ES1310078U - CONNECTION SYSTEM BETWEEN MICROPILES AND EXISTING STRUCTURES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Sistema de conexión entre micropilotes y estructuras existentes caracterizado por contar con un volumen de altura variable (4) adosado solidariamente a la cara inferior de la cimentación existente (2) y que forma parte de la propia estructura del micropilote (3).Connection system between micropiles and existing structures characterized by having a volume of variable height (4) attached to the lower face of the existing foundation (2) and which forms part of the micropile structure itself (3).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
SISTEMA DE CONEXIÓN ENTRE MICROPILOTES Y ESTRUCTURAS EXISTENTES CONNECTION SYSTEM BETWEEN MICROPILOTS AND EXISTING STRUCTURES
Campo de la técnicaField of technology
La presente invención se refiere a un sistema de conexión entre un micropilote y una cimentación existente que debe reforzarse. The present invention relates to a connection system between a micropile and an existing foundation that must be reinforced.
La cimentación de cualquier tipo de construcción suele realizarse mediante zapatas aisladas, losas y en última instancia, si la resistencia de los estratos del terreno de apoyo de estos tipos de cimentaciones superficiales no soportan las cargas transmitidas por una determinada estructura, se recurre a las cimentaciones profundas, mediante la ejecución de micropilotes que apoyan sobre un estrato de terreno suficientemente resistente a la tensión a la que la estructura somete el terreno. The foundation of any type of construction is usually carried out using isolated footings, slabs and, ultimately, if the resistance of the strata of the ground supporting these types of superficial foundations cannot support the loads transmitted by a certain structure, deep foundations are used, by means of the execution of micropiles that rest on a stratum of ground sufficiently resistant to the tension to which the structure subjects the ground.
Cuando un cálculo estructural resulta erróneo, o por ciertas condiciones, la resistencia del terreno varía (nivel freático, vaciado de terrenos adyacentes a la cimentación objeto de estudio, etc.) el nivel de las cimentaciones superficiales varía provocando en primera instancia grietas de mayor o menor gravedad pudiendo llegar a suponer la ruina técnica de una estructura en su caso más extremo. When a structural calculation turns out to be wrong, or due to certain conditions, the resistance of the ground varies (water table, emptying of land adjacent to the foundation being studied, etc.), the level of the surface foundations varies, causing cracks of greater or lesser severity in the first instance, which in the most extreme case may lead to the technical ruin of a structure.
El micropilotaje es una técnica conocida de recalce de estructuras que supone en la practica la ejecución, dentro del área del prisma que conforma una zapata o losa de cimentación, de múltiples taladros con una profundidad suficiente como para llegar al estrato de terreno con resistencia suficiente como para aguantar los esfuerzos que la propia estructura transmite al terreno. Micropiling is a well-known technique for supporting structures that involves, in practice, the execution, within the area of the prism that forms a footing or foundation slab, of multiple holes with a depth sufficient to reach the ground stratum with sufficient strength to withstand the stresses that the structure itself transmits to the ground.
Los micropilotes transmiten las cargas al terreno mediante dos formas, por un lado la fuerza de rozamiento del propio terreno en toda la longitud del micropilote (resistencia por fuste) y por otro la resistencia por punta en el fondo del propio micropilote. Micropiles transmit loads to the ground in two ways: on the one hand, the friction force of the ground itself along the entire length of the micropile (shaft resistance) and on the other, the tip resistance at the bottom of the micropile itself.
El punto de más débil del nuevo conjunto formado por la propia cimentación superficial (zapata o losa de cimentación) y los micropilotes que la refuerzan es la unión de ésta con el propio micropilote, un punto donde las tensiones existentes son máximas y donde la superficie para su reparto es escasa. The weakest point of the new assembly formed by the surface foundation itself (footing or foundation slab) and the micropiles that reinforce it is the union of the latter with the micropile itself, a point where the existing tensions are maximum and where the surface for their distribution is scarce.
