La existencia de espesores importantes de suelos blandos en superficie, la previsión de posibles socavaciones en cauces fluviales o en zonas costeras, la presencia de cavidades carsticas, etc. son algunas de las razones que pueden conducir a la elección de una cimentación profunda mediante pilotes, descartando la utilización de cimentación superficial mediante zapatas o losas. Se denomina pilote al elemento de cimentación que permite transmitir las cargas de la estructura hasta los estratos resistentes del terreno, cuando estos se encuentran a profundidades que hacen inviables técnica o económicamente la utilización de una cimentación convencional mediante zapatas o losas. Tiene forma de columna colocada en el interior del terreno de forma vertical o cuasi-vertical, recibiendo las cargas que le transmite la estructura mediante: pilar, encepado o losa, situados en la cabeza del mismo y transmitiéndolas al terreno por rozamiento a lo largo del fuste y/o compresión del pie apoyado en el estrato resistente profundo. Las cargas que recibe el pilote y que debe trasmitir a los estratos profundos del terreno, pueden ser de dos tipos: estáticas o dinámicas y entre estas últimas como más importantes, las debidas a la actuación del sismo. Existe numerosas publicaciones sobre la forma de proyectar y construir pilotes en zonas carentes de sismicidad apreciable, bien en forma de bibliografía, de normativa (Eurocódigo 7) o de recomendaciones (Guía de recomendaciones en obras de carretera, Recomendaciones para obras marítimas: ROM 0.5), pero existe muy poca bibliografía sobre el cálculo y la construcción de pilotes en zonas sísmicas y sobre todo en terrenos licuefactables. Este libro nace de la experiencia del autor como proyectista de numerosas obras de ingeniería civil, muchas de ellas sometidas a la actuación de terremotos, así como de su experiencia como profesor del ?Curso de Cálculo y Construcción de pilotes en zonas sísmicas?, del que ya se han impartido varias ediciones del mismo. El libro pretende en primer lugar hacer una revisión del Cálculo y Construcción de pilotes sometidos a cargas estáticas, que sirva de base para introducir al lector en el Proyecto y la Construcción de pilotes sometidos a acciones sísmicas, donde se incluyan los problemas específicos de las mismas, tales como: la interacción cinemática e inercial, los métodos de cálculo mediante curvas p-y, las impedancias complejas, los fenómenos de licuefacción y de ?lateral spreading? (movilidad cíclica o expansión lateral), etc., así como las recomendaciones de Proyecto y construcción de este tipo de estructuras de cimentación, sometidas a cargas de tipo estático y/o dinámico. Salvo en el primer capítulo dedicado a la Evolución histórica de las cimentaciones profundas, en los restantes se han incluido en cada uno de ellos un apartado de Preguntas de Control y una colección más o menos exhaustiva de Ejercicios resueltos. El primero con el objetivo de que el lector compruebe la asimilación de algunos conceptos teóricos. Los segundos a modo de aplicación práctica de los aspectos teóricos desarrollados. El contenido del libro contiene lo siguiente: Capítulo 1: Evolución histórica de las cimentaciones profundas. En este capítulo se realiza un recorrido histórico de la utilización de los pilotes, desde su primer uso en tiempos prehistóricos en la construcción de palafitos, siguiendo con la utilización de pilotes en la Edad Antigua por los fenicios, los griegos y los romanos. Posteriormente se hace referencia a la utilización de pilotes en la Edad Media, sobre todo en ciudades asentadas sobre terrenos blandos como Venecia o Ámsterdam. Finalmente se hace un repaso del uso de pilotes y sus criterios de utilización durante la Edad Moderna y las diferentes herramientas de hinca, finalizando con el empleo de pilotes en la Edad Contemporánea. El capítulo finaliza con apartado sobre la evolución histórica de los procedimientos constructivos. Capítulo 2: Tipología de las cimentaciones profundas. Este capítulo comienza con una descripción de la tipología de las cimentaciones