El sistema combinado de Pilotes para un Complejo Residencial

Alvin K.M. Lam, Geotechnical Engineer, Ove Arup & Partners Hong Kong Limited, Hong Kong, China; email:alvin.lam@arup.com Daman D.M. Lee, Civil Engineer, Ove Arup & Partners Hong Kong Limited, Hong Kong, China; email:daman.lee@arup.com

Resumen:

Para un complejo residencial de gran altura en un casco urbano de Hong Kong, un pilote de grande diámetro perforó fundación hecha con puntales de acero, estaba propuesta para facilitar una construcción de arriba a abajo de un sótano de 3 niveles al consentir una construcción concurrente de la superestructura.

La carga final de la columna en algunas posiciones fue demasiada grande para ser soportada por un solo pilote taladrado y por lo tanto los pilotes taladrados fueron requeridos adionar para construirse adyacentes para el pilote perforado central con una conexión por la cubierta del pilote para compartir las cargas estructurales finales.

Sin embargo , las capacidades de estos pilotes adionados no serían con creces utilizadas desde el pilote perforado central en seguida soportando la columna había sido cargado antes de la conexión por la cubierta del pilote

En lugar de lo antedicho , un esfuerzo colaborativo entre los diseñadores y el Contratista estaba hecho para idear un sistema combinado de la fundación usando H-Pile pretaladrada para reemplazar los pilotes taladrados adicionales.

El aspecto innovador fue tener aplicación precargando en las cabezas del pilote de los conectores sincronizados que usan H-Pile preperforada al alcanzar el pilote principal a ras de la consideración de compatibilidad de desplazamiento de la cabeza del pilote para lograr utilización completa de las aptitudes de ambos el pilote perforado central y la H-Pile preperforada suplementaria bajo la condición permanente de carga.

Este combino el sistema de la fundación con precargando a la cabeza de H-Pile preperforada resultado en la reducción sustancial en el volumen de excavación de pilotes , redujo el riesgo de la construcción , aumente la flexibilidad en el programa de la construcción , así como también el costo inferior de la construcción.

PALABRAS CLAVES : Gran diámetro de pilote taladrado , H-Pile rock socketted , precargue , arriba-abajo.

SITIO LOCALIZADO: IJGCH-database.kmz (Se requiere Google Earth)

INTRODUCCION:

El sitio está localizado en San Po Kong , Hong Kong cubriendo un área de aproximadamente 80 m por 120 m. El desarrollo constó de cinco 37 para torres de 41 pisos de residencial con un sótano de 3 niveles y un podio por menor de 5 niveles. La profundidad del sótano se trató de 13 m debajo de suelo existente.

La investigación del terreno revelada que el sitio comprende llene yacer encima de un estrato de depósito marino y el terreno aluvial. Estar bajo del terreno aluvial es un estrato grueso de completamente para granito altamente descompuesto.

El espesor de surficial se deposita generalmente varía de acerca de 7m para 12m.

Un estrato del corestone comprendiendo moderadamente para granito altamente descompuesto con espesor variable es encontrado inmediatamente por encima del lecho de roca. figura 1 se ve las condiciones geológicas en el lugar.

CONFORMACION DEL DISEÑO DE LA FUNDACION

En vista de la geología del sitio y la altura de las torres, un diámetro grande perforó pilotes teniendo relación con lecho de roca granítico con que se pone una campana a fuera estaban propuestos para ser el sistema de la fundación.

En vista de la geología del sitio y la altura de las torres, un diámetro grande perforó pilotes teniendo relación con lecho de roca granítico con que se pone una campana a fuera estaban propuestos para ser el sistema de la fundación.

Los paneles de la pared del diafragma soportados por tablas permanentes del sótano fueron utilizados como el sistema de la barrera de contención para la construcción de arriba a abajo.

La pared reviste con paneles soportar el podio del perímetro que las columnas estaban fundadas en lecho de roca granítico con aptitud admisible de compostura de 5,000 kPa mientras otro reviste con paneles soportar las tablas del sótano sólo se fundara en terreno descompuesto con prueba estándar de penetración de valores de la cuenta de golpe

excediendo 200 y una aptitud admisible de compostura de 1,000 kPa.

