Cimentaciones especiales

Cimentaciones
- Ingeniería
“m
ClVll
CIMENTACIONES
ESPECIALES
G. Auvinet y J.F. Rodrigucz
Inshtuto de Ingenreria. UNAM
Se presrrrtcr MII pmoramn resumido de lus míltiples contribuciones de la ingeniería rne.uicana crl problema
de ltr cirnentacicírl de edi$cios er? suelos blandos como los de la ZOF~ lacustre de la cuencu de México. Se
pone C;nfirsis en los sistemas especiales que jkeron desarrollados para este ,fin. Se requisan asimismo las
corltribuciones más recientes al tema 1; erz particular; los resultados de algunas de 1~s investignc.iones
rea/iradas después de los sismos de 198.5.
E
n pocos campos los ingenieros’ mexicanos
han mostrado tanta imagina-
resultaban directamente aplicables a las condiciones geotécnicas excepcionalmente di-
seños y de las soluciones adop
tadas fueron sin duda los sismos. Las lecciones más duras,
ción, creatividad y audacia
como en el diseño y la construcción de cimentaciones
para edificios construidos en la
fíciles del área. Tuvieron por
tanto que recurrir 0 la innovación. El camino no fue fácil y
pero también las más útiles, derivaron de los eventos sísmicos
y especialmente de los de
la naturaleza se encargó, en
múltiples ocasiones, de poner
en evidencia los errores de ra-
1985.
zona lacustre de la ciudad de
México.
Desde la fundación de la ciudad, entendieron que, en mu-
ciocinio, los factores olvidados; las hipótesis demasiado
optimistas o los ahorros mal
chos casos, las técnicas empleadas en otros países no
entendidos. Los jueces más severos de la calidad de los di-
INGENIERIA
En este trabaio, se presenta un
breve panorama de las contribuciones de numerosos investigadores, consultores y constructores a Ia ingeniería de
cimentaciones en la zona del
CIVIL 349 Mayo
1998
k L” _ l e vlr,,: _ , ,- íp.-.
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7
Mecánica
de Suelos
lago de la cuenca de México,
poniendo énfasis en los sistemas de cimentación especiales
que fueron propuestos para superar las dificultades específi-
b) Estados límites de servicio:
movimiento vertical medio,
asentamiento 0 emersión
con respecto al nivel del te-
cas de la zona lacustre. Se intenta asimismo establecer un
rreno circundante, inclinación media y deformación
diferencial.
balance del estado actual del
conocimiento en materia de diseño y construcción de cimentaciones seguidas de las inves-
Es necesario revisar la seguridad respecto a estos estados
baio carga estática a corto y
tigaciones realizadas después
de los sismos de 1985.
largo plaza, pero también
bajo condiciones accidentales
y, en particular, en condiciones sísmicas.
TIPOS
DE
CIMENTACIÓN
Debe reconocerse que, con
pacas excepciones, los diseños anteriores a 1985 ponían
Problemotica
Las cimentaciones de edificios
en la zona lacustre de la cuenca de México deben reunir
casi exclusivamente el énfasis
en el control de asentamientos y de emersiones en condi-
una serie de condiciones asociadas principalmente a la
existencia en el subsuelo de
ciones estáticas.
potentes estratos de arcilla altamente compresible, al proceso de consolidación regional
del subsuelo inducido por bom-
La preocupación por controlar estos movimientos llevó a
los diseñadores a usar muy
variados tipos de cimentación, desde las más tradicio-
beo, al agrietamiento que se
presenta con frecuencia en las
nales hasta diversas sistemas
especiales,
frecuentemente
arcillas y a los efectos de sitio
particularmente severos que
muy ingeniosos.
conducen a la amplificación de
las solicitaciones sísmicas que
afectan la cuenca de México.
Empleando
la
terminología
del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (1993), puede decirse que
las cimentaciones deben presentar una seguridad odecuoda respecto a múltiples estados
límites que pueden dividirse
como sigue:
a)
lago es capaz de inducir asentamientos totales del orden de
1 m y diferenciales de aproximadamente 50cm.
