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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
DÍA DE INGENIERÍA CIVIL 2006
Bogotá, D.C., 11 de octubre de 2006
OPTIMIZACIÓN DE UN SISTEMA DE CIMENTACIÓNPLACA – PILOTES EN EL DEPÓSITO LACUSTRE DE BOGOTÁ
JORGE ENRIQUE DURÁN G.Ingeniero Civil, M.Sc.
Profesor e InvestigadorCentro de Estudios Geotécnicos
Escuela Colombiana de Ingeniería
OBJETIVOS Y ALCANCE (1)
• Plantear, analizar y optimizar una solución de cimentación placa – pilotes en el depósito lacustre de Bogotá, a través de la presentación de un caso histórico.
• Discutir los criterios usualmente empleados para seleccionar el tipo y la cantidad de pilotes del sistema.
• Presentar los criterios básicos que permiten desarrollar el análisis de la interacción placa – pilotes – suelo.
OBJETIVOS Y ALCANCE (2)
• Comparar entre sí varios esquemas placa – pilotes con longitud y cantidad diferentes de pilotes para estudiar la sensibilidad de los resultados a estas variables y, así, optimizar la solución.
• Comparar los sistemas placa – pilotes con las opciones de cimentación superficial de losa corrida y de cimentación profunda con pilotes largos de fricción.
• Proponer una modelación simplificada de las cargas y reacciones en la cimentación placa – pilotes para su diseño estructural.
ENTORNO
• Depósito de suelo lacustre muy grueso de suelos blandos y compresibles, con condiciones especialmente adversas.
• Experiencia y seguimiento debidamente documentados del edificio vecino construido diez años antes.
• Exigencia de encontrar para el nuevo edificio una solución
de cimentación que, además de garantizar unos resultados muy satisfactorios sobre estabilidad y asentamientos, sincronizara éstos con los que le faltaban al edificio construido años atrás.
CASO HISTÓRICO HOTEL COSMOS 100
• Etapa I – Torre Cilíndrica:
Construcción: 1981 – 1982
• Etapa II – Torre Rectángulo–Trapezoidal:
Construcción: 1991 - 1992
PLANTAS GENERALESPLANTAS GENERALES
12,1 m
1,8 m
8,9 m
12 m
8 m
29,5
m
R4 m
R14 m
34 m
69 m
39,5
m
44 m 25 m
CONDICIONES DEL SUELO
• Depósito lacustre de más de 100 metros de espesor
• Limos arcillosos, arcillas y arcillas limosas de baja consistencia y alta compresibilidad
• Capas delgadas de arena limosa y turba, a 27-29m y 39-41m,
con un nivel piezométrico muy cercano a la superficie del terreno
• Magnitud especialmente baja de los esfuerzos efectivos
verticales iniciales • Relación de sobreconsolidación muy baja, casi marginal, RSC =
1.01 – 1.16, desde 5 hasta 50 metros de profundidad.
VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES Y PARÁMETROS DEL SUELO CON LA PROFUNDIDAD
0 50 100 150 200
HUMEDAD NATURAL Y LIMITES (%)
Su(kg/cm²)
0 0.2 0.4 0.6
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
40
50
45
35
30
20
25
15
0
10
5
OHMH
Limo oragánico ylimo arcilloso
CH Arcilla gris clara
CH - MH Arcilla limosaconsistenciamedia a blanda
consistencia media
Consistencia media
Con capas delgadas de turba y arena limosa
+ Pt - SM
Con capas delgadas de turba y arena limosa
+ Pt - SM
+ Pt Con capas delgadas de turbaConsistencia firme
DescripciónUSCS4
ESFUERZOS GEOSTATICOS Y DE PRECONSOLIDACION
(t/m²)20
'p'vo
14121086 201816
NF
NP
HOTEL COSMOS 100 – ETAPA I – TORRE CILÍNDRICA
• Diez pisos y un sótano.
• Sótano: dodecágono circunscrito en circunferencia de 34m de diámetro.
• Pisos 1º a 10º. Diámetro de 28m, con un vacío central de 8m de
diámetro.
