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Seminarios CSI - Colombia, Nicaragua, El Salvador y Guatemala
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Trabajo 3 - Pilotaje, cimentaciones profundas
*Trabajo incluido en CD Constru Aprende 1 |
| 4.ANÁLISIS DINÁMICO DE LA CAPACIDAD RESISTENTE DEL PILOTE |
Como la hinca de un pilote produce fallas sucesivas de capacidad de carga del pilote, seria posible, teóricamente, establecer alguna relación entre la capacidad de carga del pilote y la resistencia que ofrece a la hinca con un martillo. Este análisis dinámico de capacidad de carga del pilote, que a menudo da lugar a formulas de hinca, se ha usado por mas de una canturía. En algunos casos estas formulas han permitido predecir con exactitud la capacidad de carga del pilote, pero en otros no y su uso indiscriminado ha traído como consecuencia, unas veces, la seguridad excesiva y, otras, el fracaso. La carga que recibe el pilote y la
"falla" producida por la hinca con martillo, ocurren en una pequeña
fracción de segundo, mientras que en la estructura la carga se
aplica en un lapso que varia de horas a anos. Una relación fija
entre la capacidad de carga de un pilote obtenido dinámicamente y la
obtenida a largo plazo, solo puede existir en un suelo en el que la
resistencia a esfuerzo cortante sea independiente de la velocidad de
aplicación de la carga. Esto es aproximadamente cierto en un suelo
no cohesivo seco y en suelos no cohesivos húmedos de compacidad
intermedia o de granos tan gruesos, que el esfuerzo cortante no
produzca un esfuerzo neutro apreciable. En las arcillas y en los
suelos no cohesivos, ya sean muy sueltos o compactos, de granos
finos y saturados, la resistencia depende de la velocidad con que se
desarrolla el esfuerzo cortante; en estos suelos el análisis
dinámico puede no tener validez. |
| Análisis Por Onda |
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El proceso dinámico de la hinca del pilote es análogo al del choque de una masa concentrada contra una varilla elástica. La varilla esta parcialmente impedida de movimientos a lo largo de su superficie por la fricción lateral y, en la punta, por la resistencia por la punta. Este sistema se puede asemejar a un modelo de pequeñas masas elásticas. La masa del pilote, distribuida a lo largo del mismo, se presenta por una serie de pequeñas masas concentradas, W, unidas entre sí por resortes que simulan la resistencia longitudinal del pilote. La resistencia por fricción lateral se puede representar por un modelo geológico de superficie restringida que incluye el rozamiento, de la deformación elástica y la amortiguación. Cuando el martillo golpea el sombrerete del pilote se genera una fuerza Rc, que acelera el sombrerete (Wc) y lo comprime. El sombrerete transfiere una fuerza, Ro, al segmento de la cabeza del pilote, W1 y lo acelera un instante después de la aceleración de Wc. La fuerza de compresión que se ejerce en la cabeza del pilote R1 produce aceleración en el segmento siguiente del pilote, W2, produciéndose una onda de compresión que se mueve hacia la punta del pilote. La fuerza vertical en cualquier instante, t, es equivalente a la compresión del resorte. La onda de fuerza, cuando se mueve hacia abajo, es parcialmente disipada en vencer la fricción y la fuerza que queda cuando la onda llega al extremo del pilote vence la resistencia por la punta. Para que el pilote penetre mas profundamente es necesario que la fuerza en la onda sé mayor que las sumas acumuladas de la máxima resistencia por fricción lateral y la máxima resistencia por la punta; Si no es así, se dice que el pilote ha alcanzado el rechazo. La forma de la onda de fuerza depende de la rigidez del pilote. En un pilote rígido (resortes fuertes) la forma de la onda es puntiaguda, con un pico mas alto que el de un pilote flexible. La fuerza que vence la resistencia por la punta R-EEB, es mayor para el pilote rígido. La fuerza pico o máxima es también una función de la energía del martillo y de su eficiencia; el de mayor energía produce la fuerza mayor. La fuerza dividida por el área transversal del pilote es igual al esfuerzo que se produce en el pilote durante la hinca si el esfuerzo máximo producido excede la resistencia del pilote, este se daña y entonces se dice que el pilote ha sido hincado excesivamente, o que ha sido sobre-hincado. Aunque el análisis por onda de la hinca del pilote da una visión clara del mecanismo del proceso de hinca, su utilidad es limitada para evaluar la capacidad de carga del pilote. La disipación de energía por fricción lateral y su equivalencia a la constante del resorte y la resistencia por la punta, son difíciles de evaluar bajo las condiciones de la obra y prácticamente imposibles de pronosticar. Los cálculos se hacen fácilmente con una computadora digital, pues a mano es muy tedioso. Este análisis se usa generalmente para diagnosticar las causas de un comportamiento anormal de hinca o como guía para seleccionar el equipo o pilote más eficiente.
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