Pilotes Paralelos: Sistema de carga general.



El sistema de cargas, reducido al centro de gravedad del encepado, comprende una carga vertical P., una carga horizontal Q y un momento M (respecto al eje de mayor inercia del encepado y despreciando el momento en un plano ortogonal). Dicho sistema puede reducirse a una resultante inclinada R, actuando con excentricidad e respecto a! eje del encepado.

Si se suponen los pilotes articulados es evidente que hay que colocar pilotes inclinados para conseguir un sistema de reacciones axiales en los pilotes que equivalga a la resultante exterior R.

Normalmente los pilotes no sobrepasan los 15° - 20° de inclinación respecto a la vertical y no suelen combinarse más de 2 6 3 inclinaciones en un mismo encepado.

En estos casos las fuerzas en los pilotes pueden obtenerse por descomposición gráfica, según el método debido a Culmann (fig. 5.15). Si existen varios pilotes en una misma dirección se sustituyen por su eje común (línea de la misma inclinación que pasa por el centro de gravedad de las cabezas de los pilotes) y luego la componente correspondiente a ese eje se divide entre los pilotes agrupados en el mismo.

Fig. 5.15.—Aplicación del método gráfico de Culman.

Otro método aproximado es el grafo-analítico que aparece en la fig. 15.16 y que comprende los pasos siguientes:

1. Se calculan las componentes verticales de la carga de cada pilote por la fórmula de flexión compuesta


2. Se dibuja un polígono de fuerzas a partir de Pt, y Q dividiendo P proporcionalmente a Vi. Las fuerzas en los pilotes se obtienen trazando paralelas a las direcciones de los mismos hasta cortar las particiones anteriores.

3. Si el polígono no cierra, quedando una fuerza horizontal sin compensar Qe, ésta puede repartirse a partes iguales entre todos los pilotes o corregir las inclinaciones de los mismos hasta Qe = O. 

 Fig. 5.16.—Grafico - Ánalitico

Para proyectar pilotajes con varias inclinaciones conviene tener presente la noción del centro elástico. Se obtiene por la intersección de los ejes de los pilotes o grupos de pilotes (que, por lo tanto, deben ser concurrentes) y tiene la propiedad de que las fuerzas que pasan por él sólo producen traslaciones del encepado (o sea, esfuerzos axiales en los pilotes) y los momentos en torno al mismo sólo producen giros del encepado. Estos giros dan también lugar a esfuerzos axiales proporcionales a la distancia o «brazo» de cada pilote respecto a su eje representativo (fig. 5.17).
 
En el caso de pilotes de la misma longitud y sección dispuestos según dos direcciones
«a» y «b» se obtiene: 


Fig. 5.17.—Método del centro elástico.

Con pilotes y encepados de suficiente rigidez pueden considerarse los pilotes como empotrados en cabeza. Si además poseen una longitud apreciable cabe admitir que, a partir de una cierta profundidad los giros y desplazamientos son despreciables, es decir, existen condiciones de empotramiento. Por otra parte, el terreno que rodea los pilotes ofrece resistencia a su desplazamiento horizontal por lo que éstos se deforman como si tuvieran una longitud de flexión bastante inferior a la real (fig. 5.18). Esta longitud reducida puede estimarse (Oteo, 1973) por: 


 Fig. 5.18,—Sustitución del pilotaje por un pórtico equivalente.

Sustituyendo el pilotaje por un pórtico con los pilotes empotrados a la profun. didad L’ los esfuerzos pueden obtenerse por los métodos de cálculo de estructuras.

En el caso particular de pilotes de igual sección y longitud (fig. 5.19), a los esfuerzos debidos a Pt, y M dados por la fórmula (4) deben sumarse los ocasionados por la fuerza horizontal Q que son: 


Los pilotes presentarán un punto de inflexión a la mitad de su altura y el encepado sufrirá un pequeño giro para contrarrestar por esfuerzos axiles de compresión y tracción los momentos de empotramiento.

Si los pilotes estuvieran articulados en el encepado MQi = HQi . L’. Los mornen tos MQi obtenidos son reales en el encepado pero no en el empotramiento ficticio en el terreno, pudiendo adoptarse en este caso un valor reducido Mr = 0,45 MQi. 

                                                 Figura 5.19 Pilotaje sometido a empuje horizontal.

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