugar, es un encofrado permanente para pilares, y en segundo lugar, su impermeabilización.
Si ha rociado material para techos, extienda el lado liso hacia afuera. Cuanto peor se adhiere el suelo a la superficie de los pilares durante la congelación, las fuerzas menos tangenciales que tienden a sacar los pilares del suelo en invierno actuarán sobre ellos.
4) Los cilindros de material para techos se insertan en los pozos. En la imagen de arriba, puede ver que el material del techo no llega hasta la base, quedan unos 20 cm. Esto se hace por una razón. A través de la parte descubierta de la pila, al verter hormigón, la leche de cemento se filtra en el suelo y, además, lo une. Al mismo tiempo, dependiendo del tipo de suelo, la capacidad de carga de la columna puede aumentar hasta 2 veces. Este aumento no se incluye en el cálculo. Además, aumenta el margen de seguridad de la base. Además, los pilares se anclarán mejor en el suelo.
5) Se vierte un poco de concreto (20-30 cm) en el pozo, después de una breve pausa, se inserta una jaula de refuerzo para que no se hunda por su propio peso hasta que toque el suelo. Luego, todo el pilar se vierte en la parte superior. El contacto del refuerzo con el suelo no es deseable, porque esto conduce a su corrosión más rápida.
Por lo general, el marco está hecho de tres o cuatro barras de refuerzo de trabajo A-III ∅10-12 mm, unidas con refuerzo auxiliar Bp-I ∅4-5 mm. Es deseable que el refuerzo no esté a menos de 5 cm de la superficie exterior del poste.
Si, después de verter los pilares, se construirá una reja monolítica sobre ellos, el refuerzo de trabajo se libera de los pilares a la altura de esta rejilla. Si un fleje está hecho de vigas de madera en los postes, se inserta una varilla roscada (por ejemplo, M16) en la parte superior para sujetarla al verter hormigón.
Nota: Los cimientos de columnas con rejilla monolítica de hormigón armado se describen en el artículo.
A una temperatura del aire de 15-20 ° C, la base columnar se puede cargar en 4-5 días. Esto se debe al hecho de que después de este período, la capacidad de carga de la base ya no está determinada por la resistencia de los pilares, sino por la resistencia del suelo debajo de ellos. Además, no podrá aplicar rápidamente la carga de diseño completa en los cimientos (paredes, pisos, techo, cargas operativas). Mientras la construcción está en marcha, el hormigón "madurará".
IMPORTANTE: No puede dejar la base columnar descargada para el invierno. Las fuerzas tangenciales de las heladas pueden levantar y deformar los pilares, todo de diferentes maneras.
Cimientos de columnas de tubos de amianto, plástico o metal
Los postes se crean vertiendo hormigón en tubos de amianto, plástico o metal preinstalados en pozos. El trabajo se lleva a cabo en la siguiente secuencia:
1) Según el cálculo, la base está marcada en el sitio.
2) Con la ayuda de un taladro manual (mecanizado) o una perforadora especial, se hacen pozos 20-30 cm por debajo de la profundidad de congelación. El diámetro del pozo es 10 cm mayor que el diámetro de las tuberías seleccionadas. En ausencia de un taladro, puede cavar agujeros con una pala.
3) Se vierten unos 20 cm de hormigón en el pozo para aumentar la capacidad de carga de los pilares, como se mencionó anteriormente. Después de una breve pausa, primero se inserta un rollo enrollado de cubierta de fieltro para techos en el pozo, que protegerá el relleno de arena de la sedimentación, luego una tubería de amianto, plástico o metal y una jaula de refuerzo.
4) Se realiza el relleno del espacio entre la tubería y la chaqueta de fieltro del techo con arena y se vierte hormigón en la tubería. La arena evita que el suelo se congele a las tuberías en invierno y su ascenso por las fuerzas tangenciales de las heladas.
Nota: Las tuberías de asbesto no tienen una resistencia a las heladas muy alta, por lo que, con bastante frecuencia, en el punto de su entrada al suelo, se destruyen debido a la saturación de humedad. Para evitar esto, es recomendable cubrir el lugar peligroso con un revestimiento impermeabilizante.
Pilares rectangulares (cuadrados) de hormigón, ladrillo, bloques
Los pilares rectangulares o cuadrados se fabrican cuando no se dispone de un taladro de un diámetro adecuado. Los hoyos se cavan a mano con una pala. Este trabajo requiere más tiempo y el volumen de suelo excavado, en comparación con la perforación, también es mayor.
La secuencia de trabajo es casi la misma que en el caso de las tuberías. La diferencia es que en lugar de tuberías, se inserta un encofrado de madera prefabricado en los pozos, o los postes se colocan con ladrillos (bloques).
El relleno se lleva a cabo después de retirar el encofrado en 2-3 días. Los pilares de ladrillo se pueden rellenar al día siguiente.
Nota: Como se mencionó anteriormente, el relleno con arena (material no poroso) se realiza para evitar que los postes se eleven en invierno. Pero tiene un inconveniente. Cuando el agua (por ejemplo, agua de lluvia) entra en el pozo, la arena se moja y pierde sus propiedades de carga. En este caso, los pilares se vuelven inestables en la dirección horizontal. Para evitar esto, es necesario considerar cuidadosamente el drenaje del agua de la base: para hacer las pendientes necesarias, el área ciega y las tormentas.
A menudo, los pilares se combinan, es decir en el suelo son de hormigón, y por encima del nivel del suelo están hechos de ladrillos o bloques. Esta opción no es adecuada para la construcción posterior de la rejilla. Perdió su significado, que consiste en la fabricación de un marco rígido.
Hay otro tipo de pilares: de madera, no nos centraremos en ellos, porque actualmente se utilizan muy raramente. Solo notamos que para tales pilares es necesario usar especies de madera resistentes a la humedad (roble, alerce, etc.) y antes de la instalación deben protegerse de la humedad (recubiertos con impermeabilización o envueltos en fieltro para techos, o es mejor hacerlo ambos).
En los comentarios a este artículo, puede discutir con los lectores su experiencia en la construcción y operación de cimientos de columnas o hacer preguntas que le interesen.
