RESISTENCIA Y SOSTENIBILIDAD DEL PILOTE PREFABRICADO HUECO PROLONGADO CON UN MICROPILOTE BAJO CARGAS VERTICALES Y HORIZONTALES

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1 CONTRATO DE SERVICIOS DE PROYECTOS DE I+D+i RELATIVOS AL ÁMBITO COMPETENCIAL DE LA CONSEJERÍA DE FOMENTO Y VIVIENDA PARA LOS AÑOS 2012 Y 2013 RESISTENCIA Y SOSTENIBILIDAD DEL PILOTE PREFABRICADO HUECO PROLONGADO CON UN MICROPILOTE BAJO CARGAS VERTICALES Y HORIZONTALES GRUPO DE INVESTIGACIÓN TEP-107 ESTRUCTURAS Y GEOTECNIA Universidad de Sevilla

2 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO La propuesta se plantea por parte del Grupo de Estructuras y Geotecnia (TEP-107) Grupo investigador liderado por el Dr. Ingeniero Percy Durand Neyra Adscrito al Departamento de Estructuras de la Edificación e Ingeniería del Terreno de la Universidad de Sevilla Con la participación de la empresa privada RODIO-KRONSA

3 EQUIPO INVESTIGADOR Percy Durand Neyra Dr. Ingeniero de Caminos José Luis de Justo Alpañés Dr. Ingeniero de Caminos Juan Diego Bauzá Castelló Ingeniero de Caminos Jose Luis Arcos Álvarez Ingeniero de Caminos Carlos Cano Barreiro Ingeniero de Caminos Rafael Gil Lablanca Ingeniero de Caminos Francisco Martín Gil Ingeniero Técnico Obras Públicas Rafael Veguilla Arteaga Ingeniero Técnico de Minas Enrique de Justo Moscardó Ingeniero Industrial Antonio Morales Esteban Dr. Arquitecto Manuel Vázquez Boza Ingeniero Industrial José Castilla Freire Arquitecto

4 Los pilotes son elementos de cimentación empleados bajo cargas importantes o cuando el estrato resistente de suelo se encuentra a gran profundidad Transmiten al terreno las cargas mediante una combinación de resistencia por el fuste y la punta Los pilotes de hormigón suelen ser de dos tipos: Pilotes ejecutados in situ o perforados Pilotes prefabricados o hincados

5 VENTAJAS PILOTES PREFABRICADOS Mejoras medioambientales por reducción de residuos (lodos, tierras, etc.) Mayor aprovechamiento del hormigón: Perforado 800 mm Ø Prefabricado HA mm Mejor trasmisión de cargas al terreno: Aumentan las resistencias unitarias por fuste y punta Su puesta en obra permite validar su capacidad portante

6 INCONVENIENTES PILOTES PREFABRICADOS Para grandes cargas los pilotes se hacen muy pesados La hinca se hace muy difícil por la alta energía (maza) precisa Pueden producirse rechazos prematuros en niveles densos intermedios No permiten empotramientos en rocas para resistir cargas laterales

7 ANTECEDENTES HISTÓRICOS Pilotes mixtos hormigón-acero Pilotes de sección variable (metálicos)

8 PRECEDENTES CERCANOS Pilotes in situ reforzados en la punta con micropilotes Puerto de Vigo (Rodio-Kronsa) Pilote prefabricado hueco empalmable para cimentación (patente Rodio-Kronsa)

9 OBJETIVOS Modelización y posterior validación de resultados con pruebas de carga a escala real de un nuevo tipo de pilote prefabricado consistente en un pilote hueco de grandes dimensiones prolongado con un micropilote. Revisión del estado del conocimiento Preparación de los equipos experimentales Ensayos de carga Modelización mediante elementos finitos (Elastoplásticos, Plaxis 3D Foundation) Validación bajo pruebas de carga a escala real: carga vertical, horizontal y lateral Extrapolación de resultados a otros terrenos y tipos de pilote Transferencia de resultados

10 BLOQUE 1. TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN Revisión del estado del conocimiento sobre el comportamiento de pilotes hincados y micropilotes Revisión de las ecuaciones básicas, teorías y técnicas de cálculo de pilotes hincados Puesta a punto de los equipos de ensayo y software

11 BLOQUE 2. SONDEO Y ENSAYOS DE CARGA Pruebas a escala real en las instalaciones de Rodio-Kronsa en la provincia de Sevilla Litología adecuada para el objetivo Reconocimiento geotécnico previo mediante sondeo y ensayos tanto in situ (presiómetros) como en el laboratorio (triaxiales) Construcción del modelo real Ensayos de carga: Estáticos: Carga axial vertical de compresión y tracción Carga lateral horizontal Dinámicos

12 BLOQUE 3. MODELOS DE COMPORTAMIENTO Asociar el comportamiento mecánico con las deformaciones Modelos elásticos y el programa tridimensional de elementos finitos Plaxis 3D Foundation (Plaxis, 2007) Las líneas generales del programa 3D Foundation son: Elementos de comportamiento y modelos de cálculo avanzados (Hardening soils, soft soil creep) Características de los materiales en base a los ensayos realizados Modelización mediante planos horizontales de trabajo, que sirven para establecer los límites de la discretización, las cargas y las estructuras

13 BLOQUE 4. VALIDACIÓN DE MODELOS Validación del modelo pilote-micropilote-terreno mediante la comparación de los resultados obtenidos con los resultados experimentales obtenidos (pruebas de carga estáticas y dinámicas) Aplicación a otros problemas geotécnicos de interés relacionados con las infraestructuras Posibles empleos en los suelos blandos existentes en terreno andaluz (marismas), cimentaciones de grandes viaductos, pilas y estribos

14 BLOQUE 5. CONCLUSIONES Y EXTRAPOLACIÓN DE RESULTADOS Interpretación de los resultados obtenidos experimental y numéricamente Representación gráfica en 3D de las variables que influyen en el comportamiento del pilote en estos suelos En base a teorías de elasto-plasticidad, se plantea un modelo mecánico donde las deformaciones estén acopladas a los cambios de tensión u otras variables Divulgación de los resultados en congresos internacionales y artículos publicados en revistas de alto índice de impacto (patentes)

15 CRONOGRAMA BLOQUE 1 BLOQUE 2 BLOQUE 3 BLOQUE 4 BLOQUE 5 15/11/2013 Noviembre 2013 Diciembre T1.11 T1.21 T2.11 T2.21 T3.11 T1.12 T1.22 T2.12 T2.22 T3.12 T T1.14 T1.23 T2.12 T2.22 T Enero 2014 Febrero T1.24 T2.13 T2.23 T Marzo T2.14 T2.24 T3.14 T Abril T2.24 T Mayo T2.25 T Junio 2014 Julio T2.25 T3.31 T3.32 T3.33 T Agosto 2014 Septiembre T Octubre T4.13 T Noviembre T Diciembre T4.23 T Enero T5.12 T Febrero T5.22 T Marzo T Abril T5.32 T Mayo T5.42

16 IMPACTO SOCIOECONÓMICO DEL PROYECTO La adición del micropilote en la punta de un pilote prefabricado permite resolver los inconvenientes de su empotramiento Supone una optimización de recursos por un mejor aprovechamiento de los elementos estructurales empleados Menor repercusión ambiental tanto directa durante la ejecución como indirecta por la reducción de recursos consumidos Mejor comportamiento estructural en cimentaciones especiales sometidas a altas solicitaciones, momentos y cargas laterales

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