Se entiende por cimentaciones compensadas aquellas
en las que se busca reducir
el incremento neto de carga
aplicado al subsuelo por la
cimentación mediante excavación del terreno y construcción de un cajón desplantado a cierta profundidad
(Cuevas, 1936). Si el incremento neto de carga aplicado al suelo en la base del caión resulta positivo, nulo 0
negativa, la cimentación se
denomina “parcialmente
compensada”,
“campensada” o “sobrecompensada”,
respectivamente.
El uso de este tipa de cimentación está limitado por las
dificultades q ue se encuentran al realizar excavaciones
suficientemente
profundas,
Las soluciones tradicionalmente adoptadas para las cimentaciones de edificios en la ciudad de México van desde
incluyendo los problemas de
estabilidad de taludes a de
zapatas aisladas o corridas y
losas continuas para edificios
ademes de expansión por
descarga. Para que cumpla
con su función, es necesario
que el cajón de cimentación
de unos cuanto pisos, hasta pilotes de concreto hincados has-
sea totalmente estanco 0 que
se instale un sistema automá-
ta la capa dura para construc-
tico de achique permanente.
ciones pesadas.
Estados límites de fallo : flotación,
desplazamiento
plóstica local o general del
suelo baio la cimentación
y fallo estructural de pilotes, pilas u otros elementos
de la cimentación.
8
carga de únicamente 2t/mz
(20kPa) aplicada sobre un
área extensa de la zona del
INGENIERIA
Cmenfaciones
super r~croles
Su uso solamente es aceptable para construcciones ligeras y de poca extensión. Debe
tomarse en cuenta que una
CIVIL 349 Mayo 1998
En zonas de consolidación re
gional, los pilotes hincadas hasta la capa dura soportan grandes esfuerzas por fricción
Cimentaciones
T IPOS
TABM 1.
PRINCIPALES
DE
CIMENTACIONES ESPECIALES
Fusible en la
parte inferior
Tipo
Pilotes de fricción
X
Pilotes con punta penetrante
X
Pilotes P3
X
Pilotes
Fusible en la
parte superior
X
telescópicos
Pilotes de control
X
Pilotes de fricción negativa
X
Pilotes
entrelazados
negativa (Auvinet y Hanell,
1981).
En estos casos, generalmente,
el edificio presenta una emersión aparente respecto al terreno circundante, que puede
afectar las edificaciones vecinas. La losa de cimentación
deis de estar en contacto con
el suelo y la estructura puede
sufrir daños en caso de no haber sido diseñada para esta
condición. Además, los pilotes
pierden su confinamiento lateral en su parte superior y resultan vulnerables a las solicitaciones causadas por los
momentos de volteo y fuerzas
cortantes de origen sísmico.
CIMENTACIONES
ESPECIALES
Los sistemas especiales de cimentación fueron generalmente desarrollados con el abjetiVO principal de evitar tanto los
Ingeniería
Fivil -
X
X
asentamientos
excesivos
como
la emersión aparente asociada a la consolidación de la formación arcillosa superior. Algunos sistemas permiten
también el control de la carga
Sedesol, 1992). Éstos se han
diseñado para evitar la sobrecarga de los pilotes de punta
por fricción negativa, pero no
evitan la emersión.
transmitida a cada pilote.
Éstos se hincan dentro de la
TIPOS de cImentaclones
especiales
Los diferentes sistemas existentes tienen como principio
común la inclusión en los pilotes de un “fusible” que permite que la construcción se
adapte al hundimiento regional. La Tabla 1 muestra que
los principales sistemas se
pueden reagrupar de acuerdo con la posición del fusible (en la parte superior o
inferior del pilote o en ambas). El tipo de fusible es el
que caracteriza cada sistema particular.
A los sistemas anteriores deben agregarse los pilotes con
funda antifricción (Támez rt ~1,
INGENIERIA
formación arcillosa superior
dejando la punta a una distancia de varios metros arriba de
la capa dura. En este caso, el
fusible es el colchón de material compresible existente entre la punta de los pilotes y
dicha capa. En efecto, al desarrollarse la fricción negativa, la punta del pilote tiende
a penetrar en este estrato con
lo que se evita, por lo menos
en cierta medida, la emersión
aparente.
