La fondazione della casa è uno degli elementi più complessi e costosi del suo design. Allo stesso tempo, il processo della sua creazione è molto lungo - nella maggior parte dei casi si tratta di una fase limitante della costruzione. Sfortunatamente, non è insolito che sviluppatori senza scrupoli violino consapevolmente tecnologie e norme al fine di completare la fondazione il più presto possibile e procedere alle fasi successive del lavoro. Spesso, i clienti stessi li spingono a questo, che pensano che sul cantiere non sia successo nulla da troppo tempo. Un'eccessiva corsa in questa fase porta al fatto che presto i residenti della nuova casa hanno problemi: le fondamenta si affievoliscono e, di conseguenza, l'intera struttura inizia a crollare lentamente.
È possibile una via di mezzo qui? È possibile montare rapidamente una base solida e affidabile? Si scopre, forse. In questo caso, le pile di viti vengono in soccorso. La creazione di una base su pile di viti richiede non solo uno o due mesi, ma solo un paio di giorni.
Perché tali pile non sono ancora utilizzate ovunque? Perché le nuove case non crescono velocemente come i funghi dopo la pioggia? Per rispondere a queste domande, è necessario conoscere non solo i professionisti, ma anche gli svantaggi delle pile di viti per la fondazione, per avere un'idea di quali limiti ci sono alla loro applicazione. Ricorda che la fondazione è una questione molto responsabile e quando scegli una soluzione di design devi fare affidamento principalmente sulle tue conoscenze e non sulle garanzie pubblicitarie dei produttori, sulle promesse dei costruttori o sugli esempi di vicini e conoscenti.
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La storia dell'aspetto delle pile a vite
La storia delle pile di viti risale a quasi due secoli fa. Un colpo di stato nel campo della costruzione di pali è stato realizzato dal talentuoso ingegnere irlandese Alexander Mitchell. Nel 1833, brevettò il "Mitchell Screw Piles", che poteva essere installato in terreni in movimento, come il fondo sabbioso di uno stagno o sabbia di fango.
La prima grande struttura eretta su tali trampoli fu il faro di Maplin Sand, costruito alla foce del Tamigi già nel 1838. La sua fondazione era di nove pile con punte a vite di 120 cm di diametro, intrecciate nel terreno ad una profondità di circa 7 metri. Negli anni seguenti, molti altri fari furono costruiti sotto la direzione di Mitchell in tutta l'Inghilterra. Alcuni di loro sono rimasti invariati fino ad oggi.
Più di 150 fari in Nord America, un frangiflutti a Portland, un cavalcavia e ponti a Bombay, una ferrovia a Baroda, un molo a Madras e molti altri oggetti importanti furono costruiti a metà del XIX secolo usando pile di Mitchell.
In Russia, le pile di viti furono scoperte solo nella seconda metà del XIX secolo. Gli ingegneri russi apprezzarono rapidamente tutti i vantaggi di questa invenzione, specialmente quando lavoravano nel permafrost delle regioni settentrionali del paese o in terreni deboli e allagati delle aree costiere. Molto presto, le pile di viti iniziarono ad essere ampiamente utilizzate nella costruzione di strutture ingegneristiche per scopi militari (fino ad ora il supporto militare per la costruzione ad alta velocità di fondamenta di ponti pieghevoli è stato utilizzato dai nostri militari), e successivamente nell'ingegneria civile.
Le pile di viti in acciaio sono utilizzate attivamente in tutto il mondo oggi. Ricorrono al loro aiuto laddove è necessaria un'alta velocità di costruzione delle fondamenta: durante l'installazione di vari tipi di supporti, la distribuzione di stazioni di pompaggio e perforazione, la posa di condotte, la costruzione di campi temporanei per i lavoratori, ecc. Questi prodotti sono molto richiesti dalle compagnie petrolifere e del gas, dai costruttori militari e industriali e dalle aziende che eseguono lavori di restauro. Le organizzazioni di costruzione coinvolte nella costruzione di edifici residenziali sono presenti in questo elenco, ma lontano dalle posizioni di leader.Naturalmente, vengono costruite le basi su pile di viti per edifici residenziali, ma nella maggior parte dei casi stiamo parlando di costruzione in aree difficili da raggiungere o aree con terreno difficile, riparazione delle basi problematiche di vecchi edifici residenziali e riparazione di edifici sui pendii.
