Parece obvio que a la mayor resistencia de un pilote al hincado, corresponde la mayor capacidad del pilote para soportar carga. Tomando como punto de partida este aparente axioma, muchos ingenieros han concluido que setía posible calcular la capacidad de un pilote, conociendo la energía aplicada por el martillo y la penetración del pilote con cada golpe del martinete. Las expresiones resultantes para la capacidad de carga se conocen como fórmulas dinámicas. Su variedad y número sólo se iguala a sus inconvenientes.
Todas las fórmulas dinámicas comunes para los pilotes, igualan la energía aplicada por el martillo al trabajo hecho por el pilote, al penetrar su punta una distancia s contra una resistencia R, con varios márgenes para las pérdidas de energía asociadas al procedimiento. Los aspectos del fenómeno de transmisión de esfuerzos que dependen del tiempo se ignoran; y como se demostrará en la siguiente subsección, éstos son de importancia fundamental. Por ejemplo, en la fórmula del Engineering News, todas las pérdidas de energía asociadas a cada golpe de un martinete de vapor de acción simple, se supone que son equivalentes al trabajo que habría hecho con una penetración de 0.25 cm contra la resistencia R. Todo el trabajo efectuado durante la penetración útil s y la penetración que se supone perdida, es:
donde WH es el peso del martillo expresado en las mismas unidades que R, y s está en cm. Si H se expresa en metros, y si se supone un factor de seguridad de 6, la resistencia en condiciones de trabajo es:
Para otros martinetes de vapor que no sean los de acción sencilla, el numerador se reemplaza por 2E, donde E es la energía del martillo por golpe.
Debido a su sencillez, la fórmula del Engineering News (ec. 12.1) se ha usado ampliamente, pero las comparaciones estadísticas con los resultados de las pruebas de carga en pilotes hincados, han demostrado que existe tan mala correlación y tan amplia dispersión, que el uso de la formula no puede ya justificarse.
Las comparaciones entre las capacidades medidas y las calculadas, han demostrado que unas cuantas de las muchas fórmulas dinámicas son estadísticamente superiores a las otras. Sin embargo, aun esas fórmulas son fundamentalmente irracionales, porque no consideran los aspectos de los fenómenos dinámicos que dependen del tiempo. Por lo tanto, excepto cuando se disponga de correlaciones empíricas bien comprobadas, basadas en condiciones físicas y geológicas específicas, el uso de formulas, aparentemente mejores que la del Engineering News tampoco se justifica.
Las fórmulas dinámicas para pilotes han permanecido en boga en la ingeniería de cimentaciones durante muchas décadas, debido a su gran comodidad. Si el ingeniero, basándose en información escasa respecto a las condiciones del subsuelo, llega a la conclusión de que es necesaria una cimentación de pilotes, y obtiene una carga de trabajo razonable que pueda asignarse a los mismos, pudiera proseguir en ocasiones con el proyecto del resto de la estructura, tomando muy poco en cuenta los detalles de la cimentación. Necesitaría solamente especificar que la capacidad requerida puede obtenerse hincando los pilotes a la resistencia determinada para esa capacidad por cualquier fórmula dinámica que elija. La responsabilidad de la ejecución de la cimentación se transmitiría así al contratista del hincado de los pilotes. Desafortunadamente, algunos de los errores, aun de las mejores fórmulas usadas en la actualidad, pueden, bajo ciertas condiciones, ser grandes y engañosos. Por ejemplo, la mayor parte de las fórmulas más complejas indicarían, que aumentando el peso del pilote con respecto al martillo del martinete, se disminuiría la capacidad correspondiente a la resistencia de hincado dada; en realidad, con frecuencia se observa el efecto contrario.
La mayor parte de los defectos de las fórmulas dinámicas, pueden eliminarse por medio de un análisis más realista de la dinámica del hincado, en el que se considera que el pilote es una barra elástica larga, sujeta a ondas transitorias de esfuerzo, originadas por el impacto del martillo. Las implicaciones de este enfoque se consideran en la siguiente sección, aunque la información detallada necesaria para la aplicación de rutina a problemas específicos de proyecto está todavía en estudio.
La validez de cualquier análisis dinámico depende en parte de la suposición de que R, la resistencia dinámica a la penetración, es igual, o cuando menos está relacionada, a la capacidad estática del pilote después de hincado. En los suelos finos, blandos y saturados, es probable que Las presiones de poro aumenten durante el hincado e influyan en forma importante en la resistencia a la penetración, mientras que bajo una carga estática de larga duración, dichas presiones se disipan y los esfuerzos efectivos en el suelo, sufren los cambios correspondientes. Bajo estas condiciones, no puede esperarse ninguna correlación entre la resistencia dinámica y la estática. En los suelos que drenan fácilmente, como las arenas medias y compactas, y en las arcillas firmes y duras, las resistencias dinámicas y estáticas, están más estrechamente relacionadas.
0 comentarios:
Publicar un comentario