El diseño de la cimentación de pilotes se basa en mayores incertidumbres provocadas por la falta de información sobre la naturaleza del subsuelo y la roca.
Aunque conocemos la naturaleza del suelo cuando realizamos pruebas de pozos, la precisión de estas pruebas y el nivel de pruebas realizadas a menudo no son suficientes para interpretar los datos de las pruebas de pozos.
Se puede ver, por ejemplo, que la clasificación del suelo en las investigaciones de pozos se basa principalmente en observaciones visuales durante la investigación in situ.
Este no es el método correcto de clasificación del suelo. Necesitamos realizar las pruebas necesarias en el laboratorio para clasificar el suelo.
Asimismo, existen factores clave que debemos tener en cuenta a la hora de diseñar cimentaciones de pilotes .
Hablemos de eso.
Reacción axial de pilotes.
En caso de terremoto, los cimientos están sujetos a dos reacciones axiales. Sin embargo, la mayoría de los diseñadores se centran en la respuesta lateral del pilote.
La respuesta axial de los pilotes se desprecia en gran medida, como ocurre en el diseño de la superestructura.
- El movimiento lateral y el asentamiento del suelo pueden ser causados por un terremoto . El asentamiento del suelo puede provocar una fricción negativa en la superficie de los pilotes si el asentamiento del suelo es mayor que el asentamiento del pilote.
- La creación de una presión excesiva del agua intersticial debido a un terremoto da como resultado una reducción significativa de la tensión efectiva en hei . Esto reduce la tensión lateral efectiva entre el suelo y el pilote. Esto conduce a una reducción de la fricción entre el pilote y el suelo. Si se tiene en cuenta la fricción de la superficie del suelo en la capacidad de carga geotécnica del pilote, esto dará como resultado una reducción en el factor de seguridad. Esta reducción es temporal y con la disipación de la presión del agua intersticial el pilote puede restaurar en gran medida su capacidad de carga.
Pandeo de pilotes
El pandeo de los pilotes puede ocurrir cuando se hincan en suelos muy blandos donde no se puede aplicar suficiente presión lateral al pilote para limitar las deformaciones laterales.
Además, el efecto de licuefacción que se produce durante un terremoto reduce la rigidez lateral del suelo y puede provocar que los pilotes se pandeen.
Los siguientes límites se dan en el libro Tall Building Foundation Design de Harry G. Poulos.
- Limite la relación entre la carga posterior y la carga de pandeo crítica a aproximadamente 1/3 para garantizar la protección contra el pandeo .
- Limitar la relación de esbeltez (SR) del pilote. SR <50 podría impedir la estabilidad al pandeo en la zona de pandeo . SR = L/(I/A)0.5, donde L es la longitud efectiva del pilote dentro de la capa licuable, I es el área de momento mínimo y A es el área de la sección transversal del pilote.
Selección del tipo de cimentación de pilotes.
La selección del tipo de cimentación de pilotes debe realizarse con mucho cuidado en las etapas iniciales del proyecto. El tipo apropiado de cimentación de pilotes debe seleccionarse en función de la carga sobre la superestructura, su comportamiento, las condiciones del suelo, etc.
Por ejemplo, si decidimos utilizar pilotes hincados o pilotes de hormigón colados in situ, debemos evaluar el estado del suelo. Cuando utilizamos pilotes hincados, debe haber una capa dura de suelo sobre la que se asienten los pilotes.
La situación es similar en la construcción de pilotes perforados: debe haber roca que proporcione suficiente soporte final. Sin embargo, si la roca no está cerca del suelo y no es accesible, también se construyen pilotes perforados como pilotes de fricción con suficiente soporte final.
Evaluación incorrecta de la capacidad de carga del pilote.
La capacidad portante del pilote depende de la capacidad portante geotécnica y estructural.
En general, la capacidad geotécnica del pilote es el factor crucial a considerar en el proyecto.
Si no se tiene cuidado, generalmente se puede evitar la fricción negativa de la piel del pelo. La fricción negativa de la superficie del suelo tiene un impacto significativo en la capacidad geotécnica.
Además, también se debe tener muy en cuenta la fricción superficial del suelo. Los valores de fricción superficial se pueden verificar mediante pruebas necesarias antes de aplicar la carga, ya que la capacidad desarrollada es incierta.
Asimismo, la capacidad de carga de la batería debe estimarse con mucho cuidado.4
Efectos de las cargas laterales que se deben tener en cuenta al dimensionar pilotes
Los pilotes generalmente se diseñan para las cargas axiales impuestas por la superestructura.
Analizamos la superestructura como un tornillo apoyado al nivel de la viga base/placa bloque. Esto conduce a una mejora de la rigidez de la superestructura y reduce la transferencia del momento flector a los cimientos.
Además, si diseñamos las vigas del piso para que descansen sobre un filo (los soportes de los pilotes se consideran soportes de pernos), la transferencia de momento a los cimientos de los pilotes se reduce aún más.
Sin embargo, no se puede evitar el momento flector ejercido sobre el pilote debido a las cargas laterales que actúan desde la superestructura sobre el sistema de cimentación.
El momento flector en el pilote es mayor en la punta del pilote y disminuye hacia la punta del pilote. La fuerza lateral ejercida por el suelo reduce la deflexión del pilote y reduce el momento flector.
Por tanto, debemos dimensionar estructuralmente el pilote para los momentos flectores provocados por la carga lateral, teniendo en cuenta la altura efectiva del pilote.