• Cimentación de losa corrida aligerada de 1.5m de espesor a
una profundidad, Df, de 5m.
• Construida entre mediados de 1981 y mediados de 1982.
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN SELECCIONADA
• Peso total del edificio, t: 8850• Tipo de cimentación: Losa corrida• Profundidad de fundación, Df, m 5.0• Área de cimentación, Af, m2 940• Presión promedio de contacto, t/m2 9.4• Presión neta promedio de contacto, t/m2 2.0• Factor de Seguridad, F.S. con excavación vecina de
De.v. =0 2.2=3m 1.7=5m 1.3
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN SELECCIONADA (2)
• Pronóstico de asentamientos: Elástico, cm 6• Por consolidación, cm 45• Desarrollo en tiempo, t = 5 años: 9 cm
20 años: 18 cm
48 años: 27 cm
100 años: 36 cm
>150 años: 45 cm
COMPORTAMIENTO EN 22 AÑOS
• Asentamiento elástico:
pronosticado 6cm
observado 10cm
• Asentamiento total por consolidación:
pronosticado 45cm
observado hasta 2003: 37cm
extrapolado por método Asaoka: 46cm
PRONÓSTICO DE ASENTAMIENTOS Vs ASENTAMIENTOS OBSERVADOS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070 2075 2080 2085
Tiempo (años)
As
en
tam
ien
to (
cm
)
Asentamientos Observados
ExtrapolaciónJulio
Pronóstico = St = Sd + Scp = 6 + 45 = 51 cm
Extrapoloción por el método Asaoka de losAsentamientos observados
Pronóstico de Asentamientos realizado en
COMPORTAMIENTO EN 22 AÑOS (2)
• Los asentamientos por consolidación se están desarrollando aproximadamente cuatro veces más rápido que lo pronosticado antes de la construcción.
• Su estructura y sus elementos arquitectónicos se han comportado satisfactoriamente.
• Las áreas livianas de un piso, perimetrales a la torre, han requerido reparaciones, demoliciones y reconstrucción de muros divisorios y acabados arquitectónicos en las zonas de conexión.
HOTEL COSMOS 100 – TORRE DE LA
ETAPA II
• Diez pisos y un sótano.
• Pisos típicos: de 540m² de área global y un vacío de 100m².
• Cimentación: se estudiaron soluciones de losa corrida sin
pilotes complementarios, sistemas placa – pilotes y cimentación profunda con pilotes largos de fricción.
• Construida entre mediados de 1991 y mediados de 1992.
ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA CON CIMENTACIÓN DE LOSA CORRIDA
6 m
29,5 m x ancho variable
3 m
1,5 m
apro
xim
adam
ente
30
m
7 m
3,25 m
9 m
3,25 m
7 m
29,5 m
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA OPCIÓN DE CIMENTACIÓN DE LOSA
CORRIDA
• Peso total del edificio, t: 6850
• Tipo de cimentación: Losa corrida
• Profundidad de fundación, Df, m 4.5
• Área de cimentación, Af, m² 593
• Presión promedio de contacto, t/m² 11.5
• Presión neta promedio de contacto, t/m² 4.7
• Factor de Seguridad, F.S. con excavación vecina de
De.v. =0 1.6
=2m 1.4
=4m 1.1
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA OPCIÓN DE CIMENTACIÓN DE LOSA
CORRIDA (2)
•Pronóstico de asentamientos:
Elástico, cm 15
Por consolidación, cm 105
CONCLUSIÓN
La opción de cimentación de losa corrida sin complemento de pilotes fue considerada TOTALMENTE INACEPTABLE por:
Escaso margen de seguridad
Muy altos asentamientos esperados
SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES
CRITERIO GENERAL
• Se genera un sistema placa – pilotes siempre y cuando la sumatoria de las capacidades últimas de los pilotes sea menor que el peso total del edificio.
CRITERIOS USUALMENTE EMPLEADOS
• El número de pilotes será tal que, trabajando a la falla, tomen el 100% del peso muerto del edificio, o
• El número de pilotes será tal que los pilotes, trabajando a la falla,
tomen la carga no compensada del edificio, o • El número de pilotes será tal que los pilotes tomen la carga no
compensada del edificio con un margen de seguridad de 1.5 a 2.0.