profundas, centrándose a continuación en los pilotes y los grupos de pilotes, describiendo los distintos tipos, en función de: - Su forma de trabajo. - Su material constitutivo. - La forma de su sección transversal. - El procedimiento de ejecución. A continuación se describen las técnicas especiales de ejecución de pilotajes El capítulo también da unas reglas generales de elección del tipo de pilotes, dependiendo del terreno o de las características de la estructura. Por último finaliza con un glosario sobre la definición de la terminología utilizada en el proyecto y construcción de pilotajes. Capítulo 3. El reconocimiento del terreno. En este capítulo se incluyen los aspectos relativos a la Campaña de reconocimiento del terreno a realizar, definiendo el alcance de la misma en función del tipo de obra a realizar, así como las técnicas de reconocimiento, finalizando con la realización del Informe Geotécnico. Se describen las diferentes Técnicas de Reconocimiento del terreno: a) Métodos Directos b) Métodos indirectos Se finaliza el capítulo haciendo una descripción detallada de los elementos que deben constituir el Informe Geotécnico. Capítulo 4. Cálculo de pilotes sometidos a cargas estáticas. Se realiza una revisión exhaustiva de los métodos de cálculo de pilotes sometidos a acciones estáticas, considerando: - Los Estados Límites Últimos - Los Estados Límites de Servicio - Las características de la cimentación - Las características del terreno - Las acciones sobre el pilotaje - El cálculo de la carga de hundimiento de pilotes hormigonados in situ - El cálculo de la carga de hundimiento de pilotes prefabricados hincados - La resistencia al arranque - La resistencia horizontal - El efecto de grupo - Las pruebas de carga - Los coeficientes de seguridad - Los asientos de pilotes y grupos de pilotes, etc. - El cálculo de encepados (rígidos y flexibles) y Vigas de arriostramiento Capítulo 5. Ondas sísmicas. Tectónica de placas. Terremotos. En este capítulo se hace una introducción a las Ondas sísmicas y a la tectónica de placas, así como a los terremotos, como primer paso antes de acometer los métodos de cálculo de pilotes en zonas sísmicas. Se hace una recopilación de las ondas en un medio elástico. Se exponen los conceptos principales de la Tectónica de placas y de la teoría de la Deriva Continental. Se expone la Teoría del rebote Elástico. Y se finaliza con una serie de conceptos debidos a los terremotos: características de un terremoto, Intensidad de un terremoto, diferentes Magnitudes de un terremoto, energía de un terremoto, etc. Capítulo 6. Fallos sísmicos históricos en cimentaciones pilotadas. Se realiza una revisión de los fallos de pilotajes en el caso de los terremotos más importantes acaecidos, desde el terremoto de San Francisco (1905) hasta el terremoto de Japón (2011). Capítulo 7. Licuefacción. Movilidad cíclica. Entre los fenómenos más singulares en el caso de actuación de un terremoto se encuentra la Licuefacción y la Movilidad cíclica o Expansión lateral (?Lateral Spreading?). En este capítulo se describen ambos fenómenos y se da un procedimiento, para detectar el potencial de licuefacción de un emplazamiento. Se finaliza el capítulo recogiendo los diferentes métodos de tratamiento de los terrenos potencialmente licuefactables, tanto en el caso de obras nuevas, como en el de obras existentes. Capítulo 8. Cálculo de pilotes sometidos a cargas sísmicas. En este capítulo se describen, a la luz de la bibliografía actual los diferentes métodos existentes para el cálculo de pilotes sometidos a cargas sísmicas. Se recogen las rigideces estáticas y dinámicas de pilotes, introduciendo en este último caso el concepto de impedancia compleja de un pilote aislado. Se considera el efecto de grupo de pilotes sometidos a cargas dinámicas. Se estudian las formulaciones tipo Winkler, así como el método de Poulos para grupos de pilotes. Se introduce el cálculo no lineal de pilotes sometidos a cargas laterales (curvas p-y). Capítulo 9. Interacción Suelo-Estructura de Cimentaciones Superficiales y Profundas. Se comienza el capítulo con una