Design e caratteristiche delle pile a vite
Quali sono le pile di viti che hanno guadagnato così rapidamente popolarità tra i costruttori di tutto il mondo? Quali varietà esistono? A quali caratteristiche delle pile di viti dovresti prestare attenzione prima di tutto?
Un mucchio di viti è costituito da un tronco e una lama situata alla sua estremità. Grazie a quest'ultimo, questo tipo di pila viene seppellita nel terreno avvitando, non intasando.
1. Il tubo. 2. La testa che è attaccata alla cima della pila. 3. Lama a forma di spirale. 4. Rivestimento anticorrosivo. 5. Foro tecnologico per la regolazione dell'asta.
Esistono diverse varietà di pile a vite in acciaio. La scelta a favore di un tipo particolare si basa su un'analisi delle caratteristiche del suolo in quest'area e del carico stimato sulla fondazione. Spesso, anche in un sito vengono utilizzati diversi tipi di pile, il che consente di distribuire uniformemente il carico.
Tipo di punta a vite
Le punte delle pile di viti, che servono a facilitare la loro immersione nel terreno, possono essere saldate o fuse.
Vite palo con punta saldata.
Le punte del cast sono significativamente più costose e il loro uso è giustificato solo nel caso di lavori con terreni particolarmente densi, incluso il permafrost, e contenenti anche grandi inclusioni di origine naturale o tecnogenica. La punta del cast resistente durante l'avvitamento delle pile distrugge facilmente gli ostacoli sul suo cammino e non si deforma allo stesso tempo.
Mucchio di pile.
Numero di pale
Per il numero di pale, le pile di viti sono divise in singole e multi-lama (il numero di pale su un albero in alcuni casi può raggiungere sei pezzi). I primi sono destinati esclusivamente a terreni densi con scarsa mobilità.
Mucchio di viti a lama singola.
I secondi sono più universali, sebbene il loro scopo principale siano i terreni morbidi con bassa capacità portante, poiché le pile multi-lama sono più resistenti a vari tipi di carichi: trazione o, al contrario, pressatura e orizzontale. La massima efficienza delle pile a vite multi-lama può essere ottenuta selezionando correttamente il numero di pale, la distanza ottimale tra loro, il loro passo e angolo.
Mucchio a vite a due pale.
Dimensione della lama
Per le dimensioni delle lame, le pile di viti sono divise in pale larghe (il diametro delle pale è almeno una volta e mezzo il diametro del tronco) e a pale strette. Grazie all'aumentata area di appoggio, i pali a palo largo sono molto efficaci nei terreni morbidi.
Mucchi di viti a lama larga.
Quelli a lama stretta hanno la loro specializzazione - terreno particolarmente denso o molto ghiacciato (è impossibile "avvitare" un mucchio a lama larga in tale terreno a causa del rischio notevolmente aumentato di rompere o deformare le lame). Il diametro delle lame di una pila di viti secondo lo standard internazionale ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) può variare da 200 a 350 mm.
Mucchi di viti a lama stretta.
Lo spessore del metallo di una pila di viti
La caratteristica strutturale più importante di una pila di viti è lo spessore del metallo da cui sono realizzate le pareti del suo tronco. Il calcolo dello spessore richiesto viene effettuato non solo in base al carico stimato sulla pila, ma anche alle condizioni del suo funzionamento. Il fatto è che una diminuzione dello spessore della parete del palo dovuta ai processi di corrosione alla fine porta a una riduzione della sua durata. Secondo la suddetta norma ICC AC358, lo spessore minimo delle pareti di un palo dovrebbe essere di 8 mm in terreno neutro e 9,5 mm in terreno con maggiore attività chimica.