La presente invención cambia el modelo resistente entre la cimentación existente y el micropilote. The present invention changes the resistant model between the existing foundation and the micropile.
Estado del arteState of the art
Este problema de reducir la tensión existente entre una cimentación y la unión de un micropilote ha sido tratado en otras invenciones. This problem of reducing the tension between a foundation and the connection of a micropile has been addressed in other inventions.
La patente KR102324536B1 de título "Method for preloading design load of reinforced foundation structure” y el documento KR20160065418A de título "Method for constructing micro-pile used for underpinning in base foundation” divulga un método para realizar micropilotajes de cimentaciones en la dirección del espesor en la estructura de cimentación y del suelo a través del orificio de perforación de cimentación hasta una profundidad que pueda alcanzar la capa de soporte y la posterior formación de una parte de expansión para el alojamiento de un elemento metálico que mediante sistema de rosca sobre la armadura propia del micropliote somete a la cimentación a compresión por la cara inferior de la misma. Realizándose un posterior relleno de lechada del hueco necesario en la cara inferior de una zapata o losa y que transmite la fuerza de reacción del terreno a través de un elemento de sobreancho que disminuye la tensión sobre la cimentación debido a su mayor sección de apoyo y también reduce la tensión de deslizamiento debido a su mayor sección de apoyo bajo la losa. Patent KR102324536B1 entitled "Method for preloading design load of reinforced foundation structure” and document KR20160065418A entitled "Method for constructing micro-pile used for underpinning in base foundation” disclose a method for carrying out micropiling of foundations in the thickness direction in the foundation structure and the soil through the foundation drill hole to a depth that can reach the support layer and the subsequent formation of an expansion part for the accommodation of a metallic element that, by means of a thread system on the micropile's own reinforcement, subjects the foundation to compression on its lower face. A subsequent filling with grout of the necessary gap on the lower face of a footing or slab is carried out and which transmits the reaction force of the ground through an extra-width element that reduces the stress on the foundation due to its larger support section and also reduces the sliding stress due to its larger support section under the slab.
El documento KR20140017381A de título "Method for reinforcing of foundation structure using micro pile” describe un método para reforzar una estructura de cimentación utilizando un micropilote en el que se refuerza la armadura del mismo mediante un elemento metálico que hace que se transmita mejor la carga entre la cimentación existente y la propia armadura metálica del micropilote. Document KR20140017381A entitled "Method for reinforcing of foundation structure using micro pile” describes a method for reinforcing a foundation structure using a micro pile in which the reinforcement of the same is reinforced by a metallic element that makes the load better transmitted between the existing foundation and the metallic reinforcement of the micro pile itself.
El documento KR20160015099A de título "Micro pile reinforcement structure and Reinforcing method of foot concrete using it” describe un micropilote que tiene una rosca macho, una contratuerca y una placa anular circular que se instala a intervalos predeterminados y una barra de refuerzo de pilote cuyo extremo apoya en la base inferior de la cimentación a reforzar, quedando un armado de refuerzo en forma de cono invertido colocado entre la placa anular y la parte baja de la cimentación que se refuerza. Document KR20160015099A entitled “Micro pile reinforcement structure and Reinforcing method of foot concrete using it” describes a micropile having a male thread, a lock nut and a circular annular plate that is installed at predetermined intervals and a pile reinforcement bar whose end rests on the lower base of the foundation to be reinforced, leaving a reinforcement frame in the form of an inverted cone placed between the annular plate and the lower part of the foundation to be reinforced.
A la vista de los antecedentes mencionados, todos ellos utilizan un sistema de unión entre la armadura del micropilote y la lechada del mismo mediante un elemento externo alojado bajo la cimentación sobre la que el micropilote actúa. In view of the above-mentioned background, all of them use a joining system between the micropile reinforcement and its grout by means of an external element housed under the foundation on which the micropile acts.