Sin embargo, debido a las cargas permanentes significativas de la columna de las torres, la plena capacidad de una m 3 convencional que el diámetro aburrió montón con que se pone una campana a fuera fue insuficiente para sostener las cargas en algunas columnas y por lo tanto los montones adicionales estaban obligados a estar relacionados a estas

columnas con el uso de gorras del montón para compartir las cargas al alcanzar el nivel final de excavación.

LA INNOVACIÓN DE DISEÑO DE LA FUNDACIÓN

Las obras del sótano de excavación y de la fundación fueron ofertadas fuera en forma de un Diseño y el contrato de la Constitución, lo cual proveyó a licitadores de flexibilidades ofrecerle diseños alternativos competitivos. Los autores estaban comprometidos por un de los Contratistas para derivar un diseño alternativo de la fundación. Para la excavación del sótano, el Contratista básicamente adoptivo el diseño de la pared del diafragma que se conforma. En el diseño de la fundación, fue notable que la utilización de la capacidad de los pilotes perforados suplementarios después de conexión con el pilote perforado central en la excavación final el nivel estaba muy baja. Éste fueron porque los pilotes centrales en seguida soportando las columnas habría llevado hacia arriba todas las cargas temporales del sótano, podio y estructuras de la torre antes de la conexión con los pilotes adicionales. Después de la conexión, lo restanteLas cargas estructurales luego serían uniformemente compartidas entre los pilotes dentro del grupo y por defecto, el pilote central en cada grupo primero estaría cargado para su capacidad de servicio debido a su cerrojo en la tensión nerviosa antes de la conexión. Inevitablemente, este diseño daría como resultado derroches significativos como la capacidad de los pilotes adicionales no fuese de manera impresionante utilizada.

En el diseño alternativo de la fundación, en cada con exceso columna cargada, un diámetro grande perforó montón con un diámetro que se pone una campana a fuera de hasta 4.5 m y con una longitud aumentada del conector de la roca hasta 6 m fue adoptado para dar una más alto aptitud aburrida del montón directamente debajo del puntal de la columna /acero como el pilote central. Los pilotes perforados adicionales estaban propuestos para ser reemplazados por un total de 73 Grado 55C 305 letra x 305 letra x 223 que kg m (o sea fy = 460 MPa) preperforó aceran socketed de H-Pile en roca dando como resultado un sistema combinado de la fundación soportando cada columna. La mayor parte de innovación en el respeto para el sistema de la fundación es la introducción de precargando para las cabezas de esta H-Pile de la roca socketed al lanzar la tapa común del pilote. A través del proceso de precargando, la capacidad de los dos sistemas de la fundación podría ser con creces utilizada. Con este diseño alternativo de la fundación, estaban ahorros sustanciales en cemento armado de aproximadamente 9,500 m3 y una reducción de botín excavado en la orden de aproximadamente 9,000 m3. La cantidad de acero usado en la H-Pile preperforada fue generalmente compensada por la cantidad de refuerzo acerado necesitado para los pilotes perforados adicionales. También, el Contratista tuvo la flexibilidad para movilizar equipo diferente de acumulación para la instalación preaburrida de H-Pile y construir concurrentemente con los pilotes perforados en sitio, lo cual lo puede hacerAcorte el programa global de la construcción. A todo lo que estos habían contribuido los ahorros significativos en el costo de la construcción y el tiempo. El riesgo principal para el Contratista, en el tiempo de ténder, fue obtener aprobación a partir de la administración local como el proceso que levanta con la gata no fue previamente introducida para diseño de la fundación en Hong Kong. Un esquema de respaldo estaba por eso consideró usar H-Pile acerada preperforada fuera precargando. El número de H-Pile preperforada sería aumentado a 175. Aunque la cantidad de H-Pile preperforada fue sustancialmente aumentada, hubo todavía cantidad considerable de ahorro de costes para reemplazar los montones perforados suplementarios por la H-Pile preperforada.