Gli ingegneri domestici, ovviamente, hanno anche capito l'importanza di un parametro come lo spessore del metallo utilizzato per creare pile di viti. Il libro di riferimento "Pile e fondazioni di pali", pubblicato in URSS nel 1977, affermava che l'albero del pelo doveva essere realizzato con tubi senza saldatura prodotti mediante laminazione a caldo con uno spessore delle pareti di almeno 10-14 mm. Tuttavia, nel moderno standard di costruzione russo SP 24.13330.2011 "Fondazioni su pali", un parametro come lo spessore delle pareti dell'albero di una catasta di viti non è considerato affatto e non è standardizzato.
Non faremo ipotesi sul perché ciò sia accaduto, la conseguenza è importante. Molti produttori nazionali traggono vantaggio dalla mancanza di rigidi requisiti per la costruzione di pile di acciaio secondo gli standard russi e ignorano consapevolmente gli standard internazionali. Il desiderio di massimizzare i profitti porta a una perdita di qualità.
La maggior parte delle pile di viti prodotte nel nostro paese hanno uno spessore delle pareti non superiore a 3-4 mm. Allo stesso tempo, sono realizzati con tubi saldati con ridotta resistenza alla corrosione. E la qualità del rivestimento anticorrosivo protettivo, di norma, desidera il meglio: spesso "spruzza" già durante il trasporto di pile.
Naturalmente, in Russia sono in grado di produrre (e non solo sanno come, ma anche produrre!) Mucchi la cui qualità soddisfa tutti i requisiti della norma internazionale ICC AC358. Tuttavia, a causa del loro costo elevato, nella maggior parte dei casi non possono resistere alla concorrenza con pile convenzionali in cemento armato installate in un pozzo preforato.
Lo spessore del metallo deve essere preso in considerazione non solo sull'albero del palo, ma anche sulle sue lame. Quando si costruiscono oggetti temporanei o leggeri, è consentito l'uso di pile con lame più sottili di 5 mm. Quando si erigono strutture di grandi dimensioni progettate per un funzionamento a lungo termine, lo standard internazionale raccomanda l'uso di pile con uno spessore della lama di 9,5-12,5 mm.
Rivestimento protettivo anticorrosivo
Per ridurre l'influenza dei processi di corrosione sulle caratteristiche di resistenza delle pile di acciaio installate in terreni aggressivi, non solo aumentare lo spessore delle sue pareti, ma anche applicare un rivestimento protettivo aggiuntivo. I metodi più comunemente usati per la protezione anticorrosiva delle pile di acciaio sono la zincatura e l'applicazione di uno speciale rivestimento polimerico (poliuretano, epossidico, ecc.). Secondo ICC AC358, lo spessore dello strato di polimero protettivo deve essere di almeno 400 micron.
Vantaggi della fondazione su pile a vite
Velocità di installazione
L'elevata velocità di installazione è forse il vantaggio più importante delle pile a vite, perché nel settore delle costruzioni valutano il tempo come nient'altro. La pila di viti è pronta per l'uso immediatamente dopo l'installazione. Persino la riduzione del gioco interno dell'albero del palo non comporta tempi di fermo in cantiere: non è necessario attendere che il calcestruzzo acquisisca la forza del marchio, poiché il carico sul palo viene percepito principalmente dalla guaina in acciaio.
A basso rumore durante l'installazione della fondazione
Il basso rumore durante l'installazione è il principale vantaggio delle pile a vite rispetto a quelle guidate. Il processo di guida di quest'ultimo nel terreno è accompagnato non solo dal rumore, ma anche dalle vibrazioni. Gli effetti delle vibrazioni sul suolo possono danneggiare varie strutture situate nelle immediate vicinanze del cantiere.
Prezzo basso
Il basso costo della fondazione su pile a vite rispetto al costo di tutti i tipi di fondazioni in cemento armato si ottiene principalmente a causa di una significativa riduzione del volume di lavori terrestri.