Debe establecerse una distinción clara (Fig 1; Auvinet y
Mendoza, 1987) entre los sistemas de cimentación basados principalmente en la capacidad
de
CIVIL 349 Mayo 1998
carga
de
los
9
Mecánica
de Suelos
pilotes de fricción (uso tradicional de los pilotes de fricción) y los que combinan un
de seguridad es amplio, el
comportamiento de los pilotes tiende a asemejarse al de
b) PIlote d e p u n t o penetron:e
cajón (que permite lograr
una compensación parcial)
con un número limitado de
pilotes de punta, con desarrollo de fricción negativa en
la parte superior, arriba de
1964) fue concebido para
aumentar la capacidad de
carga de pilotes de fricción
pilotes cuya función principal
es reforzar los estratos más
compresibles y reducir los
un nivel llamado “neutro” en
el que no existe desplazamiento relativo pilote-suelo
(Reséndiz y Auvinet, 1973,
con una contribución de la
punta pero acotando ésta última para evitar la emersión.
asentamientos
(cimentaciones compensadas con pilotes
de fricción; Zeevaert, 1956,
1962, 1973 y 1990).
a) TIPO 1
NAF2
7
En el primer caso (Tipo 1), los
pilotes deben diseñarse con
un factor de seguridad que
penetración en el estrato de
apoyo baio el efecto combinado de la carga y de la fric-
En el segundo caso (Tipo II),
los pilotes se encuentran
ción negativa. La punta puede ser de concreto reforzado
permita garantizar la estabilidad en condiciones estáticas y sísmicas. Si ec.te factor
permanentemente en condición de fluencio, es decir de
fallo.
(Reséndiz, 1964; Ellstein,
1980) o de acero (Reséndiz
et al, 1968). En este último
En Suecia, donde los pilotes de
fricción penetrantes fueron en
caso, es posible imponer un
límite más preciso a la capacidad de punta escogiendo
una sección con una carga
apariencia redescubiertos tardíamente, se les ha llamado
precisamente “creep piles”
(Hansbo, 1984). La estabilidad
del conjunto en condiciones estáticas y sísmicas debe quedar
w
ttttt
asegurada principalmente por
el suelo localizado baio el nivel de desplante del cajón de
tt
tt
cimentación.
tt
Han sido numerosas las propuestas para aumentar la eficiencia de pilotes de fricción
tt
tt
FP
tt
tt
t,t
Il CP
W=&+FP+í$+U
correcta del pilote.
c) PIlotes
d e contra:
Los pilotes llamados “de control” son pilotes de punta que
cuentan en su parte superior
con un dispositivo que permite controlar la carga recibida por el mismo y eventualmente descargarlo en su
totalidad para inducir movimientos correctivos en el
han mostrado las limitaciones
de este enfoque. Entre las contribuciones al mejoramiento
caso de edificios que presenten cierto desplomo. Con frecuencia se han instalado a
de los pilotes de fricción también deben mencionarse las
p o s t e r i o r i , durante la vida
útil de la estructura, con fines de recimentación (Gon-
investigaciones
realizadas
para el desarrollo de pilotes
Solum,
INGENIERIA
de fluencia determinada; sin
embargo, la flexibilidad de la
punta dificulta la colocación
recurriendo a secciones de diferentes formas (triangulares,
H, etc.). Las investigaciones
de Jaime y coautores (1991)
electrometálicos de alta adherencia, mediante tratamiento
electrosmótico (Tamez, 1964;
10
La punta presenta un diámetro inferior al resto del pilote
con obieto de favorecer la
sible que la cimentación presente una emersión aparente.
b) TIPO II
W+FZ=FP+C+C
Rico et al, comunicación
personal). En este caso, es po-
Este tipo de pilote (Reséndiz,
1966).
CIVIL 349 Mayo 1998
zález Flores, 1964,
Auvinet,
1989).
1981;
Los diferentes sistemas disponibles han sido revisados por
PIngeniería
Crnl“m
l
Cimentaciones
TABLA 2.- TIPOS
PRINCIPAL ES DE MECANISMOS
DE CONTROL PARA PILOTES.
