Cum se proiectează piloții forați?

Proiectarea piloților forați este o etapă critică în realizarea fundațiilor adânci pentru structurile mari. Aceștia asigură stabilitatea și durabilitatea construcțiilor, transferând greutatea clădirii către straturile mai adânci și mai stabile ale solului. Pentru a obține performanță structurală optimă, este necesar un proces complex de proiectare care să ia în calcul o serie de factori, de la condițiile geotehnice ale terenului la cerințele structurale ale proiectului.

1. Analiza preliminară a solului

Primul pas în proiectarea de piloțil forați este analiza preliminară a solului. Aceasta implică un studiu geotehnic detaliat care evaluează tipul de sol, adâncimea straturilor stabile, proprietățile mecanice și compoziția acestuia. Sondajele geotehnice, forajele de probă și testele de laborator sunt folosite pentru a identifica caracteristicile solului, precum capacitatea portantă, coeziunea, unghiul de frecare internă și prezența apei subterane. În funcție de aceste informații, inginerii pot determina tipul și dimensiunile optime ale piloților forați.

2. Stabilirea tipului de pilon

Alegerea tipului de pilon se face în funcție de caracteristicile solului și de cerințele structurale. Există mai multe tipuri de piloți forați, cum ar fi:

• Piloți cu șnec continuu (CFA) – utilizați în soluri moi sau nisipoase, oferind o metodă de forare și turnare continuă a betonului.
• Piloți cu tubaj temporar – utilizați în soluri instabile, unde pereții găurii trebuie susținuți temporar.
• Piloți cu noroi bentonitic – unde stabilizarea pereților se face prin utilizarea unui amestec de apă și bentonită, fiind potriviți pentru foraje adânci și soluri instabile.

Tipul de pilon este selectat în funcție de specificul solului și al sarcinilor pe care fundația trebuie să le susțină, asigurându-se astfel eficiența și siguranța structurii finale.

3. Calculul capacității portante

Capacitatea portantă a piloților este urmărită pentru a asigura că aceștia pot susține greutatea structurii fără a se deforma sau fără a provoca tasări semnificative. Calculul capacității portante implică două componente principale:

• Capacitatea portantă de la bază – care provine din rezistența solului de la capătul pilonului, pe care acesta o exercită ca reacție la greutatea structurii.
• Fricțiunea laterală – care se referă la forțele de frecare generate între piloți și solul înconjurător pe toată lungimea pilonului.

În funcție de tipul de pilon și de adâncimea acestuia, inginerii utilizează formule specifice și factori de siguranță pentru a calcula capacitatea portantă, asigurându-se că piloții vor oferi stabilitate pe termen lung.

4. Determinarea dimensiunilor piloților

Dimensiunile piloților trebuie să fie adaptate la cerințele structurale și la condițiile solului. În funcție de capacitatea portantă calculată și de încărcăturile anticipate, inginerii stabilesc diametrul și adâncimea optimă a piloților. De obicei, diametrul variază între 0,3 și 1,5 metri, iar adâncimea poate ajunge până la câteva zeci de metri, în funcție de structura pe care o susțin. Dimensiunile piloților sunt ajustate pentru a satisface cerințele de rezistență și stabilitate, asigurând astfel performanța fundației.

5. Stabilirea distanței dintre piloți

Distanța între piloți este un alt factor important în proiectare. Distanțarea trebuie să fie suficientă pentru a evita interferența între piloți și pentru a preveni tasarea neuniformă. În general, distanța minimă recomandată între piloți este de trei ori diametrul acestora. Totuși, distanța poate varia în funcție de caracteristicile solului și de încărcăturile structurale. O distanță corect stabilită asigură o distribuție uniformă a sarcinilor și previne deplasările nedorite.

6. Selecția metodei de forare

Metoda de forare este selectată în funcție de tipul de pilon și de condițiile geotehnice. Printre cele mai frecvent utilizate metode se numără:

• Forarea rotativă – implică utilizarea unui burghiu rotativ pentru a săpa gaura necesară.
• Forarea prin percuție – o metodă prin care se folosește un ciocan pneumatic sau mecanic pentru a sparge solul dur.
• Forarea continuă (CFA) – folosită pentru a turna betonul simultan cu forarea, evitând riscul de prăbușire a pereților găurii.

Metoda de forare aleasă trebuie să fie adaptată condițiilor specifice ale solului și să minimizeze riscul de prăbușire sau deformare a găurii în timpul execuției.

7. Stabilizarea găurii și protecția împotriva prăbușirii

În timpul forării, protecția pereților găurii este recomandată pentru a preveni prăbușirea solului. În funcție de tipul de pilon și de condițiile solului, se pot utiliza metode precum:

• Tubajul temporar – pentru susținerea pereților găurii pe durata forării.
• Noroiul bentonitic – care stabilizează pereții prin aplicarea unui amestec de apă și bentonită, formând o peliculă de protecție.

Aceste tehnici asigură o stabilitate constantă a găurii, permițând turnarea betonului fără riscul de prăbușire a pereților.

8. Armarea piloților pentru rezistență sporită

Introducerea armăturii este o etapă recomandată pentru creșterea rezistenței pilonilor la forțele de compresiune și forțele laterale. În gaura forată se plasează o cușcă de armare din oțel, proiectată pentru a oferi o aderență optimă la beton. Armătura sporește capacitatea portantă și conferă pilonului o rezistență mai bună în fața forțelor laterale generate de tasare sau de mișcări seismice.

Proiectarea piloților forați este un proces complex, care implică o analiză detaliată a solului, calculul capacității portante, stabilirea dimensiunilor optime și alegerea metodelor adecvate de forare și stabilizare. Acești pași sunt importanți pentru a asigura o fundație solidă, capabilă să susțină structuri masive în diverse condiții geotehnice. Utilizarea corectă a piloților forați contribuie la durabilitatea și siguranța construcțiilor moderne, oferind o soluție eficientă pentru proiectele de inginerie civilă complexe.