La capacità di sopportare vari carichi di trazione
Questa capacità è dovuta alla presenza di lame nelle pile di viti. È grazie alle sue pale che questi pali possono essere installati su piattaforme irregolari (il che significa che sono perfettamente adatti per edifici situati su pendii) e con qualsiasi angolo rispetto alla verticale.
Non c'è bisogno di ottenere una grande quantità di terreno
Una piccola quantità di terreno spostato durante l'installazione di pile a vite, consente di lavorare vicino a edifici esistenti.
Possono essere utilizzati in varie condizioni.
La semplicità climatica e climatica delle pile a vite si esprime nel fatto che possono funzionare in un intervallo di temperatura abbastanza ampio, non temono l'innalzamento delle acque sotterranee e il gonfiore del suolo e quindi non richiedono il drenaggio obbligatorio del cantiere.
riutilizzabilità
Una delle applicazioni delle pile a vite è la costruzione di strutture temporanee. Dopo che un tale edificio ha completato le sue funzioni ed è stato smantellato, le pile di viti possono essere rimosse da terra e riutilizzate se necessario.
Vale la pena notare che tutti questi vantaggi sono posseduti solo da pile di viti prodotte industrialmente, la cui qualità è conforme ai criteri di accettazione della Fondazione elicoidale ICC AC358 della International Construction.
Svantaggi della fondazione su pile di viti
L'uso di pile di viti ha una serie di limitazioni, che molti produttori, sfortunatamente, cercano di tacere. Nelle condizioni in cui le aziende impegnate nell'installazione di fondazioni vanno facilmente in violazione degli standard tecnologici, tu, come cliente, devi avere almeno un'idea generale in quali casi è indesiderabile o completamente inaccettabile utilizzare pile a vite.
Incapacità di utilizzo in aree con attività sismica
La costruzione di edifici sulle fondamenta di pile di viti è consentita solo in aree senza o, nel limite, con moderata attività sismica.
Impossibilità di utilizzo in terreni che causano una rapida corrosione dei metalli
Le pile di viti in acciaio non devono essere utilizzate in terreni con una resistenza elettrica inferiore a 10 Ohm * m, in terreni con un pH inferiore a 5,5 e anche in terreni con un alto contenuto di composti organici. La ragione di queste limitazioni è l'elevato tasso di corrosione elettrochimica dell'acciaio in queste condizioni. Lo sviluppatore responsabile, che non è indifferente al problema della durabilità della costruzione in costruzione, prima di prendere una decisione sull'uso di pile di viti in acciaio, è semplicemente obbligato a determinare tutte le caratteristiche necessarie del terreno in questo cantiere. Se non è possibile determinare l'aggressività del suolo, rispettare i requisiti adottati per le pile installate in terreni con altissima attività di corrosione.
La penetrazione delle pile di viti nel terreno roccioso non è consentita.
Le discariche di scorie e le discariche per i rifiuti edili possono essere attribuite alla stessa categoria di terreni. Eventuali inclusioni solide possono danneggiare le lame o persino l'albero della pila di viti durante la sua installazione.
Si raccomanda di evitare l'uso di pile di viti su terreni che non forniscono un supporto laterale sufficiente.
Questi includono, ad esempio, torba, sabbia limosa sciolta, ecc. Se esiste ancora la necessità di installare pile simili in un terreno fluido, è necessario collegarle in modo affidabile tra loro o approfondire in modo significativo. In conformità con i requisiti della norma ICC AC358, una catasta di viti in terreni solidi deve essere sepolta per almeno 1,5 me in terreni morbidi - almeno 3 m.
Facciamo un esempio: l'installazione di una catasta di viti lunga 2,5 m nell'area in cui uno strato di torba si trova ad una profondità di 2 m è inaccettabile, poiché in questo caso la pila sarà privata del necessario supporto laterale del terreno.
Fattori che influenzano la durata delle pile a vite
La pubblicità assicura che la fondazione su pile di viti può durare almeno un secolo. È davvero così o è solo un altro stratagemma di marketing? La pratica dimostra che questo è del tutto possibile, perché alcuni dei fari eretti sotto Mitchell sono ancora in piedi. Tuttavia, siamo più interessati al destino di non un faro nella lontana Europa, ma di una piccola casa di campagna da qualche parte nei sobborghi, negli Urali o sulle rive dello Yenisei.Per quanto tempo rimarrà, eretto sulla base di pile di viti fatte non da qualche parte e una volta, ma qui e ora?
