Localización
San Pedro de los Pinos, Benito Juárez, CDMX
Tiene alguna pregunta
(993) 389 4059
Envíe un correo
info@soilsolution.com.mx
¿Cómo determinar la capacidad de carga de un pilote helicoidal?
Conoce tres métodos para determinar la capacidad de carga de pilotes helicoidales
Los pilotes helicoidales se utilizan para crear cimientos fuertes y estables con la capacidad de soportar cargas pesadas en terrenos únicos o difíciles. Debido a su función crítica en el soporte de cimentaciones para aplicaciones industriales, es importante saber exactamente cuánto peso pueden soportar los pilotes helicoidales.
Dado que la capacidad de un pilote helicoidal depende del material y la construcción del propio pilote, así como de la topografía del terreno y el tipo de suelo suelo en el que se coloca, entre otros factores, la capacidad de carga debe calcularse para el tipo específico de pilote helicoidal y solicitud.
Existen tres métodos principales para determinar la capacidad de pilotes helicoidales, los cuales describiremos en este blog:
- Correlación de torque
- Capacidad de carga en el suelo
- Medición de capacidad directa
1. Correlación de torque
La correlación de torque, también conocida como la relación torque-capacidad de carga última, es un método empírico para determinar la capacidad de carga de pilotes helicoidales. Este método sostiene que a medida que se instala un pilote helicoidal atornillado en un suelo que es cada vez más duro y denso, la torsión, la resistencia a la instalación, aumentará. Cuanto mayor sea este torque, mayor será la capacidad axial (la capacidad de soportar carga a lo largo del eje vertical del pilote). En términos sencillos, cuanto más denso es el suelo, mayor es la capacidad de carga del pilote helicoidal.
Para determinar la correlación de torsión, multiplique el factor de correlación de torsión (Kt) por la torsión de instalación promedio (T) para obtener la capacidad máxima de elevación (Qult). Como fórmula, esto sería:
Qult = Kt x T
El factor de correlación de torque se basa en el tamaño y tipo de pilote helicoidal y está inversamente relacionado con el tamaño del eje.
2. Capacidad de carga con base en la resistencia del suelo
Para determinar la capacidad del pilote helicoidal utilizando los métodos tradicionales de cálculos basados en la resistencia del suelo, se realizan cálculos teóricos basados en datos de resistencia del suelo. Estos datos se pueden derivar durante una prueba de penetración estándar (SPT), en la que se perfora el suelo para la recolección de muestras de suelo y se mide la resistencia a la perforación.
Los datos recopilados durante el muestreo del suelo y las pruebas de penetración incluyen el perfil del suelo, el agua subterránea, el peso unitario y la clasificación del suelo. El suelo se clasifica como:
- De grano fino, como limo o arcilla.
- Suelo granular, como grava o arena.
Los diferentes tamaños de grano del suelo pueden dar como resultado diferentes grados de fricción contra los pilotes a medida que se instalan y, por lo tanto, diferentes niveles de torsión. Como se mencionó anteriormente, el torque durante la instalación afecta la capacidad de carga del pilote.
Con estos datos de resistencia del suelo y la información sobre los pilotes helicoidales propuestos y la configuración del pilote, los ingenieros pueden calcular la capacidad del pilote helicoidal en las condiciones de instalación propuestas. La fórmula depende de las propiedades mecánicas del suelo, el diámetro del pilote y el número de hélices, y se ajusta mediante factores de corrección que tienen en cuenta la longitud del pilote y las condiciones de instalación.
La fórmula de carga axial se utiliza para determinar la capacidad de carga admisible de los pilotes helicoidales sometidos a cargas axiales. Esta fórmula se basa en el análisis teórico de la interacción suelo-pilote y se puede expresar de diferentes formas, dependiendo del modelo utilizado.
Uno de los modelos más comunes es el propuesto por Reese y O’Neill en 1988, que se basa en la teoría de la elasticidad y considera el pilote como un elemento cilíndrico elástico perfectamente acoplado al suelo. La fórmula de Reese y O’Neill se puede expresar de la siguiente manera:
Qa = Ap * cu * (1 + Na * L / D) * Ab * Nq * Ng * Np
Donde:
Qa es la capacidad de carga axial admisible del pilote (en kN).
Ap es el área de la sección transversal del pilote (en m^2).
cu es la resistencia no drenada del suelo en el nivel de la punta del pilote (en kPa).
Na es un factor que depende de la longitud del pilote y del diámetro de la hélice.
L es la longitud del pilote por debajo del nivel de la punta (en m).
D es el diámetro medio del pilote (en m).
Ab es el área de la base del pilote (en m^2).
Nq, Ng y Np son factores que dependen de las características del suelo, el diámetro y el número de hélices del pilote.
Es importante tener en cuenta que la fórmula de carga axial es solo una aproximación teórica y que la capacidad de carga real del pilote puede verse afectada por factores como la calidad de la instalación, las variaciones del suelo y las cargas dinámicas o cíclicas. Por lo tanto, se recomienda realizar pruebas de carga para determinar la capacidad de carga admisible del pilote helicoidal en condiciones reales.
3. Medición directa de la capacidad de carga
El método de medición de capacidad directa para determinar la capacidad de pilotes helicoidales consiste en realizar una prueba de carga en un pilote instalado, para cumplir con los métodos de prueba estándar de ASTM para cimientos profundos bajo carga de compresión axial estática. Como este método realmente prueba la capacidad de un pilote helicoidal bajo condiciones de operación, es el método más preciso para determinar la capacidad de carga.
En una prueba de carga de capacidad directa, la carga de compresión se aplica al pilote helicoidal instalado en incrementos durante intervalos definidos, hasta que se alcanza la carga de prueba máxima, o el pilote falla y no puede soportar más carga. En cada aumento de carga, se mide el movimiento/asentamiento del pilote, y esta información se utiliza para determinar la capacidad del pilote helicoidal.
Existe también la prueba de carga dinámica, en este método se aplica una carga dinámica en el pilote mediante el golpeo del mismo con un martillo o un equipo de golpeo especial. Se miden las ondas de tensión y deformación generadas por el impacto, y a partir de estas mediciones se puede determinar la capacidad de carga del pilote.
Debido a la importancia de medir con precisión la capacidad de carga de los pilotes helicoidales para garantizar una cimentación sólida y duradera para la aplicación, se recomienda calcular la capacidad de los pilotes helicoidales utilizando al menos dos métodos diferentes.
Si bien algunos ingenieros y empresas permiten el uso de solo el método de correlación de torque para determinar la capacidad de pilotes helicoidales en instancias específicas, ya que las pruebas de carga y la recopilación de datos del suelo pueden ser costosas y exceder el presupuesto del proyecto, esto solo debe hacerse si los cálculos usan un mayor factor de seguridad para garantizar la seguridad en ausencia de datos más completos.
Los pilotes helicoidales son una de las soluciones de cimentación más sólidas del mercado. Si desea usarlos para su próximo proyecto, comuníquese con el equipo de Helical. Podemos ayudarlo a instalar pilotes helicoidales de forma adecuada, rápida y segura, para que pueda disfrutar al máximo de los beneficios de los pilotes helicoidales.
By Ph.D. Carolina Hernández Valerio
¿Te gustó este post? ¡Compártelo!