platea sobre pilotes

Plateas sobre pilotes

(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

FIUBA

Índice

• Funcionamiento conceptual de una fundación mixtaC di i té i le

pilo

tes

• Condiciones geotécnicas para su empleo• Métodos de diseño

Plat

eas

sobr

e

• EjemplosP

2

Principios de funcionamiento de una platea con pilotes

e pi

lote

s

Un cabezal que se apoya en el suelo puede colaborar en la transmisión de cargas al terreno

Plat

eas

sobr

eP

3 Cabezal con pilotes


e pi

lote

s


Plat

eas

sobr

eP

4 Cabezal con pilotes Platea con pilotes


e pi

lote

s


Plat

eas

sobr

eP

5


e pi

lote

s

Un cabezal que se apoya en el suelo puede colaborar en la transmisión de cargas al terrenoL id d d t t l i l l d l

Plat

eas

sobr

e La capacidad de carga total es igual a la suma de la capacidad de carga de la platea mas la capacidad de carga del grupo de pilotesP de carga del grupo de pilotes

6


e pi

lote

s

Un cabezal que se apoya en el suelo puede colaborar en la transmisión de cargas al terrenoL id d d t t l i l l d l

Plat

eas

sobr

e La capacidad de carga total es igual a la suma de la capacidad de carga de la platea mas la capacidad de carga del grupo de pilotesP de carga del grupo de pilotesLa rigidez total de la fundación tambíen es la suma de las rigideces de los elementosde las rigideces de los elementos

7


Como problema de interacción suelo-estructura, la reacción de los pilotes es una carga concentrada que depende del asentamientoe

pilo

tes

que depende del asentamiento

Plat

eas

sobr

eP

8


e pi

lote

s

Aún si no se coloca un cabezal, la carga sobre un pilote produce asentamientos en el pilote vecino

Plat

eas

sobr

e

0.1

0 15

0 2 4 6 8 10S/D

P

3; 0.223

0.15

0.2

0.25

wp1

Qext

wp2

wp1

3; 0.378

0.3

0.35

0.4

wp2

/ w

L/D = 20L/D =100

9

0.45

0.5

L/D 100S

Principios defuncionamiento

El acople es determinante• La carga superficial

d t i te pi

lote

s

produce asentamientosen los pilotesL l il tPl

atea

s so

bre

• La carga en los pilotesproduce asentamientosen la platea

P

en la platea

10

Principios defuncionamiento

El acople es determinante• La carga superficial

d t i te pi

lote

s

produce asentamientosen los pilotesL l il tPl

atea

s so

bre

• La carga en los pilotesproduce asentamientosen la platea

P

en la plateaSe requiere un análisisacoplado del problemaacoplado del problema

11

Índice


pilo

tes


Plat

eas

sobr

e

• EjemplosP

12

Condiciones geotécnicas para el empleo de platea sobre pilotes

La platea sobre pilotes puede emplearse cuando:• Todos los estratos interesados por la fundación

t te pi

lote

s

son competentes

Plat

eas

sobr

eP

13



t te pi

lote

s

son competentes• No existe riesgo de compresión primaria de

i ú t tPlat

eas

sobr

e

ningún estratoP

14



t te pi

lote

s

son competentes• No existe riesgo de compresión primaria de

i ú t tPlat

eas

sobr

e

ningún estrato• Los asentamientos que tendrían una platea

convencional y una fundación con pilotes

P

convencional y una fundación con pilotes convencional son comparables

15

Índice


pilo

tes


Plat

eas

sobr

e

• EjemplosP

16

Métodos de diseño de plateas con pilotes

e pi

lote

s

• Método de elementos finitos• Método de interacción elástica

Plat

eas

sobr

e

– Simple y expeditivo– Permite cabezales con cualquier forma

Admite sólo cargas erticalesP – Admite sólo cargas verticales– Entrega resultados razonables con poco esfuerzo

computacionalp

17

Método de interacción elástica

Hipótesis

e pi

lote

s

Hipótesis• Suelo y estructura son elástico lineales• No hay desplazamientos relativos suelo-estructura