descripción exhaustiva de los bordes a utilizar en los modelo de elementos finitos: Bordes rígidos, elásticos, viscosos, consistentes, con rigidez a cortante, etc. La variación del módulo de reacción horizontal kh con la profundidad. Se describen los modelos de suelo: elástico, plástico, tipo Winkler y tipo Winkler-Voigt indicando su utilización en cada caso. Se incluyen tablas de rigideces estáticas de cimentaciones superficiales y profundas. Se definen las rigideces dinámicas o impedancias dinámicas complejas de cimentaciones superficiales y profundas. Se finaliza con las ecuaciones del movimiento en un problema de Interacción Suelo-Estructura. Capítulo 10. Interacción cinemática e inercial. Curvas p-y. En este capítulo se introduce al lector a los conceptos de Interacción cinemática e inercial, con la consideración del análisis mediante subestructuras o del análisis directo. Se describen los efectos inerciales y cinemáticos de la Interacción Suelo-Estructura. Se incluye el método simplificado de Srbulov para el cálculo de la interacción cinemática e inercial y se incluyen ejemplos resueltos de cada caso. Capítulo 11. Cálculo de pilotes en terrenos licuefactables. Se describe los mecanismos de colapso de pilotes en terrenos licuefactables, tanto en el caso de pilotes aislados como en el de pilotes en grupo. Se distingue el caso de terrenos licuefactables horizontales de terrenos licuefactables inclinados con la consiguiente aparición del fenómeno de ?lateral spreading? (expansión lateral o flujo lateral licuado). Se describen los fenómenos de interacción inercial e interacción cinemática de pilotes en terrenos licuefactables sometidos a la acción del terremoto. Se realiza el análisis sísmico de pilotes solicitados por cargas laterales en terrenos licuefactables horizontales e inclinados, con y sin capa superior (corteza) no licuefactable. Se expone el cálculo de la respuesta inercial mediante análisis de curvas p-y en terrenos horizontales e inclinados con expansión lateral. Se introduce al lector en el cálculo mediante equilibrio límite de pilotes en terrenos licuefactables con expansión lateral sometidos a sismo. Se revisa la respuesta de pilotes flotantes y pilotes empotrados en roca. Se dan métodos para estimar la expansión lateral y las cargas de empuje correspondientes sobre los pilotes según diferentes códigos de diseño. Se incluyen numerosos ejemplos resueltos. Capítulo 12. Reglas de diseño de pilotes en zonas sísmicas. Se incluyen reglas de diseño para cimentaciones pilotadas de edificios según la NCSE-02 y para cimentaciones de puentes de acuerdo con la NCSP-07. Se recogen consideraciones generales a tener en cuenta para la cimentación de puentes y estructuras de edificación y las comprobaciones a realizar. Capítulo 13. Recomendaciones constructivas. En este capítulo se definen los trabajos preliminares a realizar en la construcción de cimentaciones pilotadas: Preparación de la plataforma de trabajo, montaje de equipos, replanteo del pilotaje, etc.). Se finaliza el capítulo con una descripción bastante completa de los procedimientos constructivos de los diferentes tipos de pilotes. Referencias Bibliográficas. Se incluye una relación exhaustiva de referencias bibliográficas utilizadas por el autor a lo largo de su vida profesional, durante la realización de su Tesis Doctoral ?Problemas de Interacción suelo-estructura en cimentaciones y muros de contención. Influencia de los fenómenos de despegue y deslizamiento? y en la preparación de esta obra, como consulta en relación con los temas tratados en los capítulos anteriores.
Los terremotos generan sobre las estructuras cargas accidentales poco frecuentes pero de una enorme intensidad, lo que obliga a concebirlas desde una filosofía distinta a la seguida con las cargas gravitatorias. De estas diferencias y de las estrategias existentes para proyectar edificios en zonas sísmicas se ocupa este libro. Se trata de un curso de iniciación que aborda con detalle los métodos de cálculo sísmico tradicionales y también los planteamientos más modernos basados en el balance de energía.
