Análisis estático de pilotes cargado lateralmente mediante la utilización de ábacos

Abstract

En la presente tesis se ha desarrollado la solución para analizar un pilote cargado lateralmente mediante el uso de ábacos. Este análisis se realiza, según un procedimiento de formulación en términos de interacción suelo- pilote (planteamiento unificado), el cual describe mejor el comportamiento del pilote, además se utiliza el planteamiento de una viga sobre cimentación elástica, donde la resistencia del suelo es caracterizada mediante un coeficiente de reacción horizontal de la subrasante. Previamente, se establece relaciones para definir éste coeficiente de reacción horizontal de la subrasante Kh, así como también su variación con la profundidad, factores que alteran su valor de acuerdo a las condiciones del suelo y del pilote, diferentes maneras de obtenerlos, así como su comportamiento en diferentes suelos. De igual manera se describe los fundamentos del método de elementos finitos, el cual nos sirvió para modelar el sistema suelo-pilote. El método de elementos finitos se usa aquí para formular dicho problema, donde el pilote es idealizado como una viga vertical sobre cimentación elástica y el suelo es modelado como resortes elásticos independientes muy cercanos (hipótesis de Winkler), dando como resultado los ábacos adimensionales que definen el máximo momento flector (Mmax), Cortante (Vmax ), Presión del suelo (Pmax), Deflexión (Xmax), Giro (0max) versus la relación de rigidez relativa suelo-pilote, también son desarrollados los ábacos que prescriben la ubicación de estos máximos valores. Debo mencionar también que, el análisis ha sido implementado por medio de un programa de cómputo, siendo de mucha utilidad debido a su rapidez en el proceso de cálculo. Los ábacos desarrollados, han sido analizados para las tres condiciones impuestas en el extremo superior del pilote (cabeza), estando la punta del pilote libre. 1. Carga Lateral aplicada al Extremo-Libre. 2. Momento aplicado al Extremo-Libre. 3. Carga Lateral aplicado al Extremo-Empotrado (desplazamiento horizontal sin rotación). Se han tenido en consideración cuatro variaciones del coeficiente de reacción horizontal de la subrasante (n = 0, 0.3, 1, 2), las cuales se han evaluado a fin de que un agrupamiento de las condiciones de suelo sea posible en problemas prácticos. Además, se indican las limitaciones al uso de los ábacos, debido al planteamiento de hipótesis que simplificaron el análisis. Puesto que se asume un comportamiento lineal de las propiedades del sistema, estos ábacos pueden ser superpuestos. Se establece un procedimiento de análisis de una manera sencilla y fácil que hace posible al diseñador obtener rápidamente el apropiado diseño de la sección transversal para cualquier configuración del pilote, teniendo un amplio rango de propiedades para el suelo. El procedimiento de análisis es aplicado mediante un ejemplo en donde la simplicidad inherente del método en la obtención tanto de la magnitud como de la ubicación de los parámetros respectivos se muestran, comparándose además dichos resultados con el método de diferencias finitas. No ha sido factible su comparación con datos de prueba de carga de campo debido a que no se realizó ensayo alguno, pues de contrario sería de importancia para verificar resultados. Finalmente se describen las conclusiones y recomendaciones como resultado del desarrollo de éste tema.