Plat

eas

sobr

e • No hay desplazamientos relativos suelo-estructura

P

18


Hipótesis

e pi

lote

s


Plat

eas

sobr

e • No hay desplazamientos relativos suelo-estructuraModelización• Se establecen puntos de análisisP • Se establecen puntos de análisis

sobre platea y fuste de los pilotes

19


Hipótesis

e pi

lote

s


Plat

eas

sobr

e • No hay desplazamientos relativos suelo-estructuraModelización• Se establecen puntos de análisisP • Se establecen puntos de análisis

sobre platea y fuste de los pilotesIncógnitas resueltasIncógnitas resueltas• Carga en cada pilote• Tensiones de contacto

20

• Tensiones de contacto• Asentamientos

Método de interacción elásticae

pilo

tes

El problema de interacción platea – terreno se analiza mediante el modelo de

Plat

eas

sobr

e mediante el modelo de BoussinesqLa interacción entre elementosP La interacción entre elementos de fuste de los pilotes se analiza con las fórmulas de

P

Midlin y Winkler R1

z

21

Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes

e pi

lote

s

PLANTA VISTA LATERAL

Plat

eas

sobr

eP

22


e pi

lote

s

La distribución de carga entre cabezal y pilotes depende de la rigidez relativa suelo - estructura

Plat

eas

sobr

e

40

50

P

4; 31.68

20

30

Qc /

Qt

4; 10.6910

20

Ep/Es = 3000Ep/Es = 200

23

00 2 4 6 8 10 12

S/D

Ep/Es = 200


e pi

lote

s

La distribución de cargas entre los pilotes no es uniforme: se carga más el pilote de esquina

Plat

eas

sobr

e

1.2

1.4

P

0.6

0.8

1

Pi /

Pm

0.2

0.4

0.6P

P1P2P3

24

00 2 4 6 8 10

S/D


e pi

lote

s

Las tensiones en el fuste no son uniformes: se carga mas el pilote de esquina

Plat

eas

sobr

e

80

100

Pa]

P

40

60

de

fust

e [K

P

Pilote central (1)

20Pres

ion

( )

Pilote lateral (2)

Pilote de esquina (3)

25

00 2 4 6 8 10

Longitud [m]


e pi

lote

s

La distribución de presiones de contacto no es uniforme: se carga más el perímetro que el centro

Plat

eas

sobr

e

8000850090009500

10000

Corte C-CCorte B-BCorte A-AP

500055006000650070007500

sion

es [K

Pa]

Promedio

C

AB

250030003500400045005000

Pre

26

2000-3 -2.4 -1.8 -1.2 -0.6 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3

Ancho [m]


e pi

lote

s

Si existe un estrato inferior rígido, los asentamientos disminuyen

Plat

eas

sobr

e

0.95

1.00

o=1)

P

0 85

0.90

≈0)/

w(K

estr

at

Lp

h

Es

1.4; 0.83

0.80

0.85

w(K

estr

ato ≈

27

0.751 2 3 4 5

h / Lp

Es inf

Diagrama P-™ para una base con pilotes

e pi

lote

s

PBase con pilotes

Plat

eas

sobr

e

Grupo de pilotes

P

Base aislada

Padm

pilotes plateaQ Q+

ss

pilotes plateaadm

pilotes plateaadm

1 2

Q QQ

FSQ Q

QFS FS

=

= +

28

1 2

punta plateafricciónadm

1 1 2a b

Q QQQFS FS FS

= + +

Base con pilotes de control de asentamientos

e pi

lote

s

PBase con pilotes

La platea trabaja con FS bajo

Plat

eas

sobr

e Pgap

P

Grupo de pilotes

Base aislada

Pt

pilotes plateaadm

pilotes platead

Q QQ

FSQ Q

Q

+=

= +

29s

gap st

adm1 2

punta plateafricciónadm

1 1 2a b

QFS FS

Q QQQFS FS FS

+

= + +

Base con pilotes de control de asentamientos

e pi

lote

s

La carga en los pilotes disminuye a medida que se aumenta el gap

Plat

eas

sobr

e

800

1000

KN

] L = 10 mφ = 0 25 mP

400

600

en p

ilote

s [K φ = 0.25 m

9 pilotesB = 2.5x2.5 m2

0

200carg

a e

30

00 1 2 3 4 5

GAP [mm]