La existencia de espesores importantes de suelos blandos en superficie, la previsión de posibles socavaciones en cauces fluviales o en zonas costeras, la presencia de cavidades carsticas, etc. son algunas de las razones que pueden conducir a la elección de una cimentación profunda mediante pilotes, descartando la utilización de cimentación superficial mediante zapatas o losas. Se denomina pilote al elemento de cimentación que permite transmitir las cargas de la estructura hasta los estratos resistentes del terreno, cuando estos se encuentran a profundidades que hacen inviables técnica o económicamente la utilización de una cimentación convencional mediante zapatas o losas. Tiene forma de columna colocada en el interior del terreno de forma vertical o cuasi-vertical, recibiendo las cargas que le transmite la estructura mediante: pilar, encepado o losa, situados en la cabeza del mismo y transmitiéndolas al terreno por rozamiento a lo largo del fuste y/o compresión del pie apoyado en el estrato resistente profundo. Las cargas que recibe el pilote y que debe trasmitir a los estratos profundos del terreno, pueden ser de dos tipos: estáticas o dinámicas y entre estas últimas como más importantes, las debidas a la actuación del sismo. Existe numerosas publicaciones sobre la forma de proyectar y construir pilotes en zonas carentes de sismicidad apreciable, bien en forma de bibliografía, de normativa (Eurocódigo 7) o de recomendaciones (Guía de recomendaciones en obras de carretera, Recomendaciones para obras marítimas: ROM 0.5), pero existe muy poca bibliografía sobre el cálculo y la construcción de pilotes en zonas sísmicas y sobre todo en terrenos licuefactables. Este libro nace de la experiencia del autor como proyectista de numerosas obras de ingeniería civil, muchas de ellas sometidas a la actuación de terremotos, así como de su experiencia como profesor del ?Curso de Cálculo y Construcción de pilotes en zonas sísmicas?, del que ya se han impartido varias ediciones del mismo. El libro pretende en primer lugar hacer una revisión del Cálculo y Construcción de pilotes sometidos a cargas estáticas, que sirva de base para introducir al lector en el Proyecto y la Construcción de pilotes sometidos a acciones sísmicas, donde se incluyan los problemas específicos de las mismas, tales como: la interacción cinemática e inercial, los métodos de cálculo mediante curvas p-y, las impedancias complejas, los fenómenos de licuefacción y de ?lateral spreading? (movilidad cíclica o expansión lateral), etc., así como las recomendaciones de Proyecto y construcción de este tipo de estructuras de cimentación, sometidas a cargas de tipo estático y/o dinámico. Salvo en el primer capítulo dedicado a la Evolución histórica de las cimentaciones profundas, en los restantes se han incluido en cada uno de ellos un apartado de Preguntas de Control y una colección más o menos exhaustiva de Ejercicios resueltos. El primero con el objetivo de que el lector compruebe la asimilación de algunos conceptos teóricos. Los segundos a modo de aplicación práctica de los aspectos teóricos desarrollados. El contenido del libro contiene lo siguiente: Capítulo 1: Evolución histórica de las cimentaciones profundas. En este capítulo se realiza un recorrido histórico de la utilización de los pilotes, desde su primer uso en tiempos prehistóricos en la construcción de palafitos, siguiendo con la utilización de pilotes en la Edad Antigua por los fenicios, los griegos y los romanos. Posteriormente se hace referencia a la utilización de pilotes en la Edad Media, sobre todo en ciudades asentadas sobre terrenos blandos como Venecia o Ámsterdam. Finalmente se hace un repaso del uso de pilotes y sus criterios de utilización durante la Edad Moderna y las diferentes herramientas de hinca, finalizando con el empleo de pilotes en la Edad Contemporánea. El capítulo finaliza con apartado sobre la evolución histórica de los procedimientos constructivos. Capítulo 2: Tipología de las cimentaciones profundas. Este capítulo comienza con una descripción de la tipología de las cimentaciones