En el caso de elemento utilizado por la patente KR102324536B1 de título "Method for preloading design load of reinforced foundation structure” y KR20160065418A de título "Method for constructing micro-pile used for underpinning in base foundation”, hace uso de una especie de taco de vuelco que oscila una vez atravesada la cimentación que recalza el correspondiente micropilote; Una vez girado este taco de vuelco, es necesario roscar el conjunto de modo que apoye en la cara inferior de la cimentación, con ello se fija el conjunto del armado del micropilote y el taco de vuelco a la cara inferior de la cimentación, transmitiéndose los esfuerzos del micropilote a esta a través de la superficie rectangular del taco. In the case of the element used by patent KR102324536B1 entitled "Method for preloading design load of reinforced foundation structure” and KR20160065418A entitled "Method for constructing micro-pile used for underpinning in base foundation”, use is made of a kind of overturning plug that oscillates once it has crossed the foundation that supports the corresponding micropile; Once this overturning plug has been turned, it is necessary to thread the assembly so that it rests on the underside of the foundation, thereby fixing the assembly of the micropile reinforcement and the overturning plug to the underside of the foundation, transmitting the forces of the micropile to it through the rectangular surface of the plug.
En el caso del documento KR20140017381A de título "Method for reinforcing of foundation structure using micro pile”, hace uso de una especie de arandela alojada entre dos tuercas que dotan en el punto concreto donde queda alojada de una mayor superficie resistente entre la lechada de relleno del micropilote y la armadura del mismo, no apoyando esta pieza en la cara inferior de la cimentación a recalzar mediante el sistema de micropilotaje. In the case of document KR20140017381A entitled "Method for reinforcing of foundation structure using micro pile", it uses a type of washer housed between two nuts that provide a greater resistant surface at the specific point where it is housed between the grout filling the micropile and its reinforcement, this piece not resting on the lower face of the foundation to be reinforced using the micropile system.
El documento KR20160015099A de título "Micro pile reinforcement structure and Reinforcing method of foot concrete using it” es un sistema de armadura troncoconico invertido que sirve de apoyo en la cara inferior de la cimentación a tratar mediante un sistema de micropilotes que refuerza la resistencia del mismo al deslizamiento a través de la propia cimentación. Document KR20160015099A entitled "Micro pile reinforcement structure and Reinforcing method of foot concrete using it” is an inverted truncated cone reinforcement system that serves as support on the lower face of the foundation to be treated by means of a system of micropiles that reinforces its resistance to sliding through the foundation itself.
La presente invención supera los inconvenientes del estado de la técnica gracias a creación de un micropilote dotado de una zona de mayor anchura (sobreancho de sección circular) que la del propio micropilote adosada de forma solidaria a la parte inferior de la zapata o losa de cimentación (la que entra en contacto con el terreno de asiento de la misma) de manera que se minimiza el punzonamiento o deslizamiento del micropilote a través de la zapata o losa de cimentación y con una altura variable en función del esfuerzo a soportar. The present invention overcomes the drawbacks of the state of the art by creating a micropile provided with a wider area (circular section overwidth) than the micropile itself, attached in a solid manner to the lower part of the footing or foundation slab (the one that comes into contact with the ground where it sits) such that the punching or sliding of the micropile through the footing or foundation slab is minimised and with a variable height depending on the stress to be supported.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
La invención se refiere a un sistema de conexión entre un micropilote y la cimentación de una estructura existente que mejora las técnicas actuales existentes en la ejecución de micropilotajes, disminuyendo el número necesario de ellos a la hora de calcular el recalce de una estructura. The invention relates to a connection system between a micropile and the foundation of an existing structure that improves the current techniques in the execution of micropiles, reducing the number of them required when calculating the underpinning of a structure.
Se consigue por tanto la mejora tanto de diseño, como del proceso de ejecución de micropilotes, al mejorar las características mecánicas de conexión con las cimentaciones preexistentes y los esfuerzos mecánicos soportados por las mismas. This results in an improvement in both the design and the execution process of micropiles, by improving the mechanical characteristics of the connection with the pre-existing foundations and the mechanical stresses supported by them.
