UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

DÍA DE INGENIERÍA CIVIL 2006

Bogotá, D.C., 11 de octubre de 2006 

OPTIMIZACIÓN DE UN SISTEMA DE CIMENTACIÓNPLACA – PILOTES EN EL DEPÓSITO LACUSTRE DE BOGOTÁ

  

JORGE ENRIQUE DURÁN G.Ingeniero Civil, M.Sc.

Profesor e InvestigadorCentro de Estudios Geotécnicos

Escuela Colombiana de Ingeniería

OBJETIVOS Y ALCANCE (1)

• Plantear, analizar y optimizar una solución de cimentación placa – pilotes en el depósito lacustre de Bogotá, a través de la presentación de un caso histórico.

• Discutir los criterios usualmente empleados para seleccionar el tipo y la cantidad de pilotes del sistema.

• Presentar los criterios básicos que permiten desarrollar el análisis de la interacción placa – pilotes – suelo.

OBJETIVOS Y ALCANCE (2)

• Comparar entre sí varios esquemas placa – pilotes con longitud y cantidad diferentes de pilotes para estudiar la sensibilidad de los resultados a estas variables y, así, optimizar la solución.

• Comparar los sistemas placa – pilotes con las opciones de cimentación superficial de losa corrida y de cimentación profunda con pilotes largos de fricción.

• Proponer una modelación simplificada de las cargas y reacciones en la cimentación placa – pilotes para su diseño estructural.

ENTORNO

• Depósito de suelo lacustre muy grueso de suelos blandos y compresibles, con condiciones especialmente adversas.

• Experiencia y seguimiento debidamente documentados del edificio vecino construido diez años antes.

 • Exigencia de encontrar para el nuevo edificio una solución

de cimentación que, además de garantizar unos resultados muy satisfactorios sobre estabilidad y asentamientos, sincronizara éstos con los que le faltaban al edificio construido años atrás.

CASO HISTÓRICO HOTEL COSMOS 100

• Etapa I – Torre Cilíndrica:

Construcción: 1981 – 1982

• Etapa II – Torre Rectángulo–Trapezoidal:

Construcción: 1991 - 1992

 

PLANTAS GENERALESPLANTAS GENERALES

12,1 m

1,8 m

8,9 m

12 m

8 m

29,5

m

R4 m

R14 m

34 m

69 m

39,5

m

44 m 25 m

TORRE I – FACHADA SOBRE LA CALLE 100

TORRE II – FACHADA SOBRE LA CALLE 100

TORRES DE LAS ETAPAS I Y IIVISTA DESDE EL NOR – OCCIDENTE

CONDICIONES DEL SUELO

• Depósito lacustre de más de 100 metros de espesor

• Limos arcillosos, arcillas y arcillas limosas de baja consistencia y alta compresibilidad

 • Capas delgadas de arena limosa y turba, a 27-29m y 39-41m,

con un nivel piezométrico muy cercano a la superficie del terreno

 • Magnitud especialmente baja de los esfuerzos efectivos

verticales iniciales • Relación de sobreconsolidación muy baja, casi marginal, RSC =

1.01 – 1.16, desde 5 hasta 50 metros de profundidad.

VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES Y PARÁMETROS DEL SUELO CON LA PROFUNDIDAD

0 50 100 150 200

HUMEDAD NATURAL Y LIMITES (%)

Su(kg/cm²)

0 0.2 0.4 0.6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

40

50

45

35

30

20

25

15

0

10

5

OHMH

Limo oragánico ylimo arcilloso

CH Arcilla gris clara

CH - MH Arcilla limosaconsistenciamedia a blanda

consistencia media

Consistencia media

Con capas delgadas de turba y arena limosa

+ Pt - SM

Con capas delgadas de turba y arena limosa

+ Pt - SM

+ Pt Con capas delgadas de turbaConsistencia firme

DescripciónUSCS4

ESFUERZOS GEOSTATICOS Y DE PRECONSOLIDACION

(t/m²)20

'p'vo

14121086 201816

NF

NP

HOTEL COSMOS 100 – ETAPA I – TORRE CILÍNDRICA

• Diez pisos y un sótano.

• Sótano: dodecágono circunscrito en circunferencia de 34m de diámetro.

 • Pisos 1º a 10º. Diámetro de 28m, con un vacío central de 8m de

diámetro.

 • Cimentación de losa corrida aligerada de 1.5m de espesor a

una profundidad, Df, de 5m.

