Diseño Sismico De Pilas Y Pilotes

DISEÑO SÍSMICO DE PILAS CON PILOTES PRE-BARRENADOS INCLUYENDO LA
INTERACCIÓN SUELO- ESTRUCTURA
VINICIO A. SUAREZ CHACON*
MERVYN J. KOWALSKY†
En este trabajo se implementa el método de Diseño Directo Basado en Desplazamientos (DDBD) para el diseño por desempeño
de pilas con pilotes pre-barrenados con consideración de los efectos de interacción suelo estructura. Para alcanzar este objetivofue necesaria la formulación de un modelo estructural equivalente que permita estimar el desplazamiento de fluencia, la
demanda de ductilidad y el amortiguamiento viscoso equivalente en la respuesta en el plano y fuera del plano de pilas con pilotes
pre-barrenados embebidos en arcillas suaves y arenas. La utilización de este modelo es simple y se basa en la geometría de la
pila, propiedades delsuelo, parámetros de desempeño como: limites en desplazamiento, ductilidad o deformación unitaria y la
demanda sísmica en la forma de un espectro de desplazamiento elástico. Este trabajo incluye ejemplos de aplicación que
demuestran la aplicación del procedimiento.
Palabras clave: Interacción Suelo-Estructura; DDBD; Amortiguamiento Equivalente
Este documento ha sido traducido de su versiónoriginal en Ingles titulada: “Seismic Design of Drilled Shaft Bents including Soil
Structure Interaction”. Este documento ha sido aceptado para su publicación en el Journal of Earthquake Engineering”, Imperial
Collage Press.

1. Introducción
Las pilas con pilotes pre-barrenados son un tipo de subestructura en el cual los pilotes se extienden desde la
superestructura continuamente bajo el suelo.(Fig. 1). Estas estructuras son usualmente usadas para resistir las
fuerzas axiales y laterales producidas por cargas muertas, vivas, de viento, de sismo y de impacto, su respuesta
es altamente dependiente del fenómeno de interacción suelo-estructura.
En la práctica actual de diseño sísmico basado en fuerzas, el daño en las pilas es controlado por el uso
de un factor de reducción de respuestasísmica que está en función de la importancia del puente (AASHTO
2004). La reducción en fuerza es asumida igual a la demanda de ductilidad en el sistema de acuerdo a la regla de
iguales desplazamientos (Veletsos y Newmark 1960). Sin embargo, investigaciones recientes (Hutchison et al.
2004; Suárez 2005) demostraron que estas suposiciones no son generalmente aplicables para pilas con pilotespre-barrenados y que los efectos de interacción suelo-estructura, afectan la demanda de ductilidad y alteran la
respuesta.
Como alternativa, la aplicación del Diseño Directo Basado en Desplazamientos (DDBD) (Priestley
1993) para el diseño de pilas con pilotes pre-barrenados es propuesta en este documento. DDBD ha probado ser
eficaz para en diseño de pilas en fundaciones rígidas y puentes engeneral (Kowalsky et al. 1995; Dwairi 2005).
Esta investigación apunta a extender el DDBD para el diseño de pilas con pilotes considerando los efectos de la
interacción suelo-estructura, ejecutando dos tareas principales: (1) Desarrollo de un modelo para estimar la
demanda de ductilidad y (2) Desarrollo de un modelo para estimar el amortiguamiento viscoso equivalente en
un sistema suelo-columna enfunción de la ductilidad. La aplicación del método propuesto está restringida a
pilotes embebidos en suelo idealizado como un estrato uniforme de arena o arcilla suave, con suficiente longitud
embebida para minimizar el desplazamiento en la punta del pilote. Los suelos suaves han sido escogidos puesto
que efectos de la interacción suelo estructura, como la adición a la flexibilidad yamortiguamiento, son más
importantes en estos suelos al compararlos con pilas en suelo rígido o fundaciones rígidas.
Este método no toma en cuenta los efectos de sombra entre pilotes y sólo considera efectos de inercia.
Fuerzas cinéticas pueden originarse en la longitud embebida de los pilotes debido al paso de ondas sísmicas y no
son tomadas en cuenta. Adicionalmente, el procedimiento no considera...