Como se ha mencionado el punto más frágil de una cimentación recalzada es la unión entre el micropilote que la atraviesa hasta el estrato profundo y la propia cimentación, siendo necesario minimizar el punzonamiento de la zapata por parte del micropilote y por tanto el deslizamiento del micropilote a través de la zapata o losa de cimentación. As mentioned, the weakest point of a supported foundation is the connection between the micropile that passes through it to the deep stratum and the foundation itself, making it necessary to minimize the punching shear of the footing by the micropile and therefore the sliding of the micropile through the footing or foundation slab.
Esta unión, con los métodos tradicionales, se realiza mediante el sellado del taladro sobre la cimentación practicado para la ejecución del micropilote con una lechada de cemento. This connection, using traditional methods, is made by sealing the hole in the foundation made for the execution of the micropile with a cement grout.
La presente invención consiste en la creación de un micropilote dotado de un volumen de mayor sección (sobreancho) que el del propio micropilote apoyado solidariamente a la parte inferior de la zapata o losa de cimentación (la que entra en contacto con el terreno de asiento de la misma) de manera que se disminuye la tensión entre ambos elementos al existir una mayor superficie de apoyo sobre la que distribuir los esfuerzos aplicados a la propia cimentación, este volumen cilindrico de diámetro superior al del micropilote tendrá una altura variable en función del esfuerzo a soportar. The present invention consists in the creation of a micropile provided with a volume of greater section (extra width) than that of the micropile itself supported in solidarity with the lower part of the footing or foundation slab (the one that comes into contact with the ground where it sits) such that the tension between both elements is reduced by there being a larger support surface on which to distribute the stresses applied to the foundation itself. This cylindrical volume with a diameter greater than that of the micropile will have a variable height depending on the stress to be supported.
Este volumen de sobreancho, dotado de una mayor superficie de apoyo que la del propio micropilote por la parte inferior de la zapata evita el deslizamiento ya que al haber una mayor superficie de apoyo la fuerza de reacción de compresión existente de manera longitudinal en el micropilote se reparte con una menor tensión sobre la propia zapata, así como en la junta del micropilote. This extra-width volume, provided with a larger support surface than the micropile itself on the lower part of the footing, prevents sliding since, by having a larger support surface, the compression reaction force existing longitudinally in the micropile is distributed with less tension on the footing itself, as well as on the micropile joint.
Consecuencia directa de la disminución de la tensión como reacción sobre la zapata en la zona "débil” que supone el taladro por donde se ejecuta el micropilote el número a ejecutar de los mismos es menor, y como consecuencia es necesario un menor número de perforaciones y micropilotes, con el consecuente ahorro de costes y rapidez de ejecución. As a direct consequence of the reduction in stress as a reaction on the footing in the "weak" zone, which is the drill hole through which the micropile is executed, the number of these to be executed is lower, and as a consequence, a smaller number of perforations and micropiles are necessary, with the consequent cost savings and speed of execution.
Del mismo modo y como consecuencia inmediata a la existencia de un menor número de micropilotes necesarios para el recalce de una estructura, se producen menos puntos "débiles” como son los propios taladros practicados para la ejecución de cada uno de ellos. Similarly, and as an immediate consequence of the existence of a smaller number of micropiles necessary for the support of a structure, fewer "weak" points are produced, such as the holes drilled for the execution of each one of them.
Este sistema se caracteriza por no requerir de elementos roscados ni de ningún otro tipo para ser fijado a la cara inferior de una cimentación, además se puede aplicar a estructuras existentes con cimentaciones tanto aisladas como continuas. This system is characterized by not requiring threaded elements or any other type to be fixed to the lower face of a foundation, and can also be applied to existing structures with both isolated and continuous foundations.