 • Construida entre mediados de 1981 y mediados de 1982.

TORRE I – FACHADA SOBRE LA CALLE 100

apro

xim

adam

ente

30

m

34 m

10 m 8 m 10 m

28 m

3,5 m

1,5 m

ESTRUCTURA Y CIMENTACIÓN ADOPTADA

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN SELECCIONADA

• Peso total del edificio, t: 8850• Tipo de cimentación: Losa corrida• Profundidad de fundación, Df, m 5.0• Área de cimentación, Af, m2 940• Presión promedio de contacto, t/m2 9.4• Presión neta promedio de contacto, t/m2 2.0• Factor de Seguridad, F.S. con excavación vecina de

De.v. =0 2.2=3m 1.7=5m 1.3

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN SELECCIONADA (2)

• Pronóstico de asentamientos: Elástico, cm 6• Por consolidación, cm 45• Desarrollo en tiempo, t = 5 años: 9 cm

20 años: 18 cm

48 años: 27 cm

100 años: 36 cm

>150 años: 45 cm

COMPORTAMIENTO EN 22 AÑOS

• Asentamiento elástico:

pronosticado 6cm

observado 10cm

 • Asentamiento total por consolidación:

pronosticado 45cm

observado hasta 2003: 37cm

extrapolado por método Asaoka: 46cm

PRONÓSTICO DE ASENTAMIENTOS Vs ASENTAMIENTOS OBSERVADOS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070 2075 2080 2085

Tiempo (años)

As

en

tam

ien

to (

cm

)

Asentamientos Observados

ExtrapolaciónJulio

Pronóstico = St = Sd + Scp = 6 + 45 = 51 cm

Extrapoloción por el método Asaoka de losAsentamientos observados

Pronóstico de Asentamientos realizado en

COMPORTAMIENTO EN 22 AÑOS (2)

• Los asentamientos por consolidación se están desarrollando aproximadamente cuatro veces más rápido que lo pronosticado antes de la construcción.

• Su estructura y sus elementos arquitectónicos se han comportado satisfactoriamente.

• Las áreas livianas de un piso, perimetrales a la torre, han requerido reparaciones, demoliciones y reconstrucción de muros divisorios y acabados arquitectónicos en las zonas de conexión.

HOTEL COSMOS 100 – TORRE DE LA

ETAPA II

• Diez pisos y un sótano.

• Pisos típicos: de 540m² de área global y un vacío de 100m².

 • Cimentación: se estudiaron soluciones de losa corrida sin

pilotes complementarios, sistemas placa – pilotes y cimentación profunda con pilotes largos de fricción.

 • Construida entre mediados de 1991 y mediados de 1992.

TORRE II – FACHADA SOBRE LA CALLE 100

ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA CON CIMENTACIÓN DE LOSA CORRIDA

6 m

29,5 m x ancho variable

3 m

1,5 m

apro

xim

adam

ente

30

m

7 m

3,25 m

9 m

3,25 m

7 m

29,5 m

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA OPCIÓN DE CIMENTACIÓN DE LOSA

CORRIDA

• Peso total del edificio, t: 6850

• Tipo de cimentación: Losa corrida

• Profundidad de fundación, Df, m 4.5

• Área de cimentación, Af, m² 593

• Presión promedio de contacto, t/m² 11.5

• Presión neta promedio de contacto, t/m² 4.7

• Factor de Seguridad, F.S. con excavación vecina de

De.v. =0 1.6

=2m 1.4

=4m 1.1

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA OPCIÓN DE CIMENTACIÓN DE LOSA

CORRIDA (2)

•Pronóstico de asentamientos:

Elástico, cm 15

Por consolidación, cm 105

 

 

CONCLUSIÓN

 

La opción de cimentación de losa corrida sin complemento de pilotes fue considerada TOTALMENTE INACEPTABLE por:

Escaso margen de seguridad

Muy altos asentamientos esperados

ESQUEMAS PLANTEADOS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES

SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES

CRITERIO GENERAL

• Se genera un sistema placa – pilotes siempre y cuando la sumatoria de las capacidades últimas de los pilotes sea menor que el peso total del edificio.

CRITERIOS USUALMENTE EMPLEADOS

• El número de pilotes será tal que, trabajando a la falla, tomen el 100% del peso muerto del edificio, o

 • El número de pilotes será tal que los pilotes, trabajando a la falla,

tomen la carga no compensada del edificio, o • El número de pilotes será tal que los pilotes tomen la carga no

compensada del edificio con un margen de seguridad de 1.5 a 2.0.