El Sistema Combinado de la Fundación

El diámetro grande perforó pilote estaba localizado en el centro de la columna para sustentar ambos las cargas temporales y permanentes de la columna mientras la H-Pile preperforada suplementaria estuviera ubicada concéntricamente del centro de la cubierta del pilote en la equidistancia para compartir las cargas permanentes de la columna. Un trazado típico del pilote es mostrado en Fig. 2. Una vez que los pilotes están conectados por un pilote rígido llegue al clímax en el nivel final de excavación, la carga adicional será compartida entre el pilote perforado central y la suplementaria H-Pile preperforada basada en sus rigideces axiales correspondientes. Sin embargo, la aptitud de estos pilotes adicionales no podría ser con creces utilizada como el montón perforado en seguida soportando las columnas ha sido puesto énfasis en levantado durante el curso de construcción de arriba a abajo antes de tal conexión. Para antagonizar esta secuencia fuera de compás de carga para los pilotes centrales y circundantes, un proceso de precargando es efectuado a la cabeza de H-Pile preperforada para soltar este cerrojo en la tensión nerviosa en el pilesuch perforado entre el que las cargas adicionales compartieron el montón perforado y preperforó que H-Pile subsiguientemente completamente puede utilizar la aptitud de estos pilotes.

Lo precargando estaba propuesto para ser llevado fuera a la cabeza del usar preaburrido de H-Piles presurizó levanta con la gata. La gata plana fue diseñada para estar situada a la cabeza de H-Pile preperforada y fue del elemento estructural permanente. Después de los requeridos precargando fuerza fue lograda, el aceite de la gata dentro de la gata plana estaría desplazado y llenado por resina epóxica y la presión de la inyección sería monitoreada por el manómetro durante el proceso de desplazamiento. Sin embargo, como la gata plana no fue diseñada para el reembarque de carga de esfuerzo al corte, los elementos adicionales de agarrotamiento fueron requeridos. Un detalle típico de la cabeza del montón usando una gata plana es demostrado en Fig. 3. Una alternativa para una gata plana fue dos gatos hidráulicos, lo cual fuera eventualmente usado en este

proyecto. La ventaja de usar dos gatos hidráulicos sobre una gata plana fue que fueron sólo para el uso

temporal y la carga axial del pilote sería permanentemente cedida directa los platos del calce, que estaba hecho

de acero para la construcción. El calce chapa, cuando correctamente es soldado, también es podido faciliate el

reembarque de carga de esfuerzo al corte de la gorra del montón para la H-Pile preperforada. En lugar de un

gato hidráulico solo colocado concéntricamente a lo largo de cada montón, dos gatos hidráulicos estaban

propuestos para colocar en ya sea lado de la H-Pile preperforada. Esto es para faciliate la instalación de calce chapa directamente por encima de la cabeza de la H-Pile preperforada para el reembarque directo de carga de la gorra del pilote para el pilote. Para soportar los gatos hidráulicos, dos corchetes de adelante tampoco toman partido de la cabeza de la H-Pile preperforada se construyó y

un gato hidráulico fue subido encima de cada corchete. Cuando los requeridos precargando la fuerza fue

lograda, los platos del calce serían instalados y soldados a la cabeza de la H-Pile preperforada para trabar la fuerza de la gata. Estos platos del calce formarían en parte del elemento permanente del pilote. Los gatos hidráulicos luego serían descargados y distantes.

Las gatas sincronizadas se usaron para aplicarle la misma carga a cada H-Pile preperforada. Con el acomodamiento concéntrico de la H-Pile preperforada, ninguna tensión nerviosa diferencial sería conducida a la cabeza del montón perforado. Antes de trabar la fuerza de la gata por la inserción de

calce chapa, la tasa de acuerdo de la cabeza del montón necesitaría controlarse para menos de 0.05 mm en 10

minutos para cada uno de la H-Pile preperforada. Un detalle típico de la cabeza del montón usando dos gatos hidráulicos es demostrado en Fig. 4.

