TEMA 11: CIMENTACIONES POR PILOTAJE. NOCIONES BÁSICAS DE GRUPOS DE PILOTES

TEMA 11

MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES - E.T.S.A. SEVILLA-2.009/2.010

ÍNDICE > INTRODUCCIÓN > EFICACIA DE UN GRUPO DE PILOTES > SEPARACIÓN MÍNIMA ENTRE LOS PILOTES DE UN GRUPO > DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN UN GRUPO DE PILOTES > ASIENTO DE UN GRUPO DE PILOTES

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INTRODUCCIÓN > Los pilotes aislados no resisten bien los esfuerzos horizontales ni los momentos > Empleando “grupos de pilotes” se consigue mayor eficacia para soportar este tipo de acciones > Cuando se emplea un grupo de pilotes, se construye un encepado que los agrupa uniéndolos en cabeza: ˆ Reparte las cargas ˆ Se predimensionan como rígidos: Canto de 1,5 veces diámetro de los pilotes

> Deben observarse las siguientes reglas: ˆ No colocar un pilar importante sobre menos de 3 pilotes ˆ No colocar un muro importante sobre menos de 2 filas de pilotes

> En el caso de pilotes hormigonados in situ: ˆ D < 0,45 m: No se deben ejecutar pilotes aislados ˆ 0,45 m < D < 1,00 m: Se pueden realizar pilotes aislados siempre que se

arriostren en dos direcciones ortogonales ˆ D > 1,00 m: Se pueden realizar pilotes aislados sin necesidad de arriostramiento, armados para las excentricidades y momentos resultantes TEMA 11

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EFICACIA DE UN GRUPO DE PILOTES > Cuando una serie de pilotes están “cerca” se produce una reducción de la resistencia global por interacción mutua > De esta manera:

Rcd-grupo < nº pilotes * Rcd-pilote aislado

> Se puede definir el coeficiente de eficiencia como: η= ˆ Donde:

R ckg n ⋅ R ck

• n es el número de pilotes • Rck es la carga de hundimiento del pilote aislado • Rckg, la carga que produce el hundimiento del grupo

> La eficacia aumenta con la separación de pilotes y disminuye con el número > Para grupos de pilotes hincados en arenas flojas, se adopta η=1 TEMA 11

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EFICACIA DE UN GRUPO DE PILOTES > Criterios para estimar la EFICIENCIA: ˆ En general, no se considera el efecto grupo para una separación

entre ejes de pilotes igual o mayor a 3 diámetros (3D) ˆ A partir de grupos de 4 pilotes, se puede considerar que: • El coeficiente de eficiencia es igual a 1, para separaciones entre ejes iguales o superiores a 3D • Para separaciones de 1D el coeficiente de eficiencia es 0,7 • Para separaciones 1D-3D se interpola linealmente entre 0,7-1,0 • En pilotes hincados en arenas densas o muy densas se podrá adoptar un coeficiente de eficiencia igual a 1 – Podrá aumentarse este valor, previa justificación, por la posible compactación que se pueda producir, sin que en ningún caso pueda ser superior a 1,3 ˆ Para determinar el valor de cálculo de la resistencia al hundimiento del grupo, analizado como una única cimentación que engloba los pilotes, debe utilizarse un coeficiente de seguridad, γR, que como mínimo será el del pilote aislado TEMA 11

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SEPARACIÓN DE LOS PILOTES > La separación influye en el conjunto: ˆ Condiciona la resistencia del grupo (eficacia) ˆ Se prescribe una separación mínima debido al desplazamiento del

terreno en la hinca, que puede mover y levantar un pilote próximo ˆ Una separación excesiva provoca unas necesidades de armado importantes en los encepados, encareciéndolos ˆ La separación debe ser mayor cuanto mayor sea la resistencia por el fuste (evitar la pérdida de eficacia)

> Criterios para fijar la separación: ˆ En pilotes de punta apoyados en roca o arena densa:

• Smin=2 * D (mínimo 60 cm) ˆ En pilotes por fuste (flotantes) en arcillas: • Smin=3 * D (mínimo 90 cm) ˆ Por la necesidad de controlar la inclinación: • Smin ≥ L / 15 – siendo L la longitud de los pilotes TEMA 11

S D

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DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS > En un grupo de pilotes, para cada combinación de acciones se debe realizar un reparto de cargas entre los pilotes del grupo > Este reparto depende de la naturaleza del terreno y de la rigidez de los pilotes y del encepado. > Si el encepado que une los pilotes es suficientemente rígido, bastará con considerar la distribución de cargas que se obtiene al suponer que los pilotes están articulados en cabeza y que el encepado es infinitamente rígido:

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DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS

> Para n pilotes iguales: ˆ Siendo (xp , yp) las coordenadas

de excentricidad de la carga

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⎛1 x ⋅ x y p ⋅ y i ⎞⎟ p i ⎜ + + Ni = V ⋅ 2 ⎜n xi y i2 ⎟ ⎝ ⎠

∑

∑

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ASIENTO DE PILOTES > ASIENTOS DEL PILOTE AISLADO (CTE): ˆ Se supone que el asiento de un pilote aislado bajo carga vertical es

igual al máximo admisible por razones de hundimiento: El 1% de su diámetro, más el acortamiento elástico del pilote ˆ El asiento del pilote individual aislado (si), se estima como:

• • • • •

⎛ D l + α ⋅ l2 + 1 s i = ⎜⎜ A ⋅E ⎝ 40 ⋅ R ck

P = carga sobre la cabeza l1 = longitud del pilote fuera del terreno l2 = longitud del pilote dentro del terreno A = área de la sección transversal del pilote E = módulo de elasticidad del pilote α = parámetro según el tipo de transmisión de cargas al terreno α =1 para pilotes que trabajan principalmente por punta α =0,5 para pilotes flotantes 1 α = ⋅ 0,5 ⋅ R fk + R pk Para situaciones intermedias: R ck

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⎞ ⎟ ⋅P ⎟ ⎠

(

)

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ASIENTO DE PILOTES > ASIENTOS DEL GRUPO DE PILOTES (CTE): ˆ En los grupos de pilotes, debido a la interferencia de las cargas, el

asiento de cada pilote puede ser mayor ˆ Para tenerlo en cuenta, se adoptan las siguientes simplificaciones: • Para pilotes columna por punta en roca, separados más de tres diámetros, el efecto grupo se considera despreciable • Para otras situaciones, se supone que toda la carga del grupo está uniformemente repartida en un plano situado a la profundidad bajo la superficie del terreno:

z = α ⋅ l2

• Con unas dimensiones transversales B1* L1 dadas por: B1 = Bgrupo + (1 - α) * l2 L1 = Lgrupo + (1 - α) * l2 siendo Bgrupo y Lgrupo las dimensiones del grupo, formado por planos exteriores tangentes a los pilotes externos del grupo • El cálculo del asiento se estima entonces como el de las cimentaciones directas TEMA 11

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