profundas, centrándose a continuación en los pilotes y los grupos de pilotes, describiendo los distintos tipos, en función de: - Su forma de trabajo. - Su material constitutivo. - La forma de su sección transversal. - El procedimiento de ejecución. A continuación se describen las técnicas especiales de ejecución de pilotajes El capítulo también da unas reglas generales de elección del tipo de pilotes, dependiendo del terreno o de las características de la estructura. Por último finaliza con un glosario sobre la definición de la terminología utilizada en el proyecto y construcción de pilotajes. Capítulo 3. El reconocimiento del terreno. En este capítulo se incluyen los aspectos relativos a la Campaña de reconocimiento del terreno a realizar, definiendo el alcance de la misma en función del tipo de obra a realizar, así como las técnicas de reconocimiento, finalizando con la realización del Informe Geotécnico. Se describen las diferentes Técnicas de Reconocimiento del terreno: a) Métodos Directos b) Métodos indirectos Se finaliza el capítulo haciendo una descripción detallada de los elementos que deben constituir el Informe Geotécnico. Capítulo 4. Cálculo de pilotes sometidos a cargas estáticas. Se realiza una revisión exhaustiva de los métodos de cálculo de pilotes sometidos a acciones estáticas, considerando: - Los Estados Límites Últimos - Los Estados Límites de Servicio - Las características de la cimentación - Las características del terreno - Las acciones sobre el pilotaje - El cálculo de la carga de hundimiento de pilotes hormigonados in situ - El cálculo de la carga de hundimiento de pilotes prefabricados hincados - La resistencia al arranque - La resistencia horizontal - El efecto de grupo - Las pruebas de carga - Los coeficientes de seguridad - Los asientos de pilotes y grupos de pilotes, etc. - El cálculo de encepados (rígidos y flexibles) y Vigas de arriostramiento Capítulo 5. Ondas sísmicas. Tectónica de placas. Terremotos. En este capítulo se hace una introducción a las Ondas sísmicas y a la tectónica de placas, así como a los terremotos, como primer paso antes de acometer los métodos de cálculo de pilotes en zonas sísmicas. Se hace una recopilación de las ondas en un medio elástico. Se exponen los conceptos principales de la Tectónica de placas y de la teoría de la Deriva Continental. Se expone la Teoría del rebote Elástico. Y se finaliza con una serie de conceptos debidos a los terremotos: características de un terremoto, Intensidad de un terremoto, diferentes Magnitudes de un terremoto, energía de un terremoto, etc. Capítulo 6. Fallos sísmicos históricos en cimentaciones pilotadas. Se realiza una revisión de los fallos de pilotajes en el caso de los terremotos más importantes acaecidos, desde el terremoto de San Francisco (1905) hasta el terremoto de Japón (2011). Capítulo 7. Licuefacción. Movilidad cíclica. Entre los fenómenos más singulares en el caso de actuación de un terremoto se encuentra la Licuefacción y la Movilidad cíclica o Expansión lateral (?Lateral Spreading?). En este capítulo se describen ambos fenómenos y se da un procedimiento, para detectar el potencial de licuefacción de un emplazamiento. Se finaliza el capítulo recogiendo los diferentes métodos de tratamiento de los terrenos potencialmente licuefactables, tanto en el caso de obras nuevas, como en el de obras existentes. Capítulo 8. Cálculo de pilotes sometidos a cargas sísmicas. En este capítulo se describen, a la luz de la bibliografía actual los diferentes métodos existentes para el cálculo de pilotes sometidos a cargas sísmicas. Se recogen las rigideces estáticas y dinámicas de pilotes, introduciendo en este último caso el concepto de impedancia compleja de un pilote aislado. Se considera el efecto de grupo de pilotes sometidos a cargas dinámicas. Se estudian las formulaciones tipo Winkler, así como el método de Poulos para grupos de pilotes. Se introduce el cálculo no lineal de pilotes sometidos a cargas laterales (curvas p-y). Capítulo 9. Interacción Suelo-Estructura de Cimentaciones Superficiales y Profundas. Se comienza el capítulo con una