CIMENTACIÓN PLACA – PILOTESCASO HISTÓRICO – TORRE 2 HOTEL

COSMOS 100 

CASOS PLANTEADOS

• Longitud de los pilotes, Lp, m: 10, 20 y 30

 • Fracción de la carga no compensada del

edificio tomada por los pilotes trabajando

a la falla: 0.5 , 1.0, 1.5, 2.0

INTERROGANTES POR RESOLVER

Tanto para corto como para largo plazo:

  • La capacidad utilizada de los pilotes

• La repartición de la carga del edificio entre la placa y los pilotes

 • El factor de seguridad de la cimentación

 • Los asentamientos resultantes que expliquen y, a su vez, sean

compatibles con las transferencias de carga encontradas

HERRAMIENTAS

• Mecanismo esfuerzo cortante – desplazamiento relativo pilote – suelo para la carga tomada por fricción

• Mecanismo esfuerzo – deformación para la carga tomada por la punta del pilote

 • Teoría de elasticidad para conocer el asentamiento elástico

dentro de la masa de suelo, por su deformación a volumen constante.

 • Método de León y Reséndiz (1979) de obtención de una

solución simplificada y aproximada a la solución rigurosa de Mindlin, para evaluar los esfuerzos inducidos por sistemas de cimentación placa – pilotes o de pilotes solamente, necesarios en la estimación de los asentamientos por consolidación.

CRITERIOS APLICADOS DE INTERACCIÓN

PILOTE – SUELO • Para que un punto del área perimetral de un pilote llegue a

desarrollar su fricción última o de falla solamente se requiere alcanzar un desplazamiento relativo de 5 a 8mm con respecto al suelo circundante, independientemente del diámetro y de la longitud del pilote.

• Para desarrollar la capacidad de falla por punta de un pilote pre–excavado y fundido in–situ en arcillas blandas se requiere una penetración de la punta dentro del suelo de un 15 al 20% del diámetro del pilote.

CRITERIOS DE DESPLAZAMIENTO Y DEFORMACIÓN PARA ALCANZAR LA FALLA POR FRICCIÓN Y POR PUNTA EN PILOTES

fu

5 - 8 (mm)

qpu

v

(15 - 20 %)Bpilote

Fric

ción

Lat

eral

del

Pilo

te

Cap

acid

ad d

e P

unta

del

Pilo

te

INTERACCIÓN PLACA – PILOTES – SUELO

Proceso de iteración o de aproximaciones sucesivas tanto para la condición de corto plazo como para la de largo plazo.

 • Hipótesis inicial sobre la capacidad utilizada por los pilotes

• Evaluación de la magnitud y variación con la profundidad de los asentamientos generados por el sistema de cargas aplicadas

 

• Verificación de la capacidad utilizada de los pilotes aplicando los criterios de interacción placa – pilotes y pilotes – suelo

 • Confirmación o ajuste de la hipótesis inicial sobre la capacidad

utilizada de los pilotes

 • Inicio de una nueva iteración

 • Convergencia de hipótesis y resultado.

INTERACCIÓN PLACA – PILOTES – SUELO (2)

ESQUEMA DE LA CIMENTACIÓN DESPUÉS DE OCURRIDOS LOS ASENTAMIENTOS

B

Ase

ntam

ient

o el

ástic

o de

0 a

1.5

B

Ase

ntam

ient

os to

tale

sa

larg

o pl

azo

0.5 B0.5 B

1.0 B1.0 B

1.5 B1.5 B

2.0 B2.0 B

2.5 B2.5 B

3.0 B3.0 B

3.5 B3.5 B

4.0 B4.0 B

Pro

fun

did

ad B

ajo

la

Cim

enta

ció

nP

rofu

nd

ida

d B

ajo

la

Cim

enta

ció

n

Sdsuelo / Sdplaca x 100, %Sdsuelo / Sdplaca x 100, %00 2020 4040 6060 8080 100100

VARIACIÓN VERTICAL DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO CON LA PROFUNDIDAD

CRITERIO DE TRANSFERENCIA DE CARGA PILOTE – SUELO

0 1

Sdplaca

Sdplaca - Acortamiento

Sdsuelo

elástico del pilote

8 m

m

S pilote - suelo

f/fu

CARGAS APLICADAS A UNA MASA DE SUELO POR UN SISTEMA PLACA – PILOTES

HOTEL COSMOS 100 - TORRE DE LA ETAPA IIEsfuerzos Verticales Netos Inducidos por la solución sistema placa - pliotes

