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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
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
4 Cabezal con pilotes Platea con pilotes
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
5
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 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
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 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
Principios de funcionamiento de una platea con pilotes
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
Principios de funcionamiento de una platea con pilotes
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
• 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
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
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• No existe riesgo de compresión primaria de
i ú t tPlat
eas
sobr
e
ningún estratoP
14
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• 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
• 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
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
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-estructuraModelización• Se establecen puntos de análisisP • Se establecen puntos de análisis
sobre platea y fuste de los pilotes
19
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-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
Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes
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
Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes
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
Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes
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]
Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes
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]
Ejemplo: Cabezal con nueve pilotes
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
• 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
• 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)
Primer gran tanque Shell techo flotante D = 160’ (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
Primer gran tanque Shell techo flotante D = 160’ (1965)
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
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