descripción exhaustiva de los bordes a utilizar en los modelo de elementos finitos: Bordes rígidos, elásticos, viscosos, consistentes, con rigidez a cortante, etc. La variación del módulo de reacción horizontal kh con la profundidad. Se describen los modelos de suelo: elástico, plástico, tipo Winkler y tipo Winkler-Voigt indicando su utilización en cada caso. Se incluyen tablas de rigideces estáticas de cimentaciones superficiales y profundas. Se definen las rigideces dinámicas o impedancias dinámicas complejas de cimentaciones superficiales y profundas. Se finaliza con las ecuaciones del movimiento en un problema de Interacción Suelo-Estructura. Capítulo 10. Interacción cinemática e inercial. Curvas p-y. En este capítulo se introduce al lector a los conceptos de Interacción cinemática e inercial, con la consideración del análisis mediante subestructuras o del análisis directo. Se describen los efectos inerciales y cinemáticos de la Interacción Suelo-Estructura. Se incluye el método simplificado de Srbulov para el cálculo de la interacción cinemática e inercial y se incluyen ejemplos resueltos de cada caso. Capítulo 11. Cálculo de pilotes en terrenos licuefactables. Se describe los mecanismos de colapso de pilotes en terrenos licuefactables, tanto en el caso de pilotes aislados como en el de pilotes en grupo. Se distingue el caso de terrenos licuefactables horizontales de terrenos licuefactables inclinados con la consiguiente aparición del fenómeno de ?lateral spreading? (expansión lateral o flujo lateral licuado). Se describen los fenómenos de interacción inercial e interacción cinemática de pilotes en terrenos licuefactables sometidos a la acción del terremoto. Se realiza el análisis sísmico de pilotes solicitados por cargas laterales en terrenos licuefactables horizontales e inclinados, con y sin capa superior (corteza) no licuefactable. Se expone el cálculo de la respuesta inercial mediante análisis de curvas p-y en terrenos horizontales e inclinados con expansión lateral. Se introduce al lector en el cálculo mediante equilibrio límite de pilotes en terrenos licuefactables con expansión lateral sometidos a sismo. Se revisa la respuesta de pilotes flotantes y pilotes empotrados en roca. Se dan métodos para estimar la expansión lateral y las cargas de empuje correspondientes sobre los pilotes según diferentes códigos de diseño. Se incluyen numerosos ejemplos resueltos. Capítulo 12. Reglas de diseño de pilotes en zonas sísmicas. Se incluyen reglas de diseño para cimentaciones pilotadas de edificios según la NCSE-02 y para cimentaciones de puentes de acuerdo con la NCSP-07. Se recogen consideraciones generales a tener en cuenta para la cimentación de puentes y estructuras de edificación y las comprobaciones a realizar. Capítulo 13. Recomendaciones constructivas. En este capítulo se definen los trabajos preliminares a realizar en la construcción de cimentaciones pilotadas: Preparación de la plataforma de trabajo, montaje de equipos, replanteo del pilotaje, etc.). Se finaliza el capítulo con una descripción bastante completa de los procedimientos constructivos de los diferentes tipos de pilotes. Referencias Bibliográficas. Se incluye una relación exhaustiva de referencias bibliográficas utilizadas por el autor a lo largo de su vida profesional, durante la realización de su Tesis Doctoral ?Problemas de Interacción suelo-estructura en cimentaciones y muros de contención. Influencia de los fenómenos de despegue y deslizamiento? y en la preparación de esta obra, como consulta en relación con los temas tratados en los capítulos anteriores.
Los terremotos generan sobre las estructuras cargas accidentales poco frecuentes pero de una enorme intensidad, lo que obliga a concebirlas desde una filosofía distinta a la seguida con las cargas gravitatorias. De estas diferencias y de las estrategias existentes para proyectar edificios en zonas sísmicas se ocupa este libro. Se trata de un curso de iniciación que aborda con detalle los métodos de cálculo sísmico tradicionales y también los planteamientos más modernos basados en el balance de energía.