CYPECAD Encepados, bielas, tirantes y micropilotes

pnc

Titanio
Tengo entre manos unos encepados de micropilotes. Y pasa lo de siempre:

Los pilotes son elementos paranormales, están al margen de cualquier norma. Así que les sale un tope estructural estupendo con el 85% de los 25 MPa/1,5 (más de 14 MPa) más lo que aporte el acero corrugado que llevan dentro.

Y al pretender comprobar la biela comprimida tengo que contar con f1cd, que es el 60% de fcd, es decir 10 MPa. Imposible cumplir si el micropilote está aprovechando su tope estructural.

Si, además, mi biela se inclina para buscar el pie del pilar, la trigonometría juega en mi contra y mi biela estará más comprimida que el propio micropilote (el axil de la biela irá amplificado por 1/sen(α)).

¿Cómo lo resolvéis vosotros?
  1. Considerando que la biela entra vertical, porque el armado del micro entra vertical en el encepado, y os ahorráis el incremento de axil por ser oblicuo. Y ya volverá a bajar el axil con las tracciones que se pueden formar en las jaulas del encepado.
  2. Considerando que el encuentro micropilote / encepado está en una compresión triaxial y justo donde la biela es tan fina como el micropilote, la resistencia es mayor. Y dentro del encepado, la biela tiene todo el derecho del mundo a haber engordado.
  3. No lo resolvéis.
 
La comprobación depende del tipo de unión.
A. Si la unión se hace por placa, es como un pilote. El tamaño de la biela es función del tamaño de la placa, no del diámetro del micro. En CYPECAD se puede calcular poniendo un pilote con las dimensiones de la placa.
B. Si la unión se hace por adherencia (mejorada con barras soldadas, aletas o lo que lleve), la carga se transmitirá a lo largo de toda la longitud de micro en el encepado, así que lo suyo sería armar en toda la altura.

Encepados
 
El caso A es el que se puede resolver en los programas de CYPE, y siempre puedes poner el diámetro de la placa o del ensanche de cabeza que puedes hacer si es perforado in situ con armadura pasiva.
 
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pnc

Titanio
Alguna vez he oído la siguiente afirmación:
Si hay que poner 5 pilotes debe ser en un encepado pentagonal, porque si lo pones en un encepado cuadrado con cuatro pilotes en las cuatro esquinas y uno en el centro, el del centro se lo lleva todo.​
Digo yo que será cierto para pilotes por punta y encepados con una relación vuelo/canto esbelta, ¿no?
Porque si el vuelo es pequeño comparado con el canto, todas las bielas miden casi lo mismo.
Porque si los pilotes son flotantes (resisten por fuste) los descensos relativamente grandes hacen que todos se carguen parecido.
¿Opiniones?
 

kaaden

Esmeralda
En algunos cálculos de encepados con muuuuchos pilotes en pilas de puentes he visto un modelo de sólidos para calcular la carga por pilote en función de la rigidez del encepado, o eso es lo que entendí yo que hacían.
 
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GOBA

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No es lo que planteas, @pnc, pero ¿no puedes ir a pilotes de mayor diámetro, para reducir el número?
 

pnc

Titanio
En este caso, no. Son micros, porque no cabe máquina más gorda.
El encepado es de 7, hexagonal con uno en el centro.
Los micros son todos ellos flotantes, sólo por fuste, en un terreno blandito y necesitan más de 10 m de longitud.
Todo juega a favor de pensar que todos los micros bajarán lo mismo, porque el encepado es mucho más rígido que el suelo, y no veo posible el desastre de que el micro central esté mucho más cargado que el resto.
Pero habrá casos en los que sea más dudoso, que la rigidez del suelo sea similar a la del encepado y tenga que pensar en cómo repartir el esfuerzo. A partir de qué valores debería plantearlo...
 
Mi opinión es que en las estructuras el equilibrio se plantea en la minimización del trabajo de deformación, si existen dos caminos alternativos de cargas, las cargas van por el camino rígido en mayor proporción. La rigidez es inversamente proporcional a la longitud, de forma que ante dos caminos el más corto resulta más rígido. Esto, que se entiende bien en modelos de barras (la rigidez axil es inversamente proporcional a L y la de flexión a L^3). En mazacotes de hormigón puede costar ver el concepto, pero la idea es la misma.

Por lo tanto, yo considero que, sí, tomará más carga el central, el cuanto más depende de la proporción relativa de rigidez entre su camino y el de los vecinos, si la diferencia es pequeña la diferencia de carga también lo será. Esto ocurre en muchos detalles estructurales que muchas veces no nos imaginamos, por ejemplo un angular L unido a una pletina con 4 tornillos alineadas, en régimen elástico el primero toma mucha más carga que los tres que le siguen.

