Comportamiento de grupos de pilotes inclinados en un medio elástico

Abstract

El empleo en ingeniería civil de grupos de pilotes como cimentación de estructuras en diversos tipos de suelos es hoy en día frecuente. El uso de pilotes de muy diferentes diámetros, con muy diferentes tipos de terreno, ha sido posible por el desarrollo de las t&eacu ... Aunque, en la mayoría de los casos, los grupos de pilotes están diseñados para soportar principalmente cargas verticales debidas a la acción de la gravedad, cada vez tienen más importancia las fuerzas horizontales. La forma más económicas de resistir las fuerzas horizontales es mediante pilotes inclinados, pues de esta forma gran parte de las fuerzas se transmiten como esfuerzos axiles a través de los pilotes. Estos pilotes inclinados aparecen casi siempre en estructuras especiales y en obras de ingeniería cuando se utilizan pilotes prefabrica dos o apisonados.Los pilotes, igual que otros tipos de cimentación, se diseñan con dos condiciones. La primera condición es que la probabilidad de rotura del grupo de pilotes sea la más pequeña posible, teniendo en cuenta que a menor probabilidad de rotura mayor coste. Para cumplir esta condición se aplican las combinaciones de varga y los coeficientes de seguridad de mayoración de acciones, y los coeficientes de minoración de resistencias establecidos en las diferentes normas. La carga máxima mayorada que actúa sobre cimentación con resistencias del suelo minoradas. La segunda condición es que los movimientos de la cimentación, bajo las cargas de trabajo, sean admisibles para la superestructura a la que proporcionan apoyo, es decir, que los movimientos no condiciones el dimensionamiento de la superestructura. Para cumplir esta segunda condición las estructuras se diseñan, o bien considerando los apoyos como puntos fijos y calculando posteriormente los movimientos, limitando los máximos y diferenciales de las cimentaciones de acuerdo con procedimientos empíricos, sin comprobaciones posteriores de la estructura, o bien se introducen los movimientos como una solicitación más, considerando para que condicionen mínimamente las estructuras y el principal esfuerzo a soportar sean las acciones exteriores. Para poder dimensionar teniendo en cuenta la interrelación suelo-estructura se debe conocer la relación cargas-desplazamiento de la cimentación hasta rotura.Como la respuesta tensión-deformación del suelo es básicamente no lineal, es importante saber en que nivel de tensiones (o deformaciones) se quiere predecir el comportamiento del grupo de pilotes ya que algunos modelo solo pueden predecir el comportamiento en determinado intervalo de tensiones. Todos los modelos analíticos necesitan como datos el perfil del terreno y los parámetros geotécnicos del mismo. En los modelos más completos, se necesita un gran esfuerzo de cálculo y un conocimiento exacto de los parámetros del suelo que son datos en el modelo. Pero los perfiles del terreno pueden variar entre ubicaciones próximas, los ensayos no son todo lo completos que sería necesario y los parámetros del suelo son a veces estimados mediante correlaciones. Por tanto, no siempre los modelos más completos predicen mejor un determinado comportamiento que los modelos más limitados.En esta Tesis se utiliza un modelo de suelo elástico lineal homogéneo e isótropo para predecir los movimientos de un gerupo de pilotes unidos por un encepado rígido y la distribución de cargas dentro del mismo, para una acción estática cualquiera, considerando la interacción entre pilotes y se desarrolla un programa de ordenador. Este modelo es perfectamente válido cuando se aplican los coeficientes de seguridad que indican las normas. Dada la complejidad de la realidad física del terreno, no existe un solo modelo experimental o matemático que sirva para explicar todas las facetas del comportamiento. Para los distintos fenómenos podrá ser necesario aplicar modelos distintos que incluso, puedan llegar a ser contradictorios, sin que ello signifique contrasentido (Jiménez Salas, et al., 1976).Los análisis de grupos pilotes se basan en sumar las capacidades de los pilotes considerados individualmente. Si se consideran los fenómenos que tienen lugar al introducir un pilote cuando se colocan varios próximos entre sí y la interacción que se produce, no solo durante la construcción, sino durante la fase de trabajo de la cimentación, la consecuencia es que ni la capacidad portante del conjunto ni su deformabilidad puede deducirse directamente del comportamiento de un pilote individual.Las teorías existentes para grupos de pilotes inclinados o se basan en hipótesis inexactas acerca de la interacción entre dos pilotes, como se demostrará en esta Tesis, o utilizan métodos excesivamente complejos para su aplicación en el proyecto. Debido a esto, en la práctica se utilizan métodos estáticos excesivamente simplistas. En cualquier caso, el número de aplicaciones y disposiciones en tres dimensiones ha sido muy escaso. El objeto de la Tesis es plantear un método tridimensional basado en las ecuaciones de Mindlin, y válido por el momento solo para un suelo homogéneo e isótropo, pero totalmente rigurosos. Se van a comparar sus resultados con los del método estático tradicional y con otros métodos de cálculo tridimensionales y ensayos. La comparación ha estado limitada, pues aunque existen soluciones teóricas, sin embargo existen pocos resultados y ensayos publicados sobre grupos de pilotes inclinados