Problema de pilotes. Estabilización de una cimentación profunda con solicitudes horizontales no simétricas.

Problema de pilotes. Para realizar la cimentación de las pilas de un puente se decide ejecutar, en cada una de las pilas, 4 pilotes circulares de igual diámetro y longitud, siendo estos dos parámetros desconocidos. Las dimensiones de las pilas, encepados, acciones, etc, se presenta en el siguiente croquis:

Resultado. Tenemos que calcular las solicitaciones de cada pilote, definir el diámetro de los pilotes para el máximo esfuerzo, de tal manera que se aproveche el tope estructural y la longitud del pilote para que resista la máxima solicitación. Lo primero que tendremos que calcular son los esfuerzos sobre los 4 pilotes. Estos se pueden resumir según su dirección en: Verticales. Peso propio de la pila: (5mx3mx1m) x 2.5 T/m3 = 37.5 T. Peso propio encepado: (4mx5mx1m) x 2.5 T/m3 = 50.0 T. Axil: = 400.0 T. Total: = 487.5 T. Horizontales: Según eje x: 30.0 T. Según eje z: 15.0 T. Momentos: Sobre z: 30T x (5m+1m) = 180 Txm. Sobre x: 15T x (5m+1m) = 90 Txm.

Para cada pilote tendríamos Verticales: Totales/4 = 487/4 = 121.88 T/ pilote. Horizontales: H/4 = Esfuerzos debidos a momentos respecto al CDG de la base del encepado: Sobre x: 90 Txm/ (4 pilotes x 1m) = 22.5 T/pilote. Sobre z : 180 Txm/ (4 pilotes x 1.5m) = 30.0 T/pilote.

Al ser iguales los 4 pilotes, dimensionamos para 174.37 T. Resultado final de esfuerzo para cada pilote Para cada pilote tendríamos, de acuerdo a los signos, los siguientes valores. V1 = 121.88 + 30 – 22.5 = 129.37 T. V2 = 121.88 + 30 + 22,5 = 174.37 T. V3 = 121.88 - 30 + 22,5 = 114.37 T. V4 = 121.88 - 30 - 22,5 = 69.37 T. Como tenemos que calcular para esfuerzo máximo y aprovechando totalmente el tope estructural Al ser iguales los 4 pilotes, dimensionamos para 174.37 T.

Por lo visto anteriormente, el tope estructural es: Cálculo tope estructural; Diámetro. Por lo visto anteriormente, el tope estructural es: Te = 174.37 T = qadm . Así, qadm = qh/3 = 174.37; qh = 174.37 x 3 = 523.11 T. Como tenemos que aprovechar totalmente el tope estructural, sabiendo que la proporción de acero frente a la sección de hormigón será, según la guía del ministerio, un 5‰ como mínimo, que la fyk es 35000 T/m2, que la fck = 2250 T/m2 y que el tipo de pilote propuesto es un pilote excavado, sin camisa, por lo que los coeficientes son: a = 0.35 y b = 0.22. Por lo que el diámetro de cada pilote será: D = 0,65 m

1ª Capa; 4 m de limos, aunque el pilote sólo ocupa 3m. Cálculo geotécnico 1ª Capa; 4 m de limos, aunque el pilote sólo ocupa 3m. Como tiene c = 0, se va a comportar como una arena floja (Suelo de transición) sólo trabaja a fuste. El esfuerzo vertical medio Coeficiente de empuje Coeficiente de rozamiento debido a tipo de suelo y pilote según la norma, Por lo que la contribución a fuste de este estrato:

Cálculo geotécnico 2ª Capa; 4 m de Arcillas. Este suelo, se va a comportar como un suelo cohesivo; también sólo trabaja a fuste. El coeficiente de adherencia Por lo que la contribución a fuste de este estrato:

Cálculo geotécnico 3ª Capa L m en Gravas. Suelo granular, trabaja en punta y también a fuste. Por fuste tiene que tener, según normativa, una longitud, como mínimo, igual a 5 veces el diámetro, para que sea válido el cálculo de punta. Por lo que la longitud de fuste en este estrato es:

4 pilotes de sustitución de 15.6 m de longitud y 0.65 m de diámetro. Resultado Comprobamos que esta longitud es mayor que 5 veces el diámetro. 8.59 > 5 x 0.65 = 3.25; Se cumple. Por lo tanto la longitud total de pilote es: L = 3 m en limos + 4 m en arcillas + 8.59 m en gravas = 15.59 m = 15.6 m. El resultado final: 4 pilotes de sustitución de 15.6 m de longitud y 0.65 m de diámetro.