Este sistema genera una superficie de contacto (6) en la cara inferior de la cimentación existente (2) que disminuye la tensión existente en la zona al tener una superficie superior a la propia del micropilote de diámetro uniforme tradicional, disminuyendo igualmente la probabilidad de deslizamiento del micropilote que la atraviesa. This system generates a contact surface (6) on the lower face of the existing foundation (2) that reduces the tension existing in the area by having a surface greater than that of the traditional uniform diameter micropile, also reducing the probability of slipping of the micropile that passes through it.
El sistema genera un mejor reparto de los esfuerzos aplicados sobre la cimentación disminuyendo el número de micropilotes (3) necesarios para el recalce de una cimentación. The system generates a better distribution of the stresses applied to the foundation, reducing the number of micropiles (3) required to underpin a foundation.
Este método supone también una mejora medioambiental dado que al realizarse un menor número de perforaciones la cantidad de residuos obtenidos del proceso (terreno propio de la perforación) es inferior. This method also represents an environmental improvement since, by carrying out fewer perforations, the amount of waste obtained from the process (drilling land) is lower.
El sistema de conexión entre micropilotes y estructuras existentes comprende: The connection system between micropiles and existing structures includes:
- Una perforación en la cimentación de diámetro definido por los cálculos estructurales correspondientes. - A perforation in the foundation with a diameter defined by the corresponding structural calculations.
- Un volumen con sobreancho cilíndrico de diámetro superior al del propio micropilote, adosado y relleno a la vez que se rellena el propio micropilote cuya altura es variable quedando definida en función de los cálculos estructurales correspondientes. - A volume with a cylindrical overwidth of a diameter greater than that of the micropile itself, attached and filled at the same time as the micropile itself is filled, the height of which is variable and defined based on the corresponding structural calculations.
- Una armadura tubular con barras corrugadas soldadas en el interior del micropilote que sirve, ya que atraviesa el volumen de sobreancho creado, como armadura tanto al micropilote como al citado volumen de sobreancho generado en la cara inferior de la cimentación. - A tubular reinforcement with corrugated bars welded inside the micropile that serves, since it crosses the volume of extra width created, as reinforcement for both the micropile and the aforementioned volume of extra width generated on the lower face of the foundation.
Realización preferente de la invenciónPreferred embodiment of the invention
Una realización preferente de la invención consiste en la creación de un micropilote dotado de un volumen de mayor sección (sobreancho) que el del propio micropilote apoyado solidariamente a la parte inferior de la zapata o losa de cimentación (la que entra en contacto con el terreno de asiento de la misma) de manera que se disminuye la tensión entre ambos elementos al existir una mayor superficie de apoyo sobre la que distribuir los esfuerzos aplicados a la propia cimentación, este volumen cilíndrico de diámetro superior al del micropilote tendrá una altura variable en función del esfuerzo a soportar. A preferred embodiment of the invention consists in the creation of a micropile provided with a volume of greater section (extra width) than that of the micropile itself supported in solidarity with the lower part of the footing or foundation slab (the one that comes into contact with the ground where it sits) such that the tension between both elements is reduced by there being a larger support surface on which to distribute the stresses applied to the foundation itself. This cylindrical volume with a diameter greater than that of the micropile will have a variable height depending on the stress to be supported.
Este volumen de sobreancho, dotado de una mayor superficie de apoyo que la del propio micropilote por la parte inferior de la zapata evita el deslizamiento ya que al haber una mayor superficie de apoyo la fuerza de reacción de compresión existente de manera longitudinal en el micropilote se reparte con una menor tensión sobre la propia zapata, así como en la junta del micropilote. This extra-width volume, provided with a larger support surface than the micropile itself on the lower part of the footing, prevents sliding since, by having a larger support surface, the compression reaction force existing longitudinally in the micropile is distributed with less tension on the footing itself, as well as on the joint of the micropile.