Placa de 593 m² complementada con pilotes de L = 50 m, número variable de pilotes

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

-5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Esfuerzo Vertical Neto Inducido (t/m²)

25 pilotes 49 pilotes 36 pilotes Placa sin pilotes 16 pilotes Serie9

-- 16 pilotes a la falla toman 50% de la carga no compensada-- 25 pilotes a la falla toman 100% de la carga no compensada-- 36 pilotes a la falla toman 150% de la carga no compensada-- 49 pilotes a la falla toman 200% de la carga no compensada

16 pilotes25 pilotes36 pilotes

49 pilotes

0 pilotes

• FACTOR DE SEGURIDAD GLOBAL DEL SISTEMA

• FACTOR DE SEGURIDAD PARCIAL DE LA PLACA

• FACTOR DE SEGURIDAD COMO PILA EQUIVALENTE

ECUACIONES PARA EL CALCULO DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD

edificio

upilotesplacauplacaglobal W

QAFS

upilotesedificio

placauplacacaparcialpla QW

AFS

edificio

basepequpequperimpeqlentepilaequiva W

ASAFS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120Qui/ qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2F.S.F.S. global 1.6 1.8 2 2.1 2.3 1.8 2 2.2 2.3 1.8 2 2.2 2.4F.S. parc pl 1.6 2 2.6 3.3 4.6 2 2.9 4 5.6 2.1 2.9 4.4 9.7F.S. Pila eq -- 2.2 2.2 2.2 2.2 2.9 2.9 2.9 2.9 4 4 4 4

CASODESCRIP

RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO

DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (1)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120Qui / qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2t = 0 * Sd, cm 15 9 7 5 3 9 7 5 4 10 7 5 3 * Cap Util, % -- 90 90 83 75 96 95 90 90 97 97 97 90%Wedif/placa 100 81 62 49 37 80 59 40 24 79 57 39 23%Wedif/ptes 0 19 38 51 63 20 41 60 76 21 43 61 77

CASODESCRIP

RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO

DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13PILOTES * Bp, cm -- 30 30 30 30 30 50 50 50 40 50 50 50 * Lp, m -- 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 * Np -- 72 144 210 289 36 42 64 81 16 25 36 49 * Qui, t -- 20 20 20 20 40 71 71 71 94 120 120 120 Qui / qnA 0 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2t = Infinito * Scp, cm 105 81 70 62 60 55 23 20 20 43 18 15 15

* ST, cm 120 90 77 67 63 64 30 25 24 53 25 20 18

* Cap Util, % -- 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100%Wedif/placa 100 79 58 39 16 79 56 34 16 78 56 37 14%Wedif/ptes 0 21 42 61 84 21 44 66 84 22 44 63 86

CASODESCRIP

RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE INTERACCIÓN Y DE COMPORTAMIENTO

DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS DE CIMENTACIÓN PLACA - PILOTES (3)

VARIACIÓN DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO, Sd, Y DEL ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN,

Scp, CON LA LONGITUD Y LA CANTIDAD DE PILOTES DE LOS SISTEMAS PLACA PILOTES

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 10 20 30

Longitud de pilotes, Lp, m

Ase

nta

mie

nto

, S

d o

Scp

, c

m

Los % de las curvas indican el porcentaje de carga neta no compensada tomada por los pilotes a la falla

Scp

Sd

50%100%

150%

200%

50%

200%

100%150%

VARIACIÓN DEL PORCENTAJE DE LA CAPACIDAD UTILIZADA POR LOS PILOTES A CORTO Y A

LARGO PLAZO CON LA LONGITUD Y LA CANTIDAD DE PILOTES DE LOS SISTEMAS PLACA-PILOTES

70

80

90

100

110

0 10 20 30

Longitud de pilotes, Lp, m

Po

rce

nta

je d

e l

a c

ap

ac

ida

d ú

ltim

a u

tili

zad

a p

or

los

pil

ote

s a

co

rto

y a

la

rgo

pla

zo,

%

A largo plazo en todos los casos

A corto plazo

50%

100%

150%

200%

Los % de las curvas indican el porcentaje de carga neta no compensada tomada por los pilotes a la falla

RESULTADOS DE ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES

• Incrementos en el factor de seguridad global del sistema, parcial de la placa y como pila equivalente, de hasta 50%, 300% y 150% respectivamente.

