La base de losa de pilotes es una combinación de base de pilotes y base de losa. Tras el estudio geotécnico y trazado de la estructura, se crea una sección para las losas de pilotes utilizadas.
Se podría estudiar el artículo sobre Cimentaciones por Pilotes y Cimentaciones con Losa para saber más sobre el diseño y construcción de este tipo de cimentaciones .
¿Qué es una balsa?
Una cimentación de pilotes es una cimentación construida combinando pilotes y una base de losa. Primero se construyen los pilotes y luego se coloca la cimentación combinando todos los pilotes.
La interacción entre pilotes, suelo y losa es el factor clave en el diseño de cimentaciones de losas de pilotes. El uso eficiente de esta interacción conduce a un diseño rentable.
De lo contrario, como se explica en la última parte de este artículo, la construcción económica no sería posible.
Por lo tanto, las siguientes interacciones se integran en el diseño.
- Interacción pilote-suelo
- Interacción pilote-poste
- Interacción balsa-fondo
- Interacción pila-placa
Factores que afectan el comportamiento de las cimentaciones de losas de pilotes.
Los siguientes factores son importantes y deben considerarse al diseñar cimientos de losas de pilotes.
- Número de baterías a utilizar
- Diámetro de pilotes
- Longitud de la batería
- Relación de espacio entre pilas
- Ubicación de la batería
- Rigidez de las baterías
- Rigidez de la balsa
- Dimensiones de la balsa
- Tipo de suelo y rigidez del suelo.
- Distribución de carga a lo largo de la placa del pilote.
¿Por qué balsa?
Para transferir las cargas de la superestructura al subsuelo, generalmente construimos por separado una base de pilotes o una base de losa.
En vigas sobre pilotes, los pilotes y la viga actúan como una sola unidad y soportan las cargas.
Consideremos las ventajas de un pilote en una base de losa de pilotes.
- La adición del pilote reduce los asentamientos y los diferenciales de asentamientos.
- La mayoría de las veces el pilote ofrece toda su capacidad de carga y el equilibrio lo proporciona la balsa.
- Mejora la resistencia a las cargas laterales .
- Las losas de pilotes típicas se pueden observar en edificios altos donde actúan cargas axiales muy elevadas.
- Si los pilotes no pueden anclarse a la roca por falta de roca fresca, las losas de los pilotes se consideran portantes.
Problemas de construcción con cimientos de losas de pilotes
Según el documento técnico “Cimentaciones sobre pilotes: diseño y aplicaciones” de HG Poulos, durante la construcción se deben tener en cuenta los siguientes aspectos.
- Capacidad de carga máxima para carga vertical, lateral y momentánea.
- Ingresos máximos
- Asentamiento diferencial
- Momento de la balsa y fuerzas cortantes para el cálculo estático de la balsa.
- Cargas y momentos de pilotes para el diseño de pilotes estáticos.
La atención debe centrarse en los factores clave mencionados anteriormente y el comportamiento del ferry que representan. Además, se deben realizar los cambios necesarios durante el diseño para controlar los problemas de diseño.
Filosofías de diseño para cimientos de losas de pilotes
Randolph (1994) definió sus filosofías de diseño para cimentaciones con losas de pilotes basándose específicamente en la distribución de carga entre los pilotes y la losa.
- Enfoque normal
Los pilotes están diseñados como un grupo para soportar la mayoría de las cargas y al mismo tiempo transportar parte de la carga a través de la losa de cimentación.
- Publicaciones de miedo
Los pilotes están diseñados para operar con una carga de trabajo en la que comienza una fluencia significativa, típicamente entre el 70% y el 80% de la capacidad de carga máxima. Se incluyen suficientes pilotes para reducir la presión neta de contacto entre la losa de base y el suelo a un valor por debajo de la presión previa a la consolidación del suelo.
- Control de liquidación diferencial
Los pilotes están ubicados estratégicamente para reducir el asentamiento diferencial en lugar de reducir significativamente el asentamiento promedio general.
Los tres enfoques anteriores se pueden analizar con más detalle basándose en la distribución de carga entre los pilotes y la losa. Además, la curva de carga de asentamiento se utiliza en diferentes casos para seleccionar el tipo de sistema de cimentación más adecuado.
Para crear un proyecto económico, es muy importante conocer la curva de carga de asentamiento anterior. Con base en las dos estrategias, el enfoque convencional y el método de pilotes rastreros, se desarrolló el diagrama anterior.
- Turno 0
Sólo representa el comportamiento de balsa y muestra superpoblación .
- Turno 1
Es el enfoque de diseño tradicional en el que la mayoría de las cargas son soportadas por los pilotes. El comportamiento de la losa de pilotes está determinado por el comportamiento del grupo de pilotes.
- Turno 2
Representa el comportamiento del montón rastrero. Los pilotes se operan con un factor de seguridad menor y la losa soporta más carga que en la curva 1.
- Turno 3
Es la estrategia de utilizar pilotes para reducir los asentamientos. En este caso, se utiliza toda la capacidad portante del pilote cuando se aplica la carga de diseño.
Además, todo el sistema de cimentación tiene un factor de seguridad adecuado y también cumple con los criterios de asentamiento.
Por tanto, el comportamiento de la hilera de pilotes mostrado por la curva 3 es más apropiado y también más económico en comparación con los demás comportamientos.
Influencia de las condiciones del suelo en el comportamiento de losas de pilotes.
Como se explicó al principio, las diversas interacciones entre pilote, suelo y pilote son los factores clave que determinan el comportamiento del pilote. Por lo tanto, el estado del suelo tiene un impacto significativo en la capacidad portante del pilote.