Monopilote de precargae

pilo

tes

El pilote trabaja con FS bajo

PBase con monopilote

Plat

eas

sobr

e

M il tP

PtBase aislada

Monopilote

31s

gap st

Monopilote de precargae

pilo

tes

La carga en el pilote aumenta con el gap hasta alcanzar la carga de falla

Plat

eas

sobr

e

900

1000

KN

]

P

800

en p

ilote

s [K

L 10 m

600

700

carg

a e L = 10 m

φ = 0.70 mB = 2.5x2.5 m2

32

6000 2 4 6 8 10 12

GAP [mm]

Comparación económica entre sistemas de fundación combinada

e pi

lote

s

2030 00

35.00

Volumen de pilotesNo Tipo ν

Plat

eas

sobr

e

15

ntos

[mm

]

gap

20.00

25.00

30.00

e H

º [m

3]

Volumen de pilotesVolumen de cabezal 40 %1 Base aislada 2.5

2 Grupo de pilotes 2.4

P

5

10As

enta

mie

n

10.00

15.00

Volu

men

de

35 %3 Base con pilotes 2.8

4 Base con pilotes de

1.3 (base)

3 5 ( il )

01 2 3 4 5

Modelo

0.00

5.00

1 2 3 4 5Modelo

control 3.5 (pilotes)

5 Pilote precargado

1.3 (pilote)

3.5 (base)

33

Modelo

Bertossa, A (2004) “Interacción entre suelo y estructuradel sistema cabezal – grupo de pilotes”. Tesis de Grado FIUBA

Índice


pilo

tes


Plat

eas

sobr

e

• Ejemplos (de Eduardo Núñez)P

34

Primer gran tanque Shell techo flotante D = 160’

e pi

lote

sPl

atea

s so

bre

P

35(Núñez 1965)

Primer gran tanque Shell techo flotante D = 160’ (1965)

e pi

lote

sPl

atea

s so

bre

P

36(Núñez 1965)


e pi

lote

s

El primer tanque Shell está apoyado sobre pilotes que descanan en un estrato resistente intermedio seguido por suelos blandos en profundidad

Plat

eas

sobr

e seguido por suelos blandos en profundidadNo es una platea sobre pilotes porque el suelo ubicado inmediatamente por debajo de la losa noP ubicado inmediatamente por debajo de la losa no tiene una rigidez comparable con los pilotesPero es el primer caso en Argentina (y quizás en elPero es el primer caso en Argentina (y quizás en el mundo) en que se efectuó un análisis que consideró la deformación de la placa y de los

37

p ypilotes con los conceptos de una platea sobre pilotes


e pi

lote

sPl

atea

s so

bre

P

38(Núñez 1965)

Tanque Gas Natural (Gral Rodriguez)

Pam

pean

oot

ecni

a en

el

Geo

Tampoco es una platea sobre pilotes: Los pilotes emergen del terreno para que el aire pase por d b j t l t i l ddebajo y mantenga el tanque aislado

Submuración de torres Catedral La Plata (intervención en obra construida)

Edificio Chateaux(primera obra nueva)

Bibliografía

• Básica– Bowles. Foundation analysis and Design. McGraw-Hill

USACE Th ti l M l f Pil F d tiprof

unda

s

– USACE: Theoretical Manual for Pile Foundations– USACE: Design of Pile Foundations

• Complementariaunda

cion

es p

• Complementaria– DIN 4026: Driven Piles (Manufacture, dimensioning

and permissible loading)

Fu

p g)– UNE-EN 12699: Pilotes de desplazamiento– USACE: Pile Driving Equipment– PDCA 102/103-07: Installation specification for driven

piles 42

platea sobre pilotes

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