• Capacidad utilizada de los pilotes: variable entre 75% y 100%, según la longitud y cantidad de pilotes y si es a corto o a largo plazo.

 • Reducción de los asentamientos elásticos o inmediatos, entre

un 40% y un 80%, según el % creciente de carga no compensada tomada por los pilotes.

 

• Reducción de los asentamientos por consolidación entre 24% y 85%, con mayores longitudes de pilotes y mayores % de carga no compensada tomada por los pilotes

• Reparticiones del peso del edificio entre la placa y los pilotes según la capacidad utilizada de los pilotes y su cantidad.

RESULTADOS DE ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES (2)

SISTEMAS DE CIMENTACIÓN PLACA – PILOTES

 CONCLUSIONES GENERALES

• Aplicación de criterios básicos y sencillos de interacción placa – pilotes – suelo.

• Metodología lógica y racional para estudiar la sensibilidad de los resultados con la variación en la longitud de los pilotes, en su cantidad y, por ende, en la fracción de carga no compensada que es tomada por los pilotes.

 • Posibilidad de optimizar la solución de cimentación placa –

pilotes para unas condiciones específicas del suelo y unas condiciones particulares de grado de compensación de un edificio por el alivio de excavación.

ALTERNATIVA DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE

FRICCIÓN: PLANTA Y PERFIL

OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS

Diámetro de Pilotes, Bp, cm 60

Longitud Efectiva de pilotes, Lp, m 40

Capacidad Última Individual del Pilote, Qui, t 230

Peso de la torre, Wedif, t 6800

Factor de eficiencia del grupo, ef: 0.75

Número de pilotes en el grupo, Np: 100

Elemento de transmisión de carga y amarre de pilotes:

Losa corrida

Número de filas: 10x10

Espaciamiento centro a centro entre pilotes, m 2.3 - 2.6

Factor de seguridad del grupo de pilotes, F.S. 2.5

Factor de seguridad como pila equivalente, F.S. p. eq. 5.3

Asentamiento inmediato, a corto plazo, Sd, cm 0.5

Asentamiento por consolidación a largo plazo, Scp, cm 10

OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS (2)

VARIACIÓN DEL ESFUERZO VERTICAL NETO INDUCIDO-ALTERNATIVAS DE CIMENTACIÓN: LOSA SIN PILOTES, SISTEMAS PLACA – PILOTES, Y SÓLO

PILOTES DE FRICCIÓN

OPCIÓN DE CIMENTACIÓN PROFUNDA CON PILOTES LARGOS DE FRICCIÓNCONCLUSIONES DEL ANÁLISIS

• Solución mucha más costosa que la más conveniente de las opciones de cimentación placa – pilotes

• Reducción significativa tanto de los asentamientos elásticos como de los asentamientos por consolidación

 • De presentarse el fenómeno de fricción negativa se reduciría

drásticamente el factor de seguridad

FENÓMENO DE FRICCIÓN NEGATIVA SOBRE LA CIMENTACIÓN PROFUNDA DE

PILOTES LARGOS DE FRICCIÓN

Fricción Negativa

Línea Neutra

Fricción Positiva

-1 0 1

F (-)

F (+)

0.5

Z

f/fu

RESUMEN DE ESQUEMAS DE CIMENTACIÓN PLANTEADOS Y

ANALIZADOS PLANTA Y PERFIL

COMPARACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE ALTERNATIVAS DE CIMENTACIÓN

• Cimentación de losa corrida es inaceptable.

• Cimentación seleccionada de placa - pilotes con 64 pilotes de 0.50m de diámetro y 20m de longitud produce un margen de seguridad aceptable (>2.5), asentamientos elásticos bajos (5cm), y asentamientos de consolidación a largo plazo del orden de 20 cm, muy similares a los 21cm que faltaban por presentarse en la torre de la Etapa I cuando se conectaran los dos edificios (sincronización)

 • Cimentación profunda con pilotes largos de fricción es muy

costosa comparada con la anterior, no sincroniza sus asentamientos esperados con los restantes de la torre de la Etapa I, y amenaza sobre ella el “fantasma” de la fricción negativa.