CIMENTACIÓN PLACA – PILOTESCASO HISTÓRICO – TORRE 2 HOTEL
COSMOS 100
CASOS PLANTEADOS
• Longitud de los pilotes, Lp, m: 10, 20 y 30
• Fracción de la carga no compensada del
edificio tomada por los pilotes trabajando
a la falla: 0.5 , 1.0, 1.5, 2.0
INTERROGANTES POR RESOLVER
Tanto para corto como para largo plazo:
• La capacidad utilizada de los pilotes
• La repartición de la carga del edificio entre la placa y los pilotes
• El factor de seguridad de la cimentación
• Los asentamientos resultantes que expliquen y, a su vez, sean
compatibles con las transferencias de carga encontradas
HERRAMIENTAS
• Mecanismo esfuerzo cortante – desplazamiento relativo pilote – suelo para la carga tomada por fricción
• Mecanismo esfuerzo – deformación para la carga tomada por la punta del pilote
• Teoría de elasticidad para conocer el asentamiento elástico
dentro de la masa de suelo, por su deformación a volumen constante.
• Método de León y Reséndiz (1979) de obtención de una
solución simplificada y aproximada a la solución rigurosa de Mindlin, para evaluar los esfuerzos inducidos por sistemas de cimentación placa – pilotes o de pilotes solamente, necesarios en la estimación de los asentamientos por consolidación.
CRITERIOS APLICADOS DE INTERACCIÓN
PILOTE – SUELO • Para que un punto del área perimetral de un pilote llegue a
desarrollar su fricción última o de falla solamente se requiere alcanzar un desplazamiento relativo de 5 a 8mm con respecto al suelo circundante, independientemente del diámetro y de la longitud del pilote.
• Para desarrollar la capacidad de falla por punta de un pilote pre–excavado y fundido in–situ en arcillas blandas se requiere una penetración de la punta dentro del suelo de un 15 al 20% del diámetro del pilote.
CRITERIOS DE DESPLAZAMIENTO Y DEFORMACIÓN PARA ALCANZAR LA FALLA POR FRICCIÓN Y POR PUNTA EN PILOTES
fu
5 - 8 (mm)
qpu
v
(15 - 20 %)Bpilote
Fric
ción
Lat
eral
del
Pilo
te
Cap
acid
ad d
e P
unta
del
Pilo
te
INTERACCIÓN PLACA – PILOTES – SUELO
Proceso de iteración o de aproximaciones sucesivas tanto para la condición de corto plazo como para la de largo plazo.
• Hipótesis inicial sobre la capacidad utilizada por los pilotes
• Evaluación de la magnitud y variación con la profundidad de los asentamientos generados por el sistema de cargas aplicadas
• Verificación de la capacidad utilizada de los pilotes aplicando los criterios de interacción placa – pilotes y pilotes – suelo
• Confirmación o ajuste de la hipótesis inicial sobre la capacidad
utilizada de los pilotes
• Inicio de una nueva iteración
• Convergencia de hipótesis y resultado.
