Grupos de pilotes sometidos a carga lateral

Abstract

En este trabajo final de maestría se implementó el método de elementos finitos con el fin de estudiar la influencia que ejerce un pilote sometido a carga lateral sobre los pilotes adyacentes en un grupo, para esto se evaluó la incidencia de la posición de un pilote dentro de un grupo sobre las fuerzas cortantes, los momentos flectores y las fuerzas de reacción del suelo. Los modelos se ensamblaron de tal manera, que los pilotes se pudieron estudiar como elementos tridimensionales volumétricos y se simuló su interacción con un suelo de fundación arenoso, además se implementaron adaptaciones a los modelos que permitieron obtener de forma directa los diagramas de fuerza cortante y momento flector del pilote, entendido como un elemento unidimensional estructural tipo viga. Los análisis realizados cobran importancia en el estudio de los sistemas de reacción requeridos para los cables de puentes colgantes y atirantados, de las estructuras de contención, de las plataformas marítimas o los sistemas de cimentación para aerogeneradores offshore y de un buen número de obras portuarias. Se observó que, en grupos de pilotes unidos con una viga cabezal el pilote cargado la teralmente presenta bajas reacciones puesto que, al trabajar como grupo, buena parte de la carga aplicada se distribuye en la fricción que se desarrolla en las caras verticales perimetrales al grupo y en la cara de la base, al igual que al frente de los pilotes delan teros. Se obtuvo que, las fuerzas de reacción del suelo alrededor de los pilotes pueden ser menores a las que se obtienen en un pilote aislado, porque se presentan efectos de sombra o de borde. Se concluyó que, la interacción entre pilotes de un grupo es función de la separación entre pilotes y del ángulo de partida y está fuertemente influenciada por las condiciones de restricción en el cabezal. Con respecto al uso del programa de elementos finitos, se encontró que el uso de este tipo de herramientas implica la implementación de adaptaciones a los modelos, con el fin de lograr un grado de verosimilitud aceptable entre los resultados obtenidos y lo que se espera del sistema en cuanto a su comportamiento real. (Texto tomado de la fuente)

In this final master thesis, the finite element method was implemented to study the in fluence of a pile subjected to lateral load on adjacent piles in a group. For this purpose, the incidence of the position of a pile within a group on shear forces, bending moments and soil reaction forces was evaluated. The models were assembled in such a way that the piles could be studied as three-dimensional volumetric elements and their interaction with a sandy foundation soil was simulated. In addition, adaptations to the models were im plemented that allowed obtaining directly the shear force and bending moment diagrams of the pile, understood as a one-dimensional beam-type structural element. The analyses performed are important in the study of reaction systems required for suspension and cable-stayed bridge cables, retaining structures, offshore platforms or foundation systems for offshore wind turbines and a number of port works. It was observed that, in groups of piles joined with a pile cap beam, the laterally loaded pile shows low reactions since, when working as a group, a good part of the applied load is distributed in the friction that develops on the vertical faces perimeter to the group and on the face of the base, as well as on the front of the front piles. It was obtained that, the soil reaction forces around the piles can be lower than those obtained in an isolated pile, because shadow or edge effects are present. It was concluded that the interaction between piles in a group is a function of the pile spacing and the departure angle and is strongly influenced by the restraint conditions at the pile´s head. Regarding the use of the finite element program, it was found that the use of this type of tools implies the implementation of adaptations to the models, in order to achieve an acceptable degree of plausibility between the results obtained and what is expected from the system in terms of its real behavior.