pilotes de tornillo

Los pilotes de tornillo , también conocidos como pilotes de tornillo , pilares de tornillo , anclajes de tornillo , cimentaciones de tornillo , tornillos de tierra , pilotes helicoidales o anclajes helicoidales , son un sistema de pilotaje y anclaje al suelo de acero atornillado que se utiliza para la construcción de cimentaciones profundas . Los pilotes de tornillo se fabrican típicamente con acero de alta resistencia ^{[ 1 ]} utilizando secciones tubulares huecas de diferentes tamaños con placas helicoidales soldadas, conocidas como "hélices".

El fuste del pilote transfiere la carga de una estructura al pilote y está diseñado para cumplir con los parámetros de la aplicación y los códigos de construcción aplicables. El número de hileras, sus diámetros, espesores y posición en el fuste del pilote se determinan mediante una combinación de:

1. Requisitos de carga de diseño de la estructura combinada
2. Los parámetros geotécnicos
3. Parámetros de corrosión ambiental
4. La vida útil mínima de diseño de la estructura que se soporta o restringe.

Los álabes pueden fabricarse mediante prensado con un paso específico o simplemente consistir en placas planas soldadas al fuste del pilote con un paso específico.

Aunque a menudo se usan indistintamente, los términos anclajes helicoidales, pilotes helicoidales y pilares helicoidales no son sinónimos: Los anclajes helicoidales consisten en un eje de acero extensible con placas de apoyo helicoidales. Los pilotes o pilares se refieren a elementos de base robustos que soportan o transfieren cargas verticales u horizontales. Los anclajes son pilotes que se utilizan únicamente a tensión, como los anclajes de contención de muros o los anclajes verticales al terreno diseñados para resistir fuerzas laterales (como en las torres de comunicaciones).

Generalmente, los pilotes se instalan con excavadoras estándar de orugas o ruedas equipadas con un motor hidráulico de par que monitoriza el par alcanzado durante la instalación para verificar el diseño. La maquinaria varía desde minicargadoras hasta excavadoras de 5 a 80 toneladas. Los cabezales hidráulicos rotativos, con capacidades de par que oscilan entre 5000  N⋅m y 500 000  N⋅m, se adaptan a medida mediante diversas configuraciones de pluma. Unos accesorios de accionamiento especiales conectan el pilote de tornillo a la máquina. Es fundamental aplicar técnicas de instalación correctas para cumplir con la carga de diseño, los códigos de construcción y los resultados de asentamiento. Las técnicas incorrectas pueden provocar un rendimiento deficiente del pilote.

Los pilotes de tornillo ^{[ 2 ]} fueron descritos por primera vez por el ingeniero civil irlandés Alexander Mitchell en un artículo en Civil Engineer and Architect's Journal en 1848; sin embargo, algunas décadas después de su primer uso. ^{[ 3 ]} Las cimentaciones de tornillo aparecieron por primera vez en el siglo XIX como cimentaciones para faros de pilotes de tornillo , ^{[ 4 ]} y se utilizaron ampliamente para muelles en puertos. Entre las décadas de 1850 y 1890, se erigieron más de 100 de estos faros en la costa este de los Estados Unidos. Hechos originalmente de hierro fundido o forjado, tenían capacidades de carga y tensión limitadas y eran susceptibles a la corrosión por el agua salada.

Más recientemente, se ha desarrollado y patentado una tecnología de materiales compuestos que ofrece ventajas significativas sobre el acero en la fabricación de pilotes de tornillo pequeños y en su rendimiento una vez instalados.

Los pilotes de tornillo se utilizan ampliamente, y su uso se ha extendido desde los faros hasta el ferrocarril, las telecomunicaciones, las carreteras y muchas otras industrias donde se requiere una instalación rápida o donde se realizan trabajos de construcción cerca de estructuras existentes.

Las instalaciones de pilotes helicoidales también se han extendido a aplicaciones residenciales, y muchos propietarios optan por este tipo de pilotes en lugar de otras opciones. Algunas aplicaciones comunes para cimentaciones con pilotes helicoidales incluyen terrazas residenciales, cobertizos, losas de cemento, escaleras prefabricadas y vigas de cimentación. ^{[ 5 ]}

El diseño moderno de pilotes de tornillo se basa en principios estructurales y geotécnicos estándar. Los diseñadores de pilotes de tornillo suelen utilizar su propio software de diseño, desarrollado mediante ensayos de campo de diferentes configuraciones de pilotes de compresión y anclajes de tensión en diversos perfiles de suelo. La corrosión se aborda mediante ensayos de campo exhaustivos, combinados con bases de datos mundiales sobre la corrosión del acero en el suelo. Los pilotes helicoidales típicos con tubos de pequeño diámetro pueden soportar cargas axiales sin factorizar de hasta 300  kN, cargas de elevación de hasta 200  kN según las condiciones del terreno y cargas laterales de hasta 25  kN. ^{[ 6 ]} Los pilotes de tornillo más recientes, con tubos de fuste de gran diámetro, que requieren maquinaria pesada para su instalación, pueden soportar cargas superiores a 2500  kN. ^{[ 7 ]} Los pilotes de tornillo de gran capacidad de carga pueden tener diversos componentes, como semihélices planas, puntas de corte y hélices de Bisalloy, placas de coronación o interfaces de barras de refuerzo para la conexión a diversas estructuras de hormigón o acero.

La mayoría de las industrias recurren a expertos en pilotaje con tornillos debido a su rentabilidad y, cada vez más, a su menor impacto ambiental. El atornillado de los cimientos al terreno reduce el desplazamiento de tierra, evitando así el transporte del exceso de suelo fuera de la obra, lo que ahorra costes de transporte y disminuye la huella de carbono del proyecto.