INTERACCIÓN PLACA – PILOTES – SUELO (2)
ESQUEMA DE LA CIMENTACIÓN DESPUÉS DE OCURRIDOS LOS ASENTAMIENTOS
B
Ase
ntam
ient
o el
ástic
o de
0 a
1.5
B
Ase
ntam
ient
os to
tale
sa
larg
o pl
azo
0.5 B0.5 B
1.0 B1.0 B
1.5 B1.5 B
2.0 B2.0 B
2.5 B2.5 B
3.0 B3.0 B
3.5 B3.5 B
4.0 B4.0 B
Pro
fun
did
ad B
ajo
la
Cim
enta
ció
nP
rofu
nd
ida
d B
ajo
la
Cim
enta
ció
n
Sdsuelo / Sdplaca x 100, %Sdsuelo / Sdplaca x 100, %00 2020 4040 6060 8080 100100
VARIACIÓN VERTICAL DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO CON LA PROFUNDIDAD
CRITERIO DE TRANSFERENCIA DE CARGA PILOTE – SUELO
0 1
Sdplaca
Sdplaca - Acortamiento
Sdsuelo
elástico del pilote
8 m
m
S pilote - suelo
f/fu
HOTEL COSMOS 100 - TORRE DE LA ETAPA IIEsfuerzos Verticales Netos Inducidos por la solución sistema placa - pliotes
Placa de 593 m² complementada con pilotes de L = 50 m, número variable de pilotes
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
-5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Esfuerzo Vertical Neto Inducido (t/m²)
25 pilotes 49 pilotes 36 pilotes Placa sin pilotes 16 pilotes Serie9
-- 16 pilotes a la falla toman 50% de la carga no compensada-- 25 pilotes a la falla toman 100% de la carga no compensada-- 36 pilotes a la falla toman 150% de la carga no compensada-- 49 pilotes a la falla toman 200% de la carga no compensada
16 pilotes25 pilotes36 pilotes
49 pilotes
0 pilotes
• FACTOR DE SEGURIDAD GLOBAL DEL SISTEMA
• FACTOR DE SEGURIDAD PARCIAL DE LA PLACA
• FACTOR DE SEGURIDAD COMO PILA EQUIVALENTE
ECUACIONES PARA EL CALCULO DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
edificio
upilotesplacauplacaglobal W
QAFS
upilotesedificio
placauplacacaparcialpla QW
AFS
edificio
basepequpequperimpeqlentepilaequiva W
ASAFS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120Qui/ qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2F.S.F.S. global 1.6 1.8 2 2.1 2.3 1.8 2 2.2 2.3 1.8 2 2.2 2.4F.S. parc pl 1.6 2 2.6 3.3 4.6 2 2.9 4 5.6 2.1 2.9 4.4 9.7F.S. Pila eq -- 2.2 2.2 2.2 2.2 2.9 2.9 2.9 2.9 4 4 4 4
CASODESCRIP
RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO
DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120Qui / qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2t = 0 * Sd, cm 15 9 7 5 3 9 7 5 4 10 7 5 3 * Cap Util, % -- 90 90 83 75 96 95 90 90 97 97 97 90%Wedif/placa 100 81 62 49 37 80 59 40 24 79 57 39 23%Wedif/ptes 0 19 38 51 63 20 41 60 76 21 43 61 77
CASODESCRIP
RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO
DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120 Qui / qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2t = Infinito * Scp, cm 105 81 70 62 60 55 23 20 20 43 18 15 15
* ST, cm 120 90 77 67 63 64 30 25 24 53 25 20 18
* Cap Util, % -- 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100%Wedif/placa 100 79 58 39 16 79 56 34 16 78 56 37 14%Wedif/ptes 0 21 42 61 84 21 44 66 84 22 44 63 86
CASODESCRIP
RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO
DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (3)
VARIACIÓN DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO, Sd, Y DEL ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN,
Scp, CON LA LONGITUD Y LA CANTIDAD DE PILOTES DE LOS SISTEMAS PLACA PILOTES
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0 10 20 30
Longitud de pilotes, Lp, m
Ase
nta
mie
nto
, S
d o
Scp
, c
m
Los % de las curvas indican el porcentaje de carga neta no compensada tomada por los pilotes a la falla
Scp
Sd
50%100%
150%
200%
50%
200%
100%150%
VARIACIÓN DEL PORCENTAJE DE LA CAPACIDAD UTILIZADA POR LOS PILOTES A CORTO Y A
LARGO PLAZO CON LA LONGITUD Y LA CANTIDAD DE PILOTES DE LOS SISTEMAS PLACA-PILOTES
70
80
90
100
110
0 10 20 30
Longitud de pilotes, Lp, m
Po
rce
nta
je d
e l
a c
ap
ac
ida
d ú
ltim
a u
tili
zad
a p
or
los
pil
ote
s a
co
rto
y a
la
rgo
pla
zo,
%
A largo plazo en todos los casos
A corto plazo
50%
100%
150%
200%
Los % de las curvas indican el porcentaje de carga neta no compensada tomada por los pilotes a la falla
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES
• Incrementos en el factor de seguridad global del sistema, parcial de la placa y como pila equivalente, de hasta 50%, 300% y 150% respectivamente.
