Se recurre a los grupos de pilotes cuando actúan cargas importantes, momentos fuertes o bien no nos fiamos de colocar un único pilote por posible fallo del mismo.

Los pilotes nunca pueden construirse perfectamente verticales y en la posición exacta deseada y, aunque ello fuera posible, siempre habría un cierto momento transmitido por el pilar al encepado. Como consecuencia, los códigos de construcción no suelen permitir el uso de menos de 3 pilotes para soportar un pilar importante, y menos de 2 filas para soportar un muro, a menos que la estructura esté fuertemente arriostrada.

Conviene advertir que estas instrucciones no se han hecho pensando en los pilotes de perforación de gran diámetro, pues con ellos es frecuente que un pilar esté soportado por un solo pilote.

Según todos los ensayos realizados con grupos de pilotes, tanto a escala real como en modelo reducido, el fallo del grupo de pilotes como si fuera un bloque, o bien el fallo individual de uno o varios de los mismos depende de la distancia a la que se encuentren los pilotes.

Además, los asientos en grupos de pilotes suelen ser más importantes que los de un pilote aislado, debido al efecto de grupo. Debido a la existencia de este efecto de grupo, es necesario considerar cual es la distancia óptima a la que se deben situar los pilotes.

Los grupos de pilotes trabajan menor más separados pero introducen más esfuerzos en el encepado. Por eso no conviene superar los valores que vamos a dar a continuación.

Se suele fijar una separación mínima entre los pilotes del grupo, con objeto de disminuir el levantamiento lateral, o el posible movimiento del terreno o de los pilotes cercanos hincados en arena densa, arcilla o limo saturado, como consecuencia del efecto de grupo, que disminuye la carga admisible del grupo, al disminuir la separación en muchos suelos, etc.

Definiremos el espaciamiento, e, como el cociente entre la separación entre ejes de pilotes y el diámetro equivalente (del circulo de igual área):

e = s/d

Las separaciones recomendadas son las que se indican en la tabla 9.1.

Tabla 9.1. Separación aconsejable entre los pilotes de un grupo.

Si el pilote es cuadrado se utiliza la diagonal como criterio.

De todas las opciones indicadas se escoge la que más obligue.

En general, debido a las razones que expondremos más adelante, la carga de hundimiento de un grupo de n pilotes no es igual a n veces la carga de hundimiento de un pilote asilado.

Tanto el cálculo de la carga de hundimiento como el ensayo hasta la rotura de grupos de pilotes a escala natural han presentado, hasta el momento, muy serias dificultades. Por el contrario, el cálculo o el ensayo de carga de un pilote aislado son hoy día mucho más fáciles de realizar.

Se define la “eficacia”, E, de un grupo de N pilotes como el cociente entre la carga de hundimiento del grupo, Qg, y N veces la de un pilote aislado, Qr:

(9.1)

La eficacia de un grupo de pilotes puede hallarse a partir de ensayos en modelo reducido.

En los grupos de pilotes en arcilla la eficacia es siempre ≤ 1.

Según todos los ensayos realizados tanto a escala natural como en modelo reducido, para un determinado número de pilotes y longitud de éstos existe una separación, al disminuir la cual el grupo falla como un bloque. En caso contrario se produce la rotura individualmente en todos o algunos pilotes del grupo. Llamaremos a esta separación límite separación crítica, scr.

Una vez vistos los ensayos, la conclusión es que la fórmula más apropiada para conocer la eficacia de un grupo de pilotes es la “Fórmula de Los Angeles”:

(9.3)

(9.4)

El ángulo viene expresado en radianes.

m Número de pilotes en una dirección.

n Número de pilotes en la dirección perpendicular.

Según Simons, en los casos usuales la eficacia varía entre 0.7 y 0.9. Si el espaciamiento es inferior al crítico, se obtienen eficacias mucho más bajas, llegando hasta 0.3 (Whitaker) para grupos de 9 · 9, longitudes de 48 d y espaciamientos de l * d.

Los escasos ensayos de carga a gran escala y los numerosos ensayos en modelo reducido sobre grupos de pilotes hincados en arena, indican que la eficacia del grupo es superior a 1 (v. Poulos y Davis, 1980; Meyerhof; 1976). Ello se debe a la superposición de las zonas individuales de compactación en las arenas en las que se suelen utilizar estos pilotes. Según Meyerhof (1976) se produce principalmente un aumento de la resistencia por el fuste, mientras que la resistencia por la punta permanece inalterada (v. Davis y Poulos, 1980). Sin embargo, siempre que no exista una capa blanda inferior, la eficacia de un grupo de pilotes hincados en arena se suele tomar igual a 1.

La eficacia de grupos de pilotes de perforación en arenas es, sin embargo, inferior a 1 (v. Poulos y Davis, 1980), debido a la superposición de los esfuerzos cortantes transmitidos por cada pilote sin aumento de compactación. Según Meyerhof (1976) para una separación de 3 d la eficacia puede ser de 1/2 para la resistencia por la punta e inferior a 1 para la resistencia por el fuste. Todo esto se ha confirmado mediante ensayos de carga. Meyerhof (1976) sugiere por ello, siempre que no exista una capa blanda inferior, utilizar una eficacia de 2/3 para grupos de pilotes de perforación en arenas, para las separaciones corrientes.

Tema 24: GRUPOS DE PILOTES

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MECÁNICA DEL SUELO