Para los ingenieros civiles, la estabilidad de los cimientos es una de las consideraciones más importantes en la construcción de cualquier tipo de edificio o estructura. Un encepado es una parte importante de la ingeniería de cimientos, ya que proporciona el soporte y la resistencia necesarios para garantizar la estabilidad de todos los cimientos. estructura.
En este artículo, discutimos el papel de los encepados y las consideraciones que los ingenieros civiles deben tener en cuenta en su diseño y construcción. También discutiremos las principales ventajas de los encepados.
¿Qué es la cabeza de pila?
Los encepados son esencialmente grandes bloques de hormigón colocados sobre pilotes para proporcionar soporte y estabilidad a los cimientos de una estructura. Las placas superiores de pilotes se utilizan normalmente en sistemas de cimentación profunda, tales como: b. Pilar cimientos cuando el suelo no es lo suficientemente fuerte para soportar el peso de la estructura. Las placas de bloque se colocan sobre los pilotes y sirven como punto de transferencia de cargas desde la estructura a los pilotes.
En muchos casos, las cabezas de pilotes también se utilizan para resistir fuerzas laterales y de empuje. Las cabezas de los pilotes suelen ser cuadradas o rectangulares y suelen estar hechas de hormigón armado.
Existen diferentes tipos de bloques diseñados para soportar elementos de superestructura como pilares de hormigón, muros de corte u otras estructuras. A partir de un solo pilote, se pueden conectar varios pilotes en la parte superior del pilote. La tarea principal es combinar la superestructura y los cimientos para transferir de forma segura la carga desde la superestructura al suelo.
Capacidad de carga de la placa de bloque
Una de las consideraciones más importantes para los ingenieros civiles al diseñar y construir encepados es la capacidad de carga. La capacidad de carga de un encepado de pilote está determinada por el tamaño, la forma y el número de pilotes utilizados, así como por el tipo de suelo en el que se hincan los pilotes.
Los ingenieros civiles también deben considerar el peso de la estructura soportada por el bloque, así como cualquier otra carga que deba soportar el bloque, como el viento y las fuerzas sísmicas.
Cómo determinar el tamaño de un bloque
Existen estándares generales para determinar los tamaños de encepados de pilotes. Además, también se tienen en cuenta requisitos como la durabilidad de las placas de bloque.
- Generalmente, la distancia entre pilotes se mantiene inferior a tres veces el diámetro del pilote. Esto sería útil para aplicar la teoría de armaduras y también reducir la generación de momentos flectores.
- La profundidad de la placa del bloque se determina en función de las cargas aplicadas para que no se produzca una falla por corte. Existe un método preliminar para calcular el espesor de las placas de bloques.
- La distancia desde el borde o desde la placa superior del pilote más allá del pilote debe ser de unos 100-200 mm. Lo ideal sería limitarnos a 150 mm.
- La cobertura del refuerzo se determina en función de las condiciones de exposición y no se ve influenciada significativamente por las dimensiones del bloque.
Cómo diseñar bloques sobre pilotes
Dependiendo del tipo de construcción y de las cargas a aplicar, el número de pilotes por cabeza de pilote varía. El dimensionamiento de la parte superior del pilote se basa en el tipo de carga aplicada y la disposición del soporte.
Básicamente existen tres métodos de diseño.
1) Analogía de la armadura
Debido a su simplicidad, este método se usa más comúnmente en la construcción de encepados. Este método no requiere muchos cálculos y el método de cálculo es simple.
Existe un requisito de capas simple para aplicar esta regla. Generalmente mantenemos la distancia entre los pilotes a menos de tres veces el diámetro del pilote. Esto sucede a través del mecanismo principal de transferencia de carga.
Como puede ver, el ángulo del puntal con la horizontal debe mantenerse por encima de 45 grados para aplicar esta teoría. Se pueden utilizar los siguientes métodos simplificados para diseñar los encepados.
Aquí hay que calcular la T, que se llama T. AWAY etc., que es la correa tensora que indica la tensión en la parte inferior de la placa del bloque.
Por ejemplo, si el factor de seguridad del material para el refuerzo es 0,95,
T AUSENTE = 0.95f j A S
F j – es el límite elástico del refuerzo.
A S – Zona de refuerzo.
Dado que calculamos la tensión utilizando el método anterior, se puede crear un diseño de encepado a partir de él.
2) Teoría de la flexión
Si la distancia entre los postes es grande, no podemos utilizar la analogía de la armadura. En estos casos tenemos que utilizar la teoría de la flexión.
Con dos baterías no es tan complicado. Pero las cosas se complican cuando hay demasiadas pilas.
En este caso, si la columna está soportada por dos pilotes, podemos diseñar el bloque como una viga. El momento flector y las fuerzas cortantes se pueden calcular teniendo en cuenta la carga de la columna para diseñar el refuerzo.
3) Modelado computacional
A medida que aumenta el número de pilotes, el cálculo manual se vuelve difícil. La teoría de las armaduras tampoco se puede aplicar a todos los tipos de cabezas de pilotes.
En estos casos, normalmente utilizamos software de computadora para modelar el bloque y determinar las fuerzas de flexión y corte. Las circunferencias de punzonado se definen manualmente y las fuerzas de corte se determinan según el software.
El cálculo del momento flector del bloque para muchos pilotes se puede realizar manualmente, pero requiere mucho tiempo.
Además, las cargas de los pilotes también se pueden calcular manualmente. Es recomendable calcular manualmente el pilote teniendo en cuenta el centro de carga y el centro geométrico. Sería útil comprobar los resultados del análisis computacional.
Los bloques más complicados se analizan mediante modelos informáticos. El dimensionamiento del refuerzo se puede realizar manualmente.
Consideraciones Especiales
Otro aspecto importante que es necesario discutir es proporcionar una conexión adecuada a la parte superior de los pilotes. Si consideramos un edificio alto, esta es una conexión débil porque continuamos con un solo poste al suelo y las columnas con él. Los muros de corte continuarán como superestructura.
En este punto, necesitamos conectar todos los elementos para mantenerlos unidos y unidos cuando se aplican cargas laterales significativas al edificio. Por lo tanto, diseñaremos adecuadamente las vigas de piso al nivel de la cabeza del pilote para conectarlas todas.
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