COMPORTAMIENTO OBSERVADO DE LA TORRE DE LA ETAPA II EN 12 AÑOS (1991 –

2003)• Asentamiento elástico realmente observado: 4cm• Asentamiento elástico pronosticado: 5cm

• Asentamiento por consolidación observado en 11 años: (1992 – 2003) 7cm(corresponden al 35% del total de 20cm pronosticados a muy largo plazo)

CONCLUSIÓNComportamiento muy satisfactorio y muy de acuerdo con los resultados del análisis de la solución seleccionada de cimentación placa – pilotes

DESARROLLO DE LOS ASENTAMIENTOS CON EL TIEMPO

40

50

60

ST torre II

Tiempo, t en años

Ase

nta

mie

nto

Pro

med

io,

S e

n c

m

ST torre cilindrica de la etapa I

SII-I Diferencial efectivo entre torresdesde 1992 hacia adelante

ST = 56 cm

ST = 24 cm

010 20 30 40 50 60 70 80 90

2041203120212011200119911981 207120612051

10

20

30

COMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN UNIFORME DE PILOTES CON LA

DISTRIBUCIÓN EN PEQUEÑOS GRUPOS DE PILOTES – PLANTAS Y PERFILES

OPTIMIZACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LOS PILOTES

• Comparación entre la distribución uniforme de pilotes bajo la placa y la distribución en pequeños grupos bajo las columnas

• Similitud del comportamiento global de la cimentación

 • Beneficios de la distribución en pequeños grupos de

pilotes para el trabajo a flexión y a cortante de la placa de cimentación

RELACIÓN ENTRE RIGIDEZ ESTRUCTURAL, PRESIÓN DE CONTACTO, ASENTAMIENTOS Y

MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE EN SUELOS ARCILLOSOS BLANDOS

Suelo arcilloso blando

Cargas

Cimentación completamente flexible

Presión de contacto contra el terreno, q, uniforme

Asentamientos, S, variables

Módulo de reacción de la subrasante, kv, variable

RELACIÓN ENTRE RIGIDEZ ESTRUCTURAL, PRESIÓN DE CONTACTO, ASENTAMIENTOS Y

MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE EN SUELOS ARCILLOSOS BLANDOS

Suelo arcilloso blando

Cargas

Cimentación y estructura de alta rigidez

Presión de contacto contra el terreno, q, variable

Asentamientos, S, uniformes

Módulo de reacción de la subrasante, kv, variable

MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN EN EL

SISTEMA PLACA - PILOTES

• El módulo de reacción de la subrasante, kv, es siempre variable bajo el área de la placa, siendo mucho mayor en la periferia que en la zona central.

• La carga tomada por los pilotes es un resultado conocido tanto para corto como para largo plazo, producto de los análisis descritos de interacción placa – pilotes – suelo. Independiente de la deformación misma que presente la losa corrida.

MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN - CORTO PLAZO

ColumnasP columnas

3.05Presión de Contacto q, t/m² 6.1

Mitad Central del Área

Módulo de reacción de la subrasante, kv, t/m³

60

120

64 t/ cada pilote

W placa

Placa

Pilotes

MODELACIÓN DE LAS CARGAS Y REACCIONES EN LA CIMENTACIÓN – LARGO PLAZO

ColumnasP columnas

2.6Presión de Contacto q, t/m² 5.2

Mitad Central del Área

Módulo de reacción de la subrasante, kv, t/m³

60

120

71 t/ cada pilote

W placa

Placa

Pilotes

EPILOGO

• Los sistemas de cimentación placa – pilotes representan una opción muy favorable, técnica y económicamente, con relación a los esquemas de losa corrida superficial o de cimentación profunda con pilotes largos de fricción.

• Con criterios básicos y metodologías simples se puede optimizar la solución de cimentación placa – pilotes en perfiles gruesos desfavorables de suelos blandos.

• Los sistemas de cimentación placa – pilotes están mejor preparados que las soluciones de placa corrida sin pilotes o que las soluciones de pilotes largos de fricción para sobrellevar satisfactoriamente los procesos tardíos de compresión secundaria y los procesos de subsidencia regional que ya se están dando y se acentuarán en el futuro en el depósito lacustre de Bogotá

RECOMENDACIÓN GENERAL

Se recomienda documentar otros casos de sistemas de cimentación placa – pilotes construidos en Bogotá, donde se cuente con:

• Avalúos confiables de cargas aplicadas por la edificación

• Resultados de ensayos de carga sobre pilotes representativos

• Resultado del monitoreo de pilotes con el tiempo para establecer los procesos de transferencia de carga

• Seguimiento en el tiempo de los asentamientos de la edificación

TORRES DE LAS ETAPAS I Y IIVISTA DESDE EL NOR – OCCIDENTE