Análisis estructural¶
El pilote se analiza como pórtico espacial por elementos finitos, apoyado sobre base elástica. El solucionador es PyNite, una biblioteca de análisis matricial de estructuras.
El resultado de este análisis — momentos, cortantes y axiles a lo largo del fuste — es lo que alimenta el dimensionamiento.
El modelo¶
Discretización¶
El pilote se divide en nudos metro a metro, coincidiendo con la discretización del sondeo. No es casualidad: cada nudo necesita un resorte, y el resorte viene de la capa de suelo de ese metro.
Los nudos van de la cabeza a la punta, ordenados de arriba hacia abajo. El nudo de la cabeza recibe las cargas aplicadas.
Sección y material¶
Sección circular maciza:
El material se define por \(E_c\), el coeficiente de Poisson \(\nu\) (predeterminado 0,20) y un peso específico de 25 kN/m³, con
Apoyos elásticos¶
Cada nudo recibe resortes según la reacción del suelo:
| Dirección | Resorte | Cuándo |
|---|---|---|
| DX, DY | \(K_h\) | Siempre |
| DZ | \(K_v\) | Solo cuando se activan los resortes verticales |
La torsión (RZ) se bloquea para estabilizar el modelo — un pilote circular bajo carga transversal no tiene torsión significativa, y dejarla libre crearía un modo de cuerpo rígido.
Los nudos superficiales no reciben resorte
Los nudos a menos de 0,10 m de profundidad tienen el resorte anulado. El suelo en la superficie es el menos confinado y el más sujeto a erosión, excavación y variación estacional — contar con su reacción es un optimismo que la práctica no confirma.
Cota de cabeza por debajo del terreno¶
Cuando la cabeza del pilote está enterrada — descabezada por debajo del nivel del terreno, situación normal bajo un encepado —, el nudo de la cabeza tiene suelo alrededor y recibe el resorte correspondiente a su profundidad.
Cuando la cabeza está al nivel del terreno o por encima, queda libre. Es el caso del pilote con un tramo expuesto, que se comporta como un pilar empotrado en el suelo.
Una precaución de modelado
Los nudos se posicionan en la cota del sondeo, no a distancias medidas desde la cabeza del pilote. Parece un detalle, pero es lo que garantiza que el \(K_h\) de una profundidad se aplique en la profundidad correcta: posicionar los nudos desde la cabeza haría que el modelo se hundiera junto con el pilote, aplicando la rigidez de 3 m en la cota de 5 m y alargando la pieza modelada.
Pilotes inclinados¶
El SPX modela los pilotes inclinados con dos ángulos:
| Parámetro | Significado |
|---|---|
| Inclinación | Ángulo con la vertical |
| Azimut | Dirección de la inclinación en el plano horizontal |
La posición horizontal de cada nudo se obtiene proyectando la caída desde la cabeza:
La proyección se mide desde la cabeza del pilote, no desde el nivel del terreno — un pilote descabezado a 2 m solo empieza a apartarse de la vertical a partir de allí.
Inclinación individual
En un encepado, cada pilote puede recibir su propia inclinación y azimut. Es lo que permite armar disposiciones en abanico para resistir esfuerzos horizontales — el caso clásico del estribo de puente o de una estructura bajo empuje.
Análisis por eje¶
El análisis se realiza por eje — un modelo para X y otro para Y —, cada uno con el cortante y el momento de su dirección. Los dos resultados se combinan luego en el dimensionamiento, que trata la flexión como compuesta oblicua.
Esta separación es lo que permite usar un modelo plano a la vez, más estable numéricamente, sin perder la interacción biaxial en la verificación de la sección.
Resultados¶
Del análisis salen, a lo largo del fuste:
- Desplazamiento horizontal — el criterio de servicio más usado en pilotes con carga transversal.
- Momento flector — con su máximo generalmente a pocos metros de la superficie, y es el que dimensiona la armadura longitudinal.
- Esfuerzo cortante — dimensiona los estribos.
- Esfuerzo axil — decreciente con la profundidad, por la fricción movilizada.
Los gráficos son interactivos y pueden exportarse al informe.
Límites de validez¶
Rango de aplicación
- El modelo es elástico lineal. Ni el hormigón fisura ni el suelo plastifica. Para desplazamientos de servicio esto es aceptable; cerca de la rotura, no.
- La rigidez a flexión usa la sección bruta de hormigón. La NBR 6118 admite una reducción por fisuración en análisis de segundo orden, lo que haría mayores los desplazamientos y redistribuiría los momentos.
- Los resortes de Winkler no representan la interacción entre pilotes del mismo encepado. En un grupo con poca separación, la rigidez efectiva por pilote es menor que la calculada.
- La discretización de 1 m limita la resolución del momento máximo. En pilotes cortos o muy rígidos, el pico puede caer entre nudos.