Las Capacidades del Diseño de PiloteEl pilote perforado y H-Pile preperforada fueron diseñados de conformidad con el Código de Práctica para Fundaciones (BD, 2004). La fricción del conector de la roca para ambos perforó pilote y H-Pile preperforada en roca estaba ocupada para ser 700 para las que kPa bajo la compresión y el viento transitorio cargan mientras la aptitud de compostura de fin el pilote perforado teniendo relación con se mece estaban ocupadas para ser 5,000 kPa. Un diámetro 3 m perforó pilote (i.e., 2.85 el diámetro m dentro del conector de la roca) con un diámetro que se pone una campana a fuera de 4.5 m y longitud del conector de la roca de 6 m proveyó una capacidad de servicio admisible de 117 Minnesota. El cemento armado con fuerza del cubo de 45 MPa fue adoptado y un factor del tremie de 0.8 en la fuerza concreta fue dejado entrar en el diseño en vista de que el cemento armado estaba posado submarino. El refuerzo de acero de compresión fue requerido debido al alto axial. La H-Pile preperforada deriva su aptitud por la fricción del conector de la roca. Para un 610 diámetro mm preperforó H-Pile (i.e. 550 mmEl diámetro en roca) con una sección acerada de 305 letra x 305 letra x 223 kg m Universal Bearing Pile (UBP), la capacidad de servicio admisible con 6.5 la longitud del conector de la roca m fue 5.9 Minnesota. Para contrarrestar lo adicional axial y esfuerzos de flexión debido a efectos laterales de carga y tolerancias de la construcción, la aptitud típica de la H-Pile preperforada sería 5.6 Minnesota. Con un máximum de 9 suplementarios H-Pile preperforada en cada columna, el máximum combinó aptitud axial admisible depende de 167 Minnesota en la movilización completa.

Fuerza Optimizada de la Gata

Antes de la construcción de la gorra del pilote, las cargas del viento muertas, vivas y que incluyen carga temporal y vertical son transferidas directamente encima del montón perforado, denotado por F1. Dado que la fuerza de la gata en la H-Pile preperforada es denotada por P, la carga de adelante perforó montón después de levantar con la gata es F1 – NP, donde N es el número de H-Pile preperforada dentro de la cubierta del pilote. Después de que el montón perforado y H-Pile preperforada estén conectados por un pilote rígido gorra, la carga adicional, denotado por F2, será compartida entre ellos a merced de sus rigideces correspondientes. Las cargas en montón perforado y H-Pile preperforada

en la condición permanente son formuladas en ecuaciones (1) y (2) respectivamente. La interacción entre los montones en el grupo está ignorada.

Donde F1 = totalmente, viva y bobine cargas antes de levantar con la gata, la carga = adicional y

muerta, viva del viento y F2 después de levantar con la gata, fuerza de la = gata P en cada H-Pile

preperforada, rigidez = vertical kB de pilote perforado, rigidez = vertical kH de = el número de H-Pile

preperforada y N de H-Pile preperforada dentro del montón sella con una tapa. Una fuerza optimizada de la gata para completamente utilizar la aptitud de ambos perforó pilote y H-Pile preperforada pueden estar resueltos considerando el movimiento de la cabeza del montón en las etapas diferentes de carga. El pilote que el acuerdo principal requirió para movilizar la plena capacidad para ambos perforó montón y H-Pile preperforada son representados por ecuaciones (3) y (4) respectivamente. Antes de conexión por la gorra del montón, el acuerdo de la cabeza del pilote del montón perforado puede ser determinado por la ecuación (5). Cuándo la P de fuerza de la gata es aplicada a la cabeza de H-Pile preperforada, el superior de montón perforado se mueve arriba mientras eso de H-Pile preperforada se mueve hacia abajo. Las magnitudes de montón se dirigen al movimiento para montón perforado y H-Pile preperforada debido a levantar con la gata es representado por ecuaciones (6) y (7) respectivamente.

Donde B= el asentamiento del pilote con carga completa, B pretaladró asentamiento de H-Pile con

carga completa, TB = perforó asentamiento del pilote en carga temporal, SB taladró pilote hacia

arriba movimiento debido a levantar con la gata fuerza, SH pretaladró H-Pile hacia abajo

movimiento debido a levantar con la gata fuerza, PB = perforó montón la capacidad admisible y PH

= preaburrió H-Pile capacidad admisible.

Después de levantar con la gata, el movimiento restante antes de que la plena capacidad de montón perforado sea alcanzada puede calcularse por (3) + (6) – (5) mientras eso de H-Pile preperforada puede calcularse por ahí (4) – (7), cuál puede ser representado por la ecuación (8), como ambos pilote perforado y H-Pile preperforada se moverán conjuntamente después de conexión por la cubierta para lograr utilización completa de las capacidades admisibles del pilote. La fuerza optimizada de la gata luego puede estar resuelta reacomodando ecuación (8) para obtener ecuación (9).

