1_pilotes_cargados_lateralmente

7/31/2019 1_pilotes_cargados_lateralmente

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11 Pilotes cargados lateralmente

* Prcticamente todos los pilotes se ven sometidos en algn momento a cargaslateras. En muchas ocasiones estn son mucho menores que las cargas verticales

y no es necesario realizar un clculo separado.

* Las cargas laterales son importantes en una varios casos

Pilotes como estructuras de retencin

Fundaciones en puentes

Fundaciones para estructuras portuarias y costa-afuera

Fundaciones de torres

Estructuras sometidas a cargas ssmicas

* Cargas laterales en pilotes representan un problema en 3 dimensiones muycomplejo.

22 Modelos de anlisis

Pilote apoyado sobre resortes que da origen al modelo de constante de

balasto, tambin conocido como el Modelo de Winkler

Pilote apoyado en medio continuo, considerado como material lineal

elstico.

Elementos finitos, que permiten incorporar el comportamiento no lineal

tensin deformacin del suelo, variaciones de dicho comportamiento de

un punto a otro (varios estratos de suelo), variaciones en la seccin del

pilote, etc.

Para efectos prcticos, la modelacin con el Modelo de Winkler es bastante

adecuada, siempre y cuando se seleccione adecuadamente la constante debalasto y su variacin a lo largo del fuste del pilote.


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33 Modelos de anlisis

La capacidad lateral de carga ltima se chequea primero. En la prcticaes raramente el factor lmite de diseo, ya que por lo general se requieren

grandes deformaciones del suelo.

Determinacin de las deformaciones laterales bajo cargas de trabajo se

basan en modelos simplificados como el de Winkler, o asumiendo una

respuesta elstica del suelo.

Soluciones ms complejas se basan en el modelo de Winkler, utilizando

resortes del suelo no lineales, conocido como las curvas p-y.

La determinacin de los momentos de flexin, y esfuerzos sobre los

pilotes son de suma importancia en la seleccin y diseo de estos.

44 El problema es tridimensional

a) Estado de esfuerzos antes dela deformacin

b) Estado de esfuerzos una vez

desplazado el pilote

desplazamiento

y


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55 Modelo de Winkler

Momento aplicado, M

Carga horizontal, H

p = k y

p: presin de interaccin horizontalsuelo-pilote

k: constante del resorte

y: desplazamiento lateral del pilote

La ecuacin que gobierna la deformacin lateral, y,

es:

donde EI es la rigidez a la flexin del pilote

El modelo de Winkler asume que:

0kydz

ydEI

4

4

=+

66 Solucin para un pilote cargado lateralmente


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77 Comportamiento del suelo

0.5 pf

pf

88 Presin de falla, pf

p

'

vf K3)(p =z

La presin de falla, pf, corresponde a una situacin de empuje

pasivo al desplazarse horizontalmente el pilote en contra del suelo.

El problema es de naturaleza tridimensional.

Para suelos granulares sin cohesin (falla drenada) y para suelos con

falla no drenada, Broms (1964) establece las siguientes expresiones:

Granulares (c=0)

Falla no drenada uf S9)(p =z


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99 Presin de falla

1- Arcillas (Sobreconsolidadas)

1010 Presin de falla

2- Arenas


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1111 Solucin para un pilote cargado lateralmente

La principal dificultad de este mtodo es seleccionar la constante de

balasto ko.

p = k u

k = ko b

p: presin de interaccin horizontalsuelo-pilote [T/m]

k: constante del resorte [T/m2]

ko: constante de balasto [T/m3]

u: desplazamiento lateral del pilote

b: dimensin lateral del pilote

Caso 1 Caso 2

1212 Solucin para un pilote cargado lateralmente, Caso 1

Caso 1

Asumiendo ko constante, la ecuacin que gobierna la deformacin lateral es:

Esta ecuacin se puede escribir en trminos de la longitud caracterstica, Lc

Para pilotes ms largos que la longitud caracterstica, el largodel pilote pasa ano tener influencia en las deformaciones laterales y de rotacin del pilote. Porlo tanto el pilote acta como si fuese infinitamente largo.

Desplazamientos laterales y rotaciones en la cabeza del pilote se puedenobtener de la siguiente figura:

Existen varias soluciones publicadas para resolver la ecuacin (1). Por ejemplo,la deformacin lateral de un pilote libre de rotar en la cabeza sometido a cargalateral se puede encontrar con la siguiente expresin:

donde


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1313 Solucin para un pilote cargado lateralmente, caso 1


Hay dos condiciones lmites

Pilotes cortosrgidos

Pilotes largosinfinitos

Seleccin de la constante de balasto, ko, para arcillas sobreconsolidadas. Lasolucin prctica es usar rangos propuestos en la literatura. Los valores

siguientes fueron propuestos por Scott (1981)


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1515 Constante de balasto, caso 1

( )d-1E0.76

k2

oo

=

Mdulo de deformacin constante con la profundidad,

es decir E(z) = Eo


Caso 2

Para arenas y arcillas normalmente consolidadas es ms realista asumirque la constante de balasto aumenta con la profundidad. Asumiendo quek = nz, la ecuacin que gobierna la deformacin lateral es:

en este caso la longitud caracterstica es:

* Arcillas blandas

Varios autores han propuesto valores para n


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* Arenas (despus de Terzaghi, 1955)



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pilotes infinitos

pilotes cortos

rigidos

Condiciones lmites

2020 Constante de balasto, caso 2

d

z

-1

f0.76k

2

=

[ ]2u

3

uucmKgenq,cmKgq0.36f =

%enDR,cmKgDR0.0270.53-f3

+=

Para suelos granulares con cohesin baja a nula, el valor de f se

puede expresar en funcin de la DR.

Mdulo de deformacin con variacin lineal en la profundidad

Sobre la napa

Bajo la napa

Para suelos finos (carga no drenada) f = fu

%enDR,cmKgDR0.01880.37-f3

+=

qu = resistencia a la compresin no confinada


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2121 Constante de balasto

Sin duda la alternativa de medir E vs. Z es la ms directa, lo quepermite determinar k vs z.

2222 Plano exploracin para fundaciones de Hotel

en sector aeropuerto


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2525 Visita a terreno - Ensayo de carga lateral



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3030 Resultados ensayo de carga lateral

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