Mecanismo
Referencia
Marco con cubos de madera
González
Flores,
1948;
Salazar
Resines,
1978
Tensores
metálicos
P. González, 1957, citado por Aguilar, 1990
C0squillo
metálico opresor con tope
Aguilar, 1960, citado por Agular, 1990
Marco de carga con gatos hidráulicos planos
W. Streu, 1963, cit. por J.J. Correa, 1980 y Aguilar 1990
Arena confinada en una cápsulal.
Creixell y J.J. Correa C., 1975, citado por Aguilar, 1990
Disipador de energía M. Aguirre, 1981;
D. Reséndiz, 1976
Sistema mecánico de autocontrol
MA.
Cuña móvil
P. Gira&,
Gatos hidráulicos comunicantes
F. Zamora Millòn,
Celda de fricción constante
E. Támez, 1988
Celda con dientes que permiten transmisión de tensiones
A. Rico A., 1991
Jiménez, 1980
1986, citado por Aguilar, 1991
citado por A. Rico A., 1991
Marco de carga con gatos de émbolo y
válvula de alivio automática
.
A, Pilatovsky, citado por J.J. Correa, 1980
varios autores (Martínez
Mier, 1975; Correa, 1980;
ej PIlotes
telescóprcos
conjunto de pilotes de fricción
convencionales ligados a la
Aguilar, 1990; Rico, 1991).
En la Tabla 2 se presenta una
lista de los sistemas usados o
Éstos tienen una sección tubular superior y una sección inferior constituida por un émbolo
subestructura (pilotes o), más
otro conjunto apoyado en la
capa dura (pilotes b) y desliga-
propuestos
que se apoya en la capa resistente [Correa, 1969). En lo sec-
dos de la cimentación. (Kg. 1)
ción tubular es posible colocar
un relleno de arena.
Esta disposición de los pilotes
Se ho mostrado (Correa,
1961) que, aún sin sistema de
control en la parte superior,
Cuondo éste alcanza cierta altura, se desarrolla un efecto de
orqueo que permite la transmi-
los pilotes que se deion penetrar libremente a través
de la losa de cimentación
sión de esfuerzos de la parte
superior 0 la inferior. Controlando la altura de arena es posible controlar lo capacidad de
por el peso de la estructura
además de que el colchón de
suelo entre la punta de los pilotes A y la capa dura y entre la
más
conocidos.
pueden contribuir en forma
muy significativa a reducir
los asentamientos, al movilizar una
importante
fricción negativa
atribuible
tanto
disminuye la magnitud de los esfuerzos inducidos en el suelo
cobeza de los pilotes B y la losa
de cimentación absorben los
enjutamientos de la formación
punta del pilote.
arcillosa
íj Pfloies
g) Pdotes con iunda onh/ricoón
enireiazados
superior.
a la consolidación natural
del estrato como a las presiones transmitidas por la
Las cimentaciones basadas en
pilotes entrelazados (Girault,
Son pilotes apoyados en la
capa dura y equipados con
construcción.
1964, 1980) constan de un
una funda metálico deformable
INGENIERIA
CIVIL 349 Mayo 1998
ll
Mecánica
de Suelos
que evita la transmisión de la
fricción negativa al pilote y
permite un meior aprovechamiento de la capacidad de
punta.
La funda está constituida por
tramos de acero alternados con
tramos de neopreno que fluyen
bajo carga.
TENDENCIAS ACTUALES
Las cimentaciones a base de pilotes de punta presentaron en
general un buen comportamiento; sin embargo, se detectaron casos de daños estructurales en la parte superior de
pilotes localizados en el perímetro de la estructura, por concentraciones de carga vertical debidas al momento de volteo y
a la fuerza de cortante al nivel
bezal y colapso del sistemas
de anclas. Lo anterior muestra la vulnerabilidad de algunos mecanismos de este tipo
ante solicitaciones sísmicas,
especialmente cuando no
han recibido un montenimiento adecuado.
de la cimentación en condiciones sísmicas.