• Capacidad utilizada de los pilotes: variable entre 75% y 100%, según la longitud y cantidad de pilotes y si es a corto o a largo plazo.
• Reducción de los asentamientos elásticos o inmediatos, entre
un 40% y un 80%, según el % creciente de carga no compensada tomada por los pilotes.
• Reducción de los asentamientos por consolidación entre 24% y 85%, con mayores longitudes de pilotes y mayores % de carga no compensada tomada por los pilotes
• Reparticiones del peso del edificio entre la placa y los pilotes según la capacidad utilizada de los pilotes y su cantidad.
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES (2)
SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES
CONCLUSIONES GENERALES
• Aplicación de criterios básicos y sencillos de interacción placa – pilotes – suelo.
• Metodología lógica y racional para estudiar la sensibilidad de los resultados con la variación en la longitud de los pilotes, en su cantidad y, por ende, en la fracción de carga no compensada que es tomada por los pilotes.
• Posibilidad de optimizar la solución de cimentación placa –
pilotes para unas condiciones específicas del suelo y unas condiciones particulares de grado de compensación de un edificio por el alivio de excavación.
OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS
Diámetro de Pilotes, Bp, cm 60
Longitud Efectiva de pilotes, Lp, m 40
Capacidad Última Individual del Pilote, Qui, t 230
Peso de la torre, Wedif, t 6800
Factor de eficiencia del grupo, ef: 0.75
Número de pilotes en el grupo, Np: 100
Elemento de transmisión de carga y amarre de pilotes:
Losa corrida
Número de filas: 10x10
Espaciamiento centro a centro entre pilotes, m 2.3 - 2.6
Factor de seguridad del grupo de pilotes, F.S. 2.5
Factor de seguridad como pila equivalente, F.S. p. eq. 5.3
Asentamiento inmediato, a corto plazo, Sd, cm 0.5
Asentamiento por consolidación a largo plazo, Scp, cm 10
OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS (2)
VARIACIÓN DEL ESFUERZO VERTICAL NETO INDUCIDO-ALTERNATIVAS DE CIMENTACIÓN: LOSA SIN PILOTES, SISTEMAS PLACA – PILOTES, Y SÓLO
PILOTES DE FRICCIÓN
OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓNCONCLUSIONES DEL ANÁLISIS
• Solución mucha más costosa que la más conveniente de las opciones de cimentación placa – pilotes
• Reducción significativa tanto de los asentamientos elásticos como de los asentamientos por consolidación
• De presentarse el fenómeno de fricción negativa se reduciría
drásticamente el factor de seguridad
FENÓMENO DE FRICCIÓN NEGATIVA SOBRE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA DE
PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN
Fricción Negativa
Línea Neutra
Fricción Positiva
-1 0 1
F (-)
F (+)
0.5
Z
f/fu
COMPARACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE ALTERNATIVAS DE CIMENTACIÓN
• Cimentación de losa corrida es inaceptable.
• Cimentación seleccionada de placa - pilotes con 64 pilotes de 0.50m de diámetro y 20m de longitud produce un margen de seguridad aceptable (>2.5), asentamientos elásticos bajos (5cm), y asentamientos de consolidación a largo plazo del orden de 20 cm, muy similares a los 21cm que faltaban por presentarse en la torre de la Etapa I cuando se conectaran los dos edificios (sincronización)
• Cimentación profunda con pilotes largos de fricción es muy
costosa comparada con la anterior, no sincroniza sus asentamientos esperados con los restantes de la torre de la Etapa I, y amenaza sobre ella el “fantasma” de la fricción negativa.
