Influencia del proceso constructivo en el comportamiento mecánico de un pilote pre excavado en un suelo fluvio-lacustre de Bogotá usando elementos finitos

Abstract

El procedimiento constructivo de pilotes genera cambios de esfuerzos en el suelo y, por ende, influye en el comportamiento de dicha cimentación. El objetivo de este trabajo fue determinar y analizar el comportamiento de un pilote pre excavado de concreto soportado con fluidos, en un suelo fluvio-lacustre de la ciudad de Bogotá al considerar su procedimiento constructivo y defectos asociados. Para ello, modelos de elementos finitos fueron realizados. Información del subsuelo y una prueba de carga bidireccional de referencia fueron utilizadas para calibrar un modelo numérico. Luego, los efectos/defectos constructivos del pilote fueron modelados en 110 casos de análisis. Las variables de estudio fueron: la excavación del pilote, el fluido de soporte usado, la limpieza defectuosa en la base del pilote y defectos en el concreto endurecido (concreto contaminado y disminución/aumento de una sección del pilote). Los casos de análisis permitieron cuantificar el comportamiento del pilote por medio de la capacidad de carga, la relación carga-desplazamiento, la transferencia de carga axial y de fricción unitaria. Efectos por excavación y la presencia de defectos en el concreto endurecido presentan mayor influencia en el comportamiento del pilote. Los resultados de capacidad relativa por punta y fuste del pilote mostraron que los efectos/defectos constructivos de pilotes pre excavados pueden ocasionar resistencias inferiores a las resistencias reducidas (o capacidades admisibles) normativas. Por ello, ábacos de capacidad relativa fueron realizados. Estos permiten ajustar el factor de reducción de resistencia o factor de seguridad por efectos/defectos constructivos para las condiciones específicas de estudio. (Texto tomado de la fuente)

The pile construction process generates soil stress changes and, therefore, it influences the pile behavior. The research work objective was to determine and analyze the behavior of a bored pile by considering its construction procedure and defects. The pile is supported by slurry and founded in a fluvial-lacustrine soil in Bogota (Colombia). For this purpose, finite element models were created. Subsurface information and a bidirectional pile load test data were used to calibrate a numerical model. Then, the pile construction effects/defects were modeled from the analysis of 110 cases. The variables considered in this study were: pile excavation, support fluid, defective cleaning pile base and concrete defects (contaminated concrete and decrease/increase of a pile section). The analysis of cases allowed quantifying the pile behavior by means of load capacity, load-displacement relationship, axial pile load transfer and unit friction distribution. Excavation effects and concrete defects had a major influence on bored pile behavior. The results of the pile base and shaft relative capacity showed that construction effects/defects of bored piles can result in resistances below required colombian normative values. Therefore, relative capacity abacuses were performed. These ones allow adjusting the resistance reduction factor or safety factor due to construction effects/defects for the specific study conditions.