Estas observaciones constitu-
crmentacrones durante
Sin lugar a dudas, el tipo de
nes en varias direcciones.
l o s sismos d e 1985
Aún cuando la gran mayoría
de las cimentaciones tuvieron
cimentación que más daños sufrió durante los sismos de
1985, fue el de compensación
combinado con pilotes de fric-
un comportamiento adecuado
durante los sismos de 1985, en
cierto número de casos se ma-
ción (Tipo II, Fig 1 ). El 13% de
todos los edificios de 5 a 15
niveles, prácticamente todos
nifestó la vulnerabilidad de algunos sistemas de cimentación
ante este tipo de solicitaciones,
sobre pilotes de fricción, experimentaron
asentamientos,
ComportamIento d e
especialmente cuando su diseño o estado de mantenimiento
no era el adecuado (Auvinet y
Mendoza, 1986).
Se observó el comportamiento
inadecuado de varias cimentaciones superficiales 0 parcialmente compensadas. El origen
de este comportamiento se
pudo relacionar con presiones
de contacto netas excesivas al
nivel de la losa en condiciones
estáticas, excentricidades de
carga, infiltraciones de agua en
el cajón 0 colapsos estructurales debidos a la búsqueda de
la compensación en detrimento del dimensionamiento de la
subestructura. Resultó por otra
parte evidente que la compensación no es una buena soiución para edificios esbeltos
sometidos a grandes momentos de volteo durante sismos
ya que conduce a equilibrios
inestables.
12
que van desde simples deformaciones hasta volteo del co-
INGENIERIA
desplomes y, en uno de ellos,
colapso total. En casi todos los
casos analizados, el problema
pudo atribuirse o un carga
neta excesiva en condiciones
estáticas al nivel de la losa del
cajón o a la insuficiencia de la
capacidad de carga del suelo al nivel de la misma losa
para absorber el momento
yeron un potente aliciente
para emprender investigacio-
INVESTIGACIONES
REAlIZADAS
DESPUÉS
DE 10s SISMOS DE 1985
Comportomien~o
de pilotes de fr’cc
clc cc
o-
El problema del comportamiento cíclico de pilotes y de la eventual degradación de la adherencia entre pilote y suelo ha sido
investigado mediante pruebas a
gran escala (Jaime -. :, 1990)
y ensayes de laboratorio
(Ovando, 1995).
Los experimentos a gran esco-
de volteo y la fuerza de cortante sísmicos.
la mostraron que los pilotes
fallan cuando la combinación
de carga sostenido más la car-
Algunas observaciones sugirieron además que la adherencia
ga cíclica rebasa la capacidad
de carga estótica durante más
pilote-suelo podía haber sufrido una reducción significativa
durante el sismo. Los problemas
de 10 ciclos. Cuando la carga
total rebasa en más de 2040
esta última capacidad, la capacidad de carga estática su-
encontrados en una cimentación a base de pilotes entrelazados tuvieron una explicación
similar.
fre una disminución del orden
de 50%.
En varios casos los mecanis-
de corte directo de la interfase
mos de control de las cimentaciones equipadas con este
suelo-concreto, ponen también
En el laboratorio, las pruebas
sistema sufrieron daños de di-
en evidencia una reducción de
la adherencia estática después
verso
de aplicar cargas cíclicas. Ade-
grado
CIVIL 349 Mayo 1998
de
gravedad
Ingeniería
Cimentaciones ‘P-m
Cm11
más, los primeros resultados no
permitieron detectar aumentos
en la adherencia por efecto de
la velocidad de aplicación de
carga que pudieran compensar
lo anterior.
Existen por tanto evidencias de
que,-durante sismos, los pilotes que lleguen 0 encontrarse
sometidos a una carga total (et
tática más cíclica) superiora su
resistencia estática (en esta cotegoría están obviamente todos
los pilotes de tipo II, puesto que
ya están fallando en condiciones estáticas) pueden perder
una parte significativa de su capacidad de carga. Este fenómeno debe evidentemente ser tomado muy en cuenta en los
diseños.
Interaccrón
dmámlca
suelo-estructura
Los efectos principales de la interacción suelo estructura para
cimentaciones compensadas
han sido identificadas y evaluadas por Reséndiz y Rosset
(1987).