El sistema de conexión entre micropilotes y estructuras existentes comprende: The connection system between micropiles and existing structures includes:
- Una perforación en la cimentación de diámetro definido por los cálculos estructurales correspondientes. - A perforation in the foundation with a diameter defined by the corresponding structural calculations.
- Un volumen con sobreancho cilíndrico de diámetro superior al del propio micropilote, adosado y relleno a la vez que se rellena el propio micropilote cuya altura es variable quedando definida en función de los cálculos estructurales correspondientes. - A volume with a cylindrical overwidth of a diameter greater than that of the micropile itself, attached and filled at the same time as the micropile itself is filled, the height of which is variable and defined based on the corresponding structural calculations.
- Una armadura tubular con barras corrugadas soldadas en el interior del micropilote que sirve, ya que atraviesa el volumen de sobreancho creado, como armadura tanto al micropilote como al citado volumen de sobreancho generado en la cara inferior de la cimentación. - A tubular reinforcement with corrugated bars welded inside the micropile that serves, since it crosses the volume of extra width created, as reinforcement for both the micropile and the aforementioned volume of extra width generated on the lower face of the foundation.
Breve descripción de las FigurasBrief description of the Figures
La figura 1.A muestra una sección de una zapata o losa de cimentación que requiere ser recalzada mediante la introducción de unos micropilotes que apoyen en un estrato más resistente así como los propios micropilotes y el sistema de conexión del micropilote y la mencionada cimentación mediante un volumen adosado en la cara inferior de la cimentación existente para evitar el deslizamiento y punzonamiento de esta como consecuencia de los esfuerzos transmitidos. Figure 1.A shows a section of a footing or foundation slab that requires underpinning by introducing micropiles that rest on a more resistant stratum, as well as the micropiles themselves and the connection system between the micropile and the aforementioned foundation by means of a volume attached to the lower face of the existing foundation to prevent it from slipping and punching as a result of the transmitted stresses.
La figura 1.B muestra una imagen en planta de una zapata o losa de cimentación que requiere ser recalzada mediante la introducción de unos micropilotes que apoyen en un estrato más resistente así como los propios micropilotes y el sistema de conexión del micropilote y la mencionada cimentación mediante un volumen adosado en la cara inferior de la cimentación existente para evitar el deslizamiento y punzonamiento de esta como consecuencia de los esfuerzos transmitidos. Figure 1.B shows a plan view of a footing or foundation slab that requires underpinning by introducing micropiles that rest on a more resistant stratum, as well as the micropiles themselves and the connection system between the micropile and the aforementioned foundation by means of a volume attached to the lower face of the existing foundation to prevent it from slipping and punching as a result of the transmitted stresses.
La Figura 2 muestra un detalle puntual del nuevo sistema de conexión entre la cara inferior de la cimentación existente y el micropilote, mostrándose el volumen de sobreancho y la superficie de contacto que genera para disminuir los esfuerzos sobre la zapata y minimizando el riesgo de punzonamiento de la cimentación. Figure 2 shows a detailed view of the new connection system between the lower face of the existing foundation and the micropile, showing the extra width volume and the contact surface it generates to reduce the stresses on the footing and minimizing the risk of foundation punching shear.
Referencias de las figuras: Figure references:
(1) pilar estructural unido a la cara inferior de la cimentación existente (1) structural pillar attached to the underside of the existing foundation
(2) cara inferior de la cimentación existente (2) bottom face of existing foundation
(3) micropilote (3) micropile
(4) sistema de unión mediante sobreancho cilindrico adosado a la cara inferior de la cimentación (4) joining system using cylindrical overwidth attached to the lower face of the foundation
(5) armadura de acero del micropilote (5) Micropile steel reinforcement
(6) superficie de contacto generada entre el sistema de unión entre el micropilote y la cimentación para disminuir la tensión existente en este punto. (6) contact surface generated between the joining system between the micropile and the foundation to reduce the tension existing at this point.
Claims (1)
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