Por lo tanto, los perfiles de suelo que contienen arcilla dura o arena densa son condiciones favorables para la cimentación con pilotes.
Sin embargo, si el perfil del suelo está sujeto a las siguientes deformaciones, la capacidad de carga puede reducirse al mismo tiempo que aumenta el asentamiento.
- Tono suave cerca de la superficie.
- Con arena suelta cerca de la superficie.
- Con capas suaves y comprimibles a poca profundidad.
- Con perfil de suelo se espera asentamiento por consolidación.
- Los perfiles del suelo están sujetos a movimientos de expansión debido a influencias externas.
proyecto balsa
Diseñar una balsa sobre pilotes es un proceso muy complejo y que requiere mucho tiempo. Debido a la complejidad del análisis y otros procedimientos, el proceso de diseño desarrollado por Poulos es el siguiente.
- Fase de diseño preliminar
Se está examinando la posibilidad de utilizar una placa de estacas, el número de estacas, etc.
- Segundo piso
Determine la ubicación del pilote según los requisitos y características generales del pilote.
- Fase final del proyecto de detalle.
Se determina el número ideal de estacas, ubicación y configuración. En esta fase se calculan las variaciones de asentamiento, momentos flectores y cortantes de la losa, cargas y momentos de los pilotes, etc.
En este artículo nos centraremos más en la fase de diseño preliminar.
Además, los métodos de diseño estructural se pueden clasificar según el método de análisis utilizado.
- Métodos de cálculo simplificados
Se utiliza un método simplificado para evaluar la balsa. Este es un tipo de diseño preliminar, similar a la fase de diseño preliminar descrita anteriormente.
- Métodos aproximados basados en computadora.
El enfoque de tira sobre pluma, en el que la losa está representada por una serie de zapatas y el suelo se modela con elementos de cuerda. Además, los pilotes también se modelan como elementos elásticos teniendo en cuenta la rigidez.
Además, en este método también se puede utilizar el método de placa sobre resorte. En este método, la losa se apoya sobre elementos de placa mientras que los pilotes se modelan con elementos de resorte.
Ambos métodos son aproximados y se necesita un análisis más completo para determinar el comportamiento real.
- Métodos asistidos por ordenador más rigurosos
Se puede utilizar un modelo de elementos finitos simplificado para analizar la viga en función de la disposición final de la viga del pilote. Dependiendo del tipo de estructura, la complejidad del pilote puede variar.
Método simplificado de elementos finitos, análisis tridimensional de elementos finitos, análisis de diferencias finitas, método de elementos límite, etc. Estos son los métodos más conocidos para analizar losas de pilotes.
Analicemos la fase de diseño preliminar, que determina el diseño básico y los requisitos de vigas de pilotes.
Fase previa al proyecto
La fase más importante del diseño de losas de pilotes es la fase de diseño preliminar, aunque también se le llama fase preliminar.
En esta etapa, la mayoría de las cosas están completas y pasamos a la segunda fase de diseño y a la fase de diseño detallado, donde ahora tenemos más información sobre el comportamiento del martinete.
Veamos cómo se hace esto.
Generalmente se puede observar el siguiente método de utilización de las cargas en una pila en línea.
- Remo apilado – Elástico
- Aproveche al máximo la capacidad de apilamiento y la balsa elástica
- Pila y balsa alcanzan su máxima capacidad
En otras palabras, se puede discutir de la siguiente manera.
- Primero, las baterías comienzan a soportar cargas. A medida que se coloca el pilote, la presión del suelo debajo de la placa del pilote se desarrolla gradualmente. En esta etapa la placa del pilote es elástica.
- Otros asentamientos/cargas hacen que los pilotes alcancen su capacidad de carga total. Sin embargo, la balsa no ha alcanzado su capacidad de carga total, por eso decimos que la balsa es elástica.
- Un mayor aumento del asentamiento hace que tanto la balsa como el pilote alcancen su máxima capacidad de carga.
La siguiente figura muestra el comportamiento de la cimentación de losa de pilotes descrita anteriormente.
Los siguientes pasos se siguen en la fase de diseño preliminar de martinetes.
- Estimar la rigidez de una base de losa de pilotes
- Calcular la proporción de cargas soportadas por la losa y los pilotes.
- Desarrolle la curva de asentamiento de carga trilineal como se muestra en la figura anterior.
Para obtener más explicaciones sobre el método de cálculo de la distribución de carga, consulte la publicación “Piled Raft Foundations: Design and Applications” de Harry G. Poulos.
Procedimiento de diseño preliminar para balsas.
Este artículo explica el método propuesto por Randolph y los principios de diseño propuestos por Poulos.
Existe una ligera variación en las ecuaciones utilizadas por Randolph y Poulos, como se indica en el procedimiento de diseño a continuación. El color Rojo corresponde al método Randolph.
El valor de Kp se puede tomar del método descrito por Fleming et al. (1992) la fórmula propuesta se puede obtener como se muestra a continuación.
Utilizando las ecuaciones anteriores podemos calcular el asentamiento de la losa del pilote bajo carga. Además, se puede desarrollar una curva trilineal presión-carga.
Como se explica en el documento técnico “Análisis simplificado de vigas de pilotes con geometría irregular” de Vrettoc C., existen limitaciones en el uso del método anterior para cimentaciones de edificios altos. Este método sólo debe adoptarse después de un examen cuidadoso de los antecedentes y las limitaciones.
referencia
- Cimentaciones de pilotes: diseño y aplicaciones por Harry G. Poulos.
- Métodos para analizar cimientos de losas de pilotes por WF Van Impe
- Análisis simplificado de vigas sobre pilotes con geometría irregular por Vrettoc C.