Se mostró que tanto los efectos cinemáticos como inerciales son importantes para
estructuras esbeltas. Los aspectos cinemáticos incluyen
un efecto de promedio de los
movimientos traslacionales y
la existencia de componentes
rotacíonales. El efecto princi-
pal de la interacción inercia1
es el aumento de periodo natural efectivo del sistema estructura-cimentación y un cambio en el amortiguamiento
efectivo (generalmente un incremento). La profundidad de
empotramiento contribuye con
frecuencia a reducir la respuesta sísmica. Lo anterior fue confirmado por Romo (1992)
quien, usando una formulación
en términos de elementos finitos, mostró que las aceleraciones al nivel del terreno dentro
de la estructura disminuyen
considerablemente si la cimentación es profunda y rígida.
Los trabaios
del mismo autor
Modelado del
comporfamfento reológrco
de prlotes de fncoón
Se han dado pasos importantes hacia el modelado del
comportamiento de pilotes de
fricción. Se ha desarrollado
en particular un modelo reológico de interfase pilote-suelo utilizando las unidades reológicas básicas: resortes,
amortiguadores y masas deslizantes.
Este modelo (Rojas y Valle,
1997) ha podido ser introducido dentro de una formulación
general de elementos de frontera para el caso de pilotes su@tos a carga axial. De la comparación de resultados teóricos y
experimentales se concluye que
el modelo es capaz de reproducir los aspectos más importantes del comportamiento cargadesplazamiento de los pilotes de
fricción hincados en suelos arcillosos y sujetos 0 cargas estáticas y cíclicas.
Gmentacroo profundo erI estudio
INGENIERIA
CIVIL 349 Mayo 1998
13
Mecánica
de Suelos
han sido asimismo útiles para
dominio en el cual el compor-
Meloras
evaluar el efecto del tipo de cimentación sobre la respuesta
tamiento de la cimentación es
de control
adecuado.
sísmica.
Se mostró que la presencia de
El momento de volteo M puede descomponerse en una
Se han hecho propuestas para
mejorar el diseño de los mecanismos usados para pilotes
pilotes de fricción flexibles no
modifica significativamente el
espectro de respuesta respec-
fuerza normal N y una excentricidad de carga e. Se pudo
establecer que para cimenta-
de control. Una de las propuestos (Aguilor y Rojos, 1990) se
enfoca 0 evitar la excentrici-
to 0 una cimentación superficiol y que, por lo contrario, la
existencia de un cajón rígido
modifica
significativamente
ciones donde N/Bc < 2.5 y
con un factor de seguridad
mayor de 2 baio una cargo
vertical centrada, el efecto de
dad de fuerzas en el sistema
anclas-pilotes recurriendo a un
nuevo tipo de anclas que permite evitar el volteo del cabe-
este espectro, especialmente
para las frecuencias más altas.
las fuerzas de inercia puede
despreciarse. Por lo contrario,
zal. Además, se introducen
modificaciones que permiten
Copocldod de carga y deiormo-
para cimentaciones con factor
de seguridad más baio, estas
fuerzas conducen a una re-
la transmisión de tensiones al
pilote.
clones permanenfes d e cimentataclones
sometIdos
o sIsmos
El problema de la capacidad
de carga de cimentaciones sometidas a cargas excéntricas
e inclinadas asociadas a sismos ha sido reexaminodo
(Auvinet et al, 1996) utilizando la teoría del fluio plástico.
Los parámetros de carga N
(fuerza vertical), T (fuerza de
cortante), M (momento de volteo) y Fx (fuerza de inercia en
la masa de suelo potencialmente deslizante) se consideran como parámetros independientes que actúan sobre la
cimentación. Se busca el mecanismo cinemáticamente admisible que conduce al mejor
límite inferior de la capacidad
de carga. Los resultados se expresan en forma normalizada:
i
14
a l o s sIstemas
ducción drástica de la capacidad de carga. Este enfoque
permitió mostrar por otra
lnstrumenfocion de
cimentaciones
parte que el criterio de
Meyerhof para cargas excéntricas, que consiste en considerar un ancho de cimenta-
Paro consolidar
los conocimientos teóricos 0 experimentales logrados a peque-
ción reducido igual a B - 2e,
no queda siempre del lado
ña escala, es indispensable
recurrir 0 la instrumentación
de la seguridad.
de prototipos. En este aspecto, las observaciones
en curso de una cimentación de
Dlseño
de prlotes de control
puente sobre cimentación
compensada con pilotes de
fricción resultan muy prome-
Los pilotes de control fueron
diseñados principalmente
para evitar asentamientos y
tedoras.