COMPORTAMIENTO OBSERVADO DE LA TORRE DE LA ETAPA II EN 12 AÑOS (1991 –
2003)• Asentamiento elástico realmente observado: 4cm• Asentamiento elástico pronosticado: 5cm
• Asentamiento por consolidación observado en 11 años: (1992 – 2003) 7cm(corresponden al 35% del total de 20cm pronosticados a muy largo plazo)
CONCLUSIÓNComportamiento muy satisfactorio y muy de acuerdo con los resultados del análisis de la solución seleccionada de cimentación placa – pilotes
DESARROLLO DE LOS ASENTAMIENTOS CON EL TIEMPO
40
50
60
ST torre II
Tiempo, t en años
Ase
nta
mie
nto
Pro
med
io,
S e
n c
m
ST torre cilindrica de la etapa I
SII-I Diferencial efectivo entre torresdesde 1992 hacia adelante
ST = 56 cm
ST = 24 cm
010 20 30 40 50 60 70 80 90
2041203120212011200119911981 207120612051
10
20
30
COMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN UNIFORME DE PILOTES CON LA
DISTRIBUCIÓN EN PEQUEÑOS GRUPOS DE PILOTES – PLANTAS Y PERFILES
OPTIMIZACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LOS PILOTES
• Comparación entre la distribución uniforme de pilotes bajo la placa y la distribución en pequeños grupos bajo las columnas
• Similitud del comportamiento global de la cimentación
• Beneficios de la distribución en pequeños grupos de
pilotes para el trabajo a flexión y a cortante de la placa de cimentación
RELACIÓN ENTRE RIGIDEZ ESTRUCTURAL, PRESIÓN DE CONTACTO, ASENTAMIENTOS Y
MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE EN SUELOS ARCILLOSOS BLANDOS
Suelo arcilloso blando
Cargas
Cimentación completamente flexible
Presión de contacto contra el terreno, q, uniforme
Asentamientos, S, variables
Módulo de reacción de la subrasante, kv, variable
RELACIÓN ENTRE RIGIDEZ ESTRUCTURAL, PRESIÓN DE CONTACTO, ASENTAMIENTOS Y
MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE EN SUELOS ARCILLOSOS BLANDOS
Suelo arcilloso blando
Cargas
Cimentación y estructura de alta rigidez
Presión de contacto contra el terreno, q, variable
Asentamientos, S, uniformes
Módulo de reacción de la subrasante, kv, variable
MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN EN EL
SISTEMA PLACA - PILOTES
• El módulo de reacción de la subrasante, kv, es siempre variable bajo el área de la placa, siendo mucho mayor en la periferia que en la zona central.
• La carga tomada por los pilotes es un resultado conocido tanto para corto como para largo plazo, producto de los análisis descritos de interacción placa – pilotes – suelo. Independiente de la deformación misma que presente la losa corrida.
MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN - CORTO PLAZO
ColumnasP columnas
3.05Presión de Contacto q, t/m² 6.1
Mitad Central del Área
Módulo de reacción de la subrasante, kv, t/m³
60
120
64 t/ cada pilote
W placa
Placa
Pilotes
MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN – LARGO PLAZO
ColumnasP columnas
2.6Presión de Contacto q, t/m² 5.2
Mitad Central del Área
Módulo de reacción de la subrasante, kv, t/m³
60
120
71 t/ cada pilote
W placa
Placa
Pilotes
EPILOGO
• Los sistemas de cimentación placa – pilotes representan una opción muy favorable, técnica y económicamente, con relación a los esquemas de losa corrida superficial o de cimentación profunda con pilotes largos de fricción.
• Con criterios básicos y metodologías simples se puede optimizar la solución de cimentación placa – pilotes en perfiles gruesos desfavorables de suelos blandos.
• Los sistemas de cimentación placa – pilotes están mejor preparados que las soluciones de placa corrida sin pilotes o que las soluciones de pilotes largos de fricción para sobrellevar satisfactoriamente los procesos tardíos de compresión secundaria y los procesos de subsidencia regional que ya se están dando y se acentuarán en el futuro en el depósito lacustre de Bogotá
RECOMENDACIÓN GENERAL
Se recomienda documentar otros casos de sistemas de cimentación placa – pilotes construidos en Bogotá, donde se cuente con:
• Avalúos confiables de cargas aplicadas por la edificación
• Resultados de ensayos de carga sobre pilotes representativos
• Resultado del monitoreo de pilotes con el tiempo para establecer los procesos de transferencia de carga
• Seguimiento en el tiempo de los asentamientos de la edificación