En determinar la fuerza optimizada de la gata, las capacidade s de servicio admisibles de pilote perforado y H-Pile preperforada fueron consideradas. Bajo la última condición de carga, por la rigidez

relativamente superior del pilote perforado, compartiría más cargas de la columna que la H-Pile preperforada. Los pilotes perforados estaban por eso diseñaron para soportar este recargo bajo la última condición. La vertical que la rigidez aprecia de ambos perforó pilote y H-Pile preperforada fuera

estimada basada en la suposición de comportamiento elástico de los montones. En vista de que las

capacidades de los pilotes son solamente derivativo del conector de la roca fricción y / o fin aguantando, la contribución de la fricción del terreno no fue tomada en consideración en estimar los valores de

rigidez. Se encontró que esta suposición es apropiada dada el tamaño del montón de carga, del montón, las condiciones de montón de acomodamiento y geológicas en el lugar.El mecanismo de precargando

Figura 5 ilustra el mecanismo de precargando para la H-Pile preperforada suplementaria. La columna con la

carga de más gran de 167 que Minnesota soportó por un montón perforado grande y nueve suplementarios H-

Pile preperforada son seleccionados. La secuencia de carga está generalmente dividida en tres etapas. “Etapa 1 ” se refiere a la carga temporal de la columna solamente ocupado por el montón perforado

central por el puntal acerado antes de la conexión con la H-Pile preperforada. “Etapa 2 ” refiere a lo precargue

aplicarse a la cabeza de cada H-Pile preperforada y cerrado por platos del calce. “Etapa 3 ” se refiere al uso

compartido de carga restante de la columna dentro del sistema combinado de la fundación. Antes del comienzo

de excavación, el montón perforado central y la H-Pile preperforada se forjan en nivel del suelo existente

con montón incomunicado en el plafón de sótano. El puntal acerado incrustado dentro del montón

perforado se usa para facilitar el reembarque de carga temporal de la columna durante el curso de construcción

de arriba a abajo. Cuando la excavación para nivel final de formación es alcanzada y antes de montón de

conducción levantando con la gata, el peso muerto de la gorra del montón, la estructura del podio, los pisos del sótano excepto la tabla baja y las torres residenciales para 8 pisos son soportados por el montón

perforado central, lo cual - se estima - es 62 Minnesota en la Etapa 1. En la Etapa 2, el levantar con la gata

montones es transmitido con fuerza optimizada de la gata de 3 Minnesota para cada H-Pile preperforada, lo

cual ayuda a soltar la carga en el montón perforado central por 27 Minnesota. Una vez que la fuerza de la gata

está cerrada en la H-Pile preperforada por calce chapa en la Etapa 2, estos montones compartirán la carga

restante de la columna de 105 Minnesota con relación a su rigidez axial correspondiente en la Etapa 3 (i.e.,

Minnesota 82 adicional en montón perforado central y 2.6 Minnesota en cada H-Pile preperforada). Como tal,

el montón perforado central y cada H-Pile preperforada compartirán 117 Minnesota y 5.6 Minnesota

Respectivamente bajo la condición en funciones.

La CONSTRUCCIÓN de PILOTE

El Diámetro Grande Perforó Pilote

Los pilotes perforados fueron instalados con una técnica convencional de acumulación en Hong Kong usando una longitud completa envoltura acerada temporal para mantener el aburrido del montón a

través de los terrenos. Un agarre de martillo se usó para excavar a través de los depósitos superficiales y

materiales descompuestos. La envoltura acerada temporal con cortar dientes en el dedo del pie fue avanzada

simultáneamente por un oscilador o un músculo rotatorio como la excavación procedió. Durante implantar, la

verticalidad de la envoltura temporal fue comprobada por un nivel de agua periódicamente y la envoltura fue alargada por juntura de la envoltura o la soldadura hasta que el estrato duro o el lecho de roca fue alcanzada. El conector de la roca se formó luego por un taladro inverso (RCD) de circulación y afianzadamente el aparejo estaba ubicado en lo alto de la envoltura como se muestra en Higo. 6. La acción perforadora estaba prevista usando un pedacito de parte derecha del taladro y los recortes fueron aerotransportados del eje del montón con agua. Los poneres una campana a se formaron usando un pedacito del taladro expandible

montado encima de un aparejo RCD para formar la dimensión llamada. Cuando el nivel fundador fue alcanzado, la base del montón fue limpiada usando el método de transporte de abastecimientos por aireSeguido por la instalación de jaulas aceradas prefabricadas del refuerzo y tremie tomando consistencia. Durante el curso de hormigonado, la envoltura acerada temporal estaba gradualmente apartada.