Sulla base di dati sperimentali, sono state stimate le vite di servizio delle pile di viti in acciaio in terreni con diversa resistenza elettrica. Secondo queste stime, in un terreno a bassa corrosività (ad esempio, scisto secco o sabbia asciutta), le pile di metallo non zincato dureranno almeno 300 anni e dal metallo con un rivestimento protettivo - 800 anni o più. Impressionante, vero? Tuttavia, questo è il terreno, ideale in termini di capacità (o meglio, di incapacità) di causare corrosione del metallo.
Per confronto, considera un'altra opzione limitante. In terreni con corrosività molto elevata (suolo marino, limo, argilla bagnata, torba), la durata media prevista di una pila di viti in acciaio è di soli 30 anni (se la pila è realizzata in metallo zincato, questa cifra aumenterà a 70-75 anni).
Un avvertimento importante dovrebbe essere fatto. Durante tutti questi calcoli, si presumeva che la pila fosse prodotta secondo lo standard ICC AC358 utilizzato in Occidente, ad es. lo spessore delle pareti del suo tronco è di 8 mm. Ma è quasi impossibile trovare pile di viti di tubi d'acciaio laminati a caldo con uno spessore di tale parete sul mercato russo. Quanto durerà lo "standard" della produzione domestica in un ambiente aggressivo, ad es. una pila fatta di un tubo saldato con uno spessore di parete di 3-4 mm non è nota a nessuno, ma è chiaramente sostanzialmente inferiore a 30 (75) anni.
Da tutto quanto precede, ne consegue che i 100 anni di servizio di fondazione su pile di viti promessi nella pubblicità non sono altro che parole vuote. Le pile possono durare molto più a lungo e significativamente meno: tutto dipende dalla qualità dei prodotti e dalle condizioni operative, che non è menzionata nella pubblicità.
In generale, la durata delle pile a vite dipende da tre parametri principali:
- lo spessore dell'acciaio utilizzato per realizzare l'albero e le pale della pila,
- spessore e qualità del rivestimento protettivo anticorrosivo,
- attività chimica del suolo in quest'area.
Senza conoscere queste caratteristiche delle pile e delle condizioni operative, non si può nemmeno fare ipotesi su quanto dureranno.
La pratica di scottare pile di viti con fasci di canali o angoli di metallo, diffusi tra i nostri costruttori, contribuisce a ridurre la vita delle pile di viti. Naturalmente, la disposizione di tali fasci tra le pile è giustificata quando si installa la fondazione nel terreno con un supporto laterale debole. Tuttavia, il collegamento di pile di acciaio con ponti di materiale conduttivo porta ad un'accelerazione della corrosione elettrochimica del metallo.
Al fine di evitare il verificarsi di correnti vaganti, contribuendo all'accelerazione dei processi di corrosione, le pile di acciaio non dovrebbero avere connessioni galvaniche tra loro, così come con altri elementi costruttivi in acciaio. Per collegare le pile in un unico sistema, è necessario utilizzare una reggetta in legno o una reggetta in metallo, i cui elementi sono collegati alle pile per mezzo di morsetti isolati dalle pile con materiale dielettrico.
Questo è in realtà tutto ciò di cui volevamo parlarvi oggi. Ora conosci tutti i pro e i contro delle pile di viti e, speriamo, hai capito l'idea principale che abbiamo cercato di trasmettere a te. Le pile di viti sono una scelta eccellente per creare una fondazione, ma non possono essere utilizzate sempre e non ovunque. Solo un professionista può determinare l'ammissibilità dell'uso di pile di viti in ciascun caso. Credetemi, il costo di attrarre uno specialista è incommensurabilmente inferiore al costo di eliminare gli errori commessi durante la progettazione e la costruzione della fondazione.
