Análisis del efecto de la rugosidad en el contacto roca-pilote sobre la resistencia por fuste de pilotes
- Autores: José Gregorio Gutiérrez
- Directores de la Tesis: Rafael Jiménez Rodríguez (dir. tes.), Svetlana Melentijevic (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Claudio Olalla Marañón (presid.), Jesús Gonzalez Galindo (secret.), Luis María García Castillo (voc.), Fernando Pardo de Santayana Carrillo (voc.), Mauro Muñiz Menéndez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Estructuras, Cimentaciones y Materiales por la Universidad Politécnica de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
El diseño de pilotes empotrados en roca tiene como objetivo principal transferir cargas estructurales a geomateriales más profundos y más resistentes. La estimación de la resistencia por fuste de este tipo de cimentación se realiza usualmente a través de las normativas o experiencias de cada país, o mediante el uso de correlaciones empíricas expresadas en función de la resistencia a compresión simple del material más débil (roca o pilote). No obstante, estas recomendaciones no consideran la influencia que otros aspectos importantes tienen sobre la resistencia por fuste de pilotes como, por ejemplo, la rugosidad en la interfaz roca-pilote. Trabajos y experiencias previas en campo sugieren que la rugosidad resultante durante la perforación de pilotes empotrados en roca es un factor que depende principalmente de la herramienta de perforación empleada, así como del tipo y resistencia de la roca. Esta tesis doctoral está enfocada en evaluar la influencia de la rugosidad en el contacto roca-pilote sobre la resistencia por fuste de pilotes empotrados en roca.
Para ello, en primer lugar, se ha analizado el efecto de la rugosidad en juntas de roca-hormigón a través de ensayos numéricos de corte directo en PFC2D bajo condición de borde de Carga Normal Constante (CNL) y Rigidez Normal Constante (CNS) y su validación con resultados experimentales de ensayos de corte directo en juntas de arenisca-hormigón y gneis-hormigón realizados por Gu et al. (2003) y Gutiérrez (2013), respectivamente. Los resultados demuestran que cuando los modelos numéricos realizados en PFC2D son calibrados apropiadamente a través de ensayos de compresión simple y ensayos de corte directo en juntas planas, éstos permiten modelar de manera adecuada el comportamiento al corte de juntas roca-hormigón, (i) bajo condición de borde CNL y CNS, (ii) en rocas con diferente resistencia, y (iii) con diferente nivel de rugosidad en la junta, y además, con buena correspondencia al comportamiento experimental obtenido por Gu et al. (2003) y Gutiérrez (2013). En segundo lugar, se ha evaluado el efecto de la rugosidad sobre la resistencia por fuste de pilotes empotrados en roca considerando diferente nivel de rugosidad en la interfaz roca-pilote. Para ello, se han elaborado (i) modelos numéricos empleando el Método de Elementos Discretos (MED) en PFC3D, (ii) modelos numéricos utilizando el Método de Elementos Finitos (MEF) en Abaqus, y (iii) ensayos de centrífuga con pilotes fabricados de aluminio e instrumentados empleando una de las últimas tecnologías como lo es la fibra óptica. Los resultados han sido comparados con las predicciones obtenidas con correlaciones empíricas propuestas por otros autores basadas en resultados de ensayos de carga. Los resultados obtenidos sugieren que los modelos numéricos y ensayos de centrífuga son adecuados para reproducir el comportamiento de pilotes empotrados en roca considerando la rugosidad de la interfaz roca-pilote. Además, los resultados sugieren que cuando se perforan rocas de baja a mediana resistencia con herramientas de perforación estándar, las paredes de la cavidad resultan relativamente lisas a menos que se incremente su rugosidad de forma artificial con herramientas especiales de perforación; y que el daño en las asperidades de la interfaz roca-pilote comienza a ser excesivo cuando se producen asientos en cabeza del pilote superiores a 1% del diámetro del pilote, especialmente para pilotes rugosos. Finalmente, los resultados obtenidos con los modelos numéricos y ensayos de centrífuga realizados en esta tesis doctoral, junto con una base de datos de ensayos de carga realizados por otros autores y compilados en esta investigación, han sido empleados para proponer un nuevo factor α_(RF,0.01D) para la estimación de la resistencia promedio por fuste de pilotes empotrados en roca considerando (i) un asiento en cabeza equivalente a 1% del diámetro del pilote, (ii) la rugosidad de la interfaz roca-pilote, y (iii) la resistencia a compresión simple del material intacto menos resistente (roca o pilote).