H-pile Pre-Perforada

La H-Pile preperforada se construyera usando un taladro ODEX mordido en terreno seguido por una pelusa el martillo del hueco (el Doctor en Teología) para formar el conector de la roca. Un hueco de 610 el diámetro mm fue practicado en la tierra y una envoltura acerada temporal estaba adelantada simultáneamente con el pedacito del taladro ODEX para soportar el terreno. La envoltura fue alargada por la soldadura a tope completa de penetración e instalada en lecho de roca. Un conector de la roca con 550 el diámetro mm fue luego formado por un martillo del Doctor en Teología para el nivel requerido. La sección acerada de H-Pile fue entonces aminorada en el hueco en la orientación especificada y la nada fue llenada por cemento del tremieLa lechada seguida por el retiro de la envoltura temporal. En cada montón se la se extendió hasta sección de gorra, una H-Pile acerada existir nivel del suelo para facilitar la actuación de carga de prueba experimental para 2 veces de la aptitud admisible del montón. Figura 7 ilustra la máquina perforadora para la construcción de H-Pile preperforada.

PRECARGANDO VA EN PROCESIÓN

Cuando la excavación del sótano fue efectuada para el nivel final de formación, los platos de capsulado a la cabeza de H-Pile preperforada fueron instalados y los platos acerados incrustados en el montón gorra fueron situados y nivelados en contra del plato de capsulado de la H-Pile acerada. Una vez que la gorra del montón había logrado la fuerza requerida, la excavación local fue efectuada alrededor de la cabeza de la H-Pile preperforada para facilitar la instalación de corchetes acerados soportando los gatos hidráulicos. Los gatos hidráulicos fueron sincronizados por una unidad sola que levanta con la gata para lograr la misma fuerza de la gata para cada H-Pile preperforada durante el proceso que levanta con la gata. Cuando la fuerza de la gata del diseño fue alcanzada, dos platos del calce estaban insertos en la abertura entre el plato de capsulado de loAcere H-Pile y el plato acerado incrustado en la gorra del montón. Donde las láminas de acero necesarias, adicionales estarían insertas para acomodar la anchura de la abertura. Estos platos del calce conjuntamente con los platos adicionales fueron ensamblados por filete suelda para trabar la fuerza de la gata en la H-Pile preperforada. Los gatos hidráulicos estaban subsiguientemente descargados y distantes.Figura 8 ilustra lo precargando proceso antes de la instalación del plato del calce.

Las CONCLUSIONES

El sistema combinado de la fundación, usando el diámetro grande perforó montones como el montón central y H-Pile preperforada localizada concéntricamente de los montones centrales, provee una costada solución efectiva y sostenible de la fundación para soportar mega las cargas de la columna bajo una secuencia de la construcción de arriba a abajo. La innovación de aplicar precargando, por un sistema sincronizado que levanta con la gata para la H-Pile preperforada suplementaria, le permite la aptitud de ambos el montón perforado y H-Pile preperforada ser con creces utilizado. Lo precargando proceso es iniciado en diseño de la fundación por primera vez en Hong Kong y es exitosamente implementado con actuación satisfactoria de acuerdo del grupo del montón. Con un total de 9 suplementarios H-Pile preperforada para suplementar la carga del montón perforado central, la aptitud axial admisible combinada puede ser tan alta como 167 Minnesota.

El diseño y la constitución se contraen le proveen las flexibilidades al Contractor ofrecerle la mayor parte de diseño efectivo costado de la fundación soportar cargas de la columna del mega en este proyecto. Las iniciativas y los esfuerzos colaborativos entre los diseñadores y el Contractor a derivar e implementar un diseño innovador de la fundación es los éxitos de la llave de este proyecto. El riesgo para el Contratista en el tiempo de ténder tuvo que estar caída correctamente amillarada y adecuada de regreso esquema es de vital importancia en limitar los riesgos contractuales a todas las fiestas.

Las REFERENCIAS

BD (2004), “ Codifique de Práctica para Fundaciones ”, Departamento de Edificios, Hong Kong Región Special Administrative, 57p.