Influencia de la rigidez a la flexión del pilote sobre las curvas P-Y de suelos arenosos

Abstract

The laterally loaded pile problem involves a fourth order differential equation, where a complex relationship between the lateral deflections of the pile and the reactions generated by the surrounding soil take place. A common method of solution for this problem is by using numerical methods like the finite difference technique, where the soil reactions are modeled using springs with non-linear constitutive relationships denominated p-y curves. Conventional Geotechnical practice usually use empirical p-y curves published in the literature. In all these empirical p-y curves, the soil reaction is related to the soil properties, stress levels, and the pile width. In other words, according to these p-y curves the soil reactions are not dependant on pile properties like pile cross sectional shape and flexural stiffness (EI). The flexural stiffness (EI) affects directly the deflected shape of the pile and the shape and extension of the failure zone of the soil around the pile. The principal objective of this thesis is to evaluate the influence of the pile flexural stiffness on the reactions that are generated on the soil. Specifically, an analytical study of the influence of the pile flexural stiffness on the reactions that are generated on the soil using the SWM software base con the Strain Wedge model was carried out. A parametric study and also an analysis of 3 lateral load test of the Hampton, Virginia case history were carried. In both components of this thesis only sandy soils without cohesion were considered. The results of this study demonstrate that the pile flexural stiffness is an important pile property that influences the soil reactions. It was found that the pile flexural stiffness influence mainly the reactions generated in medium dense to dense sandy soils.

El problema de pilotes bajo carga lateral envuelve una ecuación diferencial de cuarto orden donde entra en juego una compleja relación entre las deformaciones laterales del pilote y las reacciones generadas por el suelo. Este problema suele resolverse mediante métodos numéricos como el de diferencias finitas donde las reacciones del suelo se modelan mediante resortes con una relación constitutiva no lineal denominada curvas p-y. La practica geotécnica convencional actual usualmente utiliza curvas p-y de la literatura. En todas estas curvas p-y empíricas la reacción del suelo está relacionada a las propiedades del suelo, el nivel de esfuerzos y el ancho del pilote. Es decir, las reacciones del suelo según estas curvas p-y no dependen de propiedades del pilote como la forma de su sección transversal o su rigidez a la flexión (EI). La rigidez a la flexión (EI) influye en la forma de la deformada del pilote y en la forma y extensión de la zona de falla del suelo que rodea el pilote. Esta tesis tiene como objetivo evaluar la influencia de la rigidez a la flexión del pilote en las reacciones que se generan en el suelo. Específicamente se realizó un estudio analítico de la influencia de la rigidez a la flexión en las reacciones generadas en el suelo utilizando el programa SWM que se basa en el método de la cuña de deformación. Se realizó un estudio paramétrico y también se analizaron 3 pruebas de carga lateral de un caso histórico de Hampton, Virginia. En ambos componentes de esta tesis solo se consideró el caso de suelos arenosos sin cohesión. Los resultados de este estudio demuestran que la rigidez a la flexión del pilote es una propiedad importante que influye en las reacciones del suelo. Se encontró que la rigidez a la flexión del pilote influye mayormente en las reacciones generadas en suelos arenosos de estado medio denso a denso.