Lo que hace que los repartos equitativos entre todos los tornillos o entre todos los pilotes sea válido es una hipótesis que siempre hay que cuestionarse en el mecanismo de rotura, se hacen repartos plásticos, equitativos, y para alcanzar este reparto se tiene que asegurar la ductilidad del modo de fallo.
 
Si tenemos un buen conocimiento de los micropilotes y el terreno que atraviesa, cabe la posibilidad de aproximarse con un modelo de los mismos como estructuras 3D integradas, y los encepados como losas, pero no sé si merece la pena según qué casos, pues manejando los coeficientes de seguridad podemos llegar a una solución práctica de proyecto, que tampoco nos pagan más allá de lo que la mayoría conocemos.
 

GOBA

VIP
Supongamos que el central se lleva más carga, y que la longitud definida es menor que la necesaria, suponiendo un reparto equitativo de la carga, entre todos ¿no pasaría que ese micro descendería y en ese momento se repartiría la carga, si el encepado es rígido?
 
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Sí, y para comprobarlo, nada mejor que hacer un modelo que se aproxime a esa realidad, pero lo que dices es de sentido común.
 

pnc

Titanio
¿no pasaría que ese micro descendería y en ese momento se repartiría la carga, si el encepado es rígido?
Esa es mi tesis.

Si miramos el encepado suponiendo que los micropilotes no pueden bajar nada, parece obvio que el central se carga mucho más. Y cuanto menos rígido sea el encepado, peor.

Pero es que los micros bajarán. Y su descenso será mucho más grande que el acortamiento del encepado. Así que, como sugiere @SanchoLopez, habrá un reparto más equitativo.
 
Supongamos que el central se lleva más carga, y que la longitud definida es menor que la necesaria, suponiendo un reparto equitativo de la carga, entre todos ¿no pasaría que ese micro descendería y en ese momento se repartiría la carga, si el encepado es rígido?
Suponemos que el fallo no se da por tope del micro, sino que dado que tenemos un micro flotante, aceptamos que el mecanismo de fallo sería el deslizamiento del micro central por vencimiento de la adherencia a lo largo de su fuste. ¿Cómo es este mecanismo de rotura, luego de vencer su carga? ¿mantiene la carga constante y se vuelve un chicle (flexible)? o por contra ¿se vuelve un chicle y tiene un descenso de carga o incluso no soporta ninguna? ¿Qué pasa cuando quiero empujar hasta deslizar una caja de cartón llena de trastos en el suelo? ¿Cómo es la ley de carga? ¿Quizás algún geotécnico nos podría dar una pista?
 

pnc

Titanio
No sé muy bien cómo será el fallo. Si fuera a tracción, me imagino que una vez que se inicia el movimiento sale como Excalibur de la roca. Pero si es compresión no lo tengo nada claro. En el momento en que baja un poco, se relaja su carga. Pero ya no sé si se rompe la adherencia del fuste contra el terreno y se inicia el movimiento como cuando empiezas a arrastrar la caja llena de trastos.

El caso es que tenemos un suelo cuyo módulo de Young será varios órdenes de magnitud menor que el del hormigón; Un K30 entre 15 y 45 MN/m³ que si consideramos involucrados 10 m de profundidad es algo del orden de 300 MPa (número gordísimo).
Frente a los 30.000 MPa (más o menos) del hormigón, se me van dos ceros en la comparativa de rigideces. El encepado es 100 veces más rígido que el suelo.

Otro caso sería un encepado con más vuelo, con más pilotes, que apoyasen por punta en roca granítica...
 

George

Platino
Creo que se puede estimar con un modelo muy sencillo, una lámina con varios apoyos elásticos que representen los pilotes. Veo también claro que el pilote central se llevará más carga, en principio intentaría evitar poner un pilote central.
 

George

Platino
La cuestión que plantea @SanchoLopez me parece clara, una vez superada una cierta resistencia "pico" lo normal es que haya una bajada acusada de la misma, una especie de rama de reblandecimiento difícil de estimar.

Podría evaluarse bien con un modelo geotécnico 3D pero harían falta buenos datos geotécnicos sobre todo para caracterizar la interfaz pilote-terreno. En este tipo de modelos hay varios tipos de interfaz, entre ellos los de tipo "brittle" o frágil, es decir, que una vez superada la resistencia pico, no podemos contar con una resistencia residual.
 

GOBA

VIP
Podría evaluarse bien con un modelo geotécnico 3D pero harían falta buenos datos geotécnicos
¿Crees que sería posible, con los geotécnicos que manejamos en edificación, obtener buenos datos? Lo pregunto porque no he hecho nunca esto que comentas. Al final topamos con datos tipo balasto, balasto horizontal, que bueno, son lo que son...
 
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