(Mendoza,
1996).
Los primeros resultados, que
ponen en evidencio cierto
emersiones en condiciones estáticas. El problema del com-
transferencia de cargo desde los pilotes de fricción a
la losa del cajón en condi-
sísmico
portamiento de este tipo de pilotes en condiciones sísmicas
ha sido analizado a raíz de
ciones sísmicas, parecen
confirmar lo comentodo on-
los sismos de 1985 (Tamez,
1986).
teriormente.
Se definieron las condiciones
0 cumplir para lograr un fun-
Conirabrlldad
de
crmentacrones
donde 6 es el ancho de la cimentación y c es la resistencia
al corte no drenada.
cionamiento balanceado de
los pilotes, en particular respecto 0 su separación mínima.
Con base en lo anterior, se
En muchos ámbitos de la ingeniería (plataformas marinas, plantas nucleares, etc.)
El problema consiste en determinar, en el espacio de las
pudo definir una secuencia a
seguir para llegara un diseño
los análisis de confiobilidod
están tomondo cada vez más
variables normalizadas, el
satisfactorio.
relevancia.
INGENIERIA
CIVIL 349 Mayo 1998
Ingeniería
’ ’ m
Cimentaciones p Cm11
En geotecnia, y en particular en el diseño y evaluación
COMPORTAMIENTO DE GRUPO
de la seguridad de cimentaciones, este enfoque puede
también ser muy útil. La idea
central consiste en tomar explícitamente en cuenta las incertidumbres respecto a la
magnitud de las cargas, a
los parámetros del suelo, e
inclusive a la validez de los
modelos en los que se basan
los diseños.
Si un sistema depende de un
vector de variables aleatorias, la confiabilidad será la
li Falla local en
condicione\ sí\mlca\
probabilidad de que el sistema se encuentre dentro del
dominio en el cual el conjunto de valores de estas variables conduce a un comportamiento
satisfactorio,
sin
que se rebase ningún estado límite.
Estudios de este tipo enfocados a cimentaciones (Auvinet
y Rossa, 1991) han mostrado que, en ciertas condiciones, las cimentaciones compensadas con o sin pilotes de
fricción pueden ser poco confiables para las condiciones
geotécnicas de la ciudad de
México. Un diseño orientado
a maximizor la confiabilidad
Edificio:
B=C=20m
DF= 5 m
Pilotes:
W = 1.6m
L=22m
Suelo:
y,,, = 1.3 t/m 7
c = 2.5 t/m ’
Cotfi;,i;nte sísmico
B .
1: Tipo 1
II: Tipo II
debe buscar que el diseño
quede tan aleiado como sea
posible de los estados límites,
para cubrir las incertidumbres existentes. Si se logra lo
anterior, el diseño se considera como “robusto”. Este
enfoque se ilustra en la Fig 2
donde se muestra que un di-
CONCLUSIONES
seño con pilotes de fricción
de tipo I , con factor de seguridad moderado, puede ser
trucción de cimentaciones en
suelos blandos han sido nume-
mas confiable que un diseño
de tipo ll tomando en cuenta
los múltiples estados límites a
respetar.
Las aportaciones de la ingeniería mexicana al diseño y cons-
rosas y valiosas.
La dinámica que llevó a superar muchas de las grandes
dificultades planteadas por
INGENIERIA
este problema, leios de haberse frenado, presenta actualmente una evolución acelerada que se manifiesta a
través de las múltiples investigaciones y contribuciones
tecnológicas que han surgido después de los sismos de
1985.
CIVIL 349 Mayo 1998
15
-.
Mecánica
de Suelos
REFERENCIAS
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