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RESISTENCIA Y SOSTENIBILIDAD DEL PILOTE PREFABRICADO
HUECO PROLONGADO CON UN MICROPILOTE BAJO CARGAS
VERTICALES Y HORIZONTALES
CONTRATO DE SERVICIOS DE PROYECTOS DE I+D+i RELATIVOS AL
ÁMBITO COMPETENCIAL DE LA CONSEJERÍA DE FOMENTO Y VIVIENDA
PARA LOS AÑOS 2012 Y 2013
GRUPO DE INVESTIGACIÓN TEP-107 ESTRUCTURAS Y GEOTECNIA
Universidad de Sevilla
PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
La propuesta se plantea por parte del Grupo de Estructuras y Geotecnia (TEP-107)
Grupo investigador liderado por el Dr. Ingeniero Percy Durand Neyra
Adscrito al Departamento de Estructuras de la Edificación e Ingeniería del Terreno de la Universidad de Sevilla
Con la participación de la empresa privada RODIO-KRONSA
EQUIPO INVESTIGADOR
Percy Durand NeyraDr. Ingeniero de Caminos
José Luis de Justo AlpañésDr. Ingeniero de Caminos
Juan Diego Bauzá Castelló Ingeniero de Caminos
Enrique de Justo MoscardóIngeniero Industrial
Antonio Morales EstebanDr. Arquitecto
Manuel Vázquez Boza Ingeniero Industrial
José Castilla FreireArquitecto
Jose Luis Arcos Álvarez Ingeniero de CaminosCarlos Cano Barreiro Ingeniero de CaminosRafael Gil LablancaIngeniero de CaminosFrancisco Martín GilIngeniero Técnico Obras PúblicasRafael Veguilla ArteagaIngeniero Técnico de Minas
Los pilotes son elementos de cimentación empleados bajo cargas importantes o cuando el estrato resistente de suelo se encuentra a gran profundidad
Transmiten al terreno las cargas mediante una combinación de resistencia por el fuste y la punta
Los pilotes de hormigón suelen ser de dos tipos:
Pilotes ejecutados in situ o perforados
Pilotes prefabricados o hincados
VENTAJAS PILOTES PREFABRICADOS
Mejoras medioambientales por reducción de residuos (lodos, tierras, etc.)
Mayor aprovechamiento del hormigón:
Perforado 800 mm Ø
≈
Prefabricado HA-40 400 mm
Mejor trasmisión de cargas al terreno:
Aumentan las resistencias unitarias por fuste y punta
Su puesta en obra permite validar su capacidad portante
INCONVENIENTES PILOTES PREFABRICADOS
Para grandes cargas los pilotes se hacen muy pesados
La hinca se hace muy difícil por la alta energía (maza) precisa
Pueden producirse rechazos prematuros en niveles densos intermedios
No permiten empotramientos en rocas para resistir cargas laterales
ANTECEDENTESHISTÓRICOS
Pilotes mixtos hormigón-acero
Pilotes de sección variable (metálicos)
PRECEDENTES CERCANOS
Pilotes in situ reforzados en la punta con micropilotes – Puerto de Vigo (Rodio-Kronsa)
“Pilote prefabricado hueco empalmable para cimentación” (patente Rodio-Kronsa)
OBJETIVOSRevisión del estado del conocimiento
Preparación de los equipos experimentales
Ensayos de carga
Modelización mediante elementos finitos (Elastoplásticos, Plaxis 3D Foundation)
Validación bajo pruebas de carga a escala real: carga vertical, horizontal y lateral
Extrapolación de resultados a otros terrenos y tipos de pilote
Transferencia de resultados
Modelización y posterior validación de resultados con pruebas de carga a escala realde un nuevo tipo de pilote prefabricado consistente en un pilote hueco de grandes dimensiones prolongado con un micropilote.
BLOQUE 1. TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN
Revisión del estado del conocimiento sobre el comportamiento de pilotes hincados y micropilotes
Revisión de las ecuaciones básicas, teorías y técnicas de cálculo de pilotes hincados
Puesta a punto de los equipos de ensayo y software
BLOQUE 2. SONDEO Y ENSAYOS DE CARGA
Pruebas a escala real en lasinstalaciones de Rodio-Kronsa en laprovincia de Sevilla
Litología adecuada para el objetivo
Reconocimiento geotécnico previomediante sondeo y ensayos tanto “insitu” (presiómetros) como en ellaboratorio (triaxiales)
Construcción del modelo real
Ensayos de carga:
Estáticos:
Carga axial vertical de compresión ytracción
Carga lateral horizontal
Dinámicos
BLOQUE 3. MODELOS DE COMPORTAMIENTO
Asociar el comportamiento mecánico conlas deformaciones
Modelos elásticos y el programatridimensional de elementos finitos Plaxis3D Foundation (Plaxis, 2007)
Las líneas generales del programa 3DFoundation son:
Elementos de comportamiento y modelosde cálculo avanzados (Hardening soils, softsoil creep)
Características de los materiales en base alos ensayos realizados
Modelización mediante planos horizontalesde trabajo, que sirven para establecer loslímites de la discretización, las cargas y lasestructuras
BLOQUE 4. VALIDACIÓN DE MODELOS
Validación del modelo pilote-micropilote-terreno mediante lacomparación de los resultados obtenidos con los resultadosexperimentales obtenidos (pruebas de carga estáticas ydinámicas)
Aplicación a otros problemas geotécnicos de interésrelacionados con las infraestructuras
Posibles empleos en los suelos blandos existentes en terrenoandaluz (marismas), cimentaciones de grandes viaductos, pilas yestribos
BLOQUE 5. CONCLUSIONES Y EXTRAPOLACIÓN DE RESULTADOS
Interpretación de los resultados obtenidos experimental ynuméricamente
Representación gráfica en 3D de las variables que influyenen el comportamiento del pilote en estos suelos
En base a teorías de elasto-plasticidad, se plantea unmodelo mecánico donde las deformaciones esténacopladas a los cambios de tensión u otras variables
Divulgación de los resultados en congresos internacionalesy artículos publicados en revistas de alto índice de impacto(patentes)
CRONOGRAMA
BLOQUE 1 BLOQUE 2 BLOQUE 3 BLOQUE 4 BLOQUE 515/11/2013 Noviembre T1.11 T1.21 T2.11 T2.21 T3.11
2013 Diciembre T1.12 T1.22 T2.12 T2.22 T3.12
2014 EneroT1.13 - T1.14 T1.23 T2.12 T2.22 T3.12
2014 Febrero T1.24 T2.13 T2.23 T3.13
2014 Marzo T2.14 T2.24 T3.14 T3.21
2014 Abril T2.24 T3.22
2014 Mayo T2.25 T3.23
2014 Junio T2.25 T3.31
2014 Julio T3.32
2014 AgostoT3.33 T4.11
2014 Septiembre T4.12
2014 Octubre T4.13 T4.21
2014 Noviembre T4.22
2014 Diciembre T4.23 T5.11
2015 Enero T5.12 T5.21
2015 Febrero T5.22 T5.31
2015 Marzo T5.31
2015 Abril T5.32 T5.41
2015 Mayo T5.42
IMPACTO SOCIOECONÓMICO DEL PROYECTO
La adición del micropilote en la punta de un pilote prefabricado permite resolver los inconvenientes de su empotramiento
Supone una optimización de recursos por un mejor aprovechamiento de los elementos estructurales empleados
Menor repercusión ambiental tanto directa durante la ejecución como indirecta por la reducción de recursos consumidos
Mejor comportamiento estructural en cimentaciones especiales sometidas a altas solicitaciones, momentos y cargas laterales
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