Cap. 2 Resistencia de Pilotes Aislados

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

RESISTENCIA DE PILOTES AISLADOS

CURSO : GEOTECNIA II

DOCENTE : Ing. ROBERTO GONZALES YANA

INTEGRANTES : DAVILA CUBAS, Erika

LLICAN CENTURION, Arturo

MENDOZA RAMIREZ, Herman Yony

ROJAS VASQUEZ, Danea

TACILLA JUAREZ, Roberto

CICLO : IX

CAJAMARCA, Mayo del 2014

I

RESUMEN

La rotura global (tpica de cimentaciones superficiales) difcilmente se produce

en pilotes. Debido a su mayor esbeltez, la rotura en un pilote es por

punzonamiento. La rotura de un pilote se identifica en la curva carga-asiento.

Esta curva es de la misma forma que las curvas tensin-deformacin de

comportamiento de un material elastoplstico. Puede mostrar comportamiento

dctil y comportamiento frgil.

Segn Winterkorn y Fang, los tipos de rotura en pilotes pueden esquematizarse

como: terreno blando con base rocosa en su lmite inferior, terreno blando sobre

terreno medio o terreno medio sobre terreno duro, terreno homogneo con pilote

flotante y pilote a traccin.

El Tope Estructural de un pilote a traccin viene definido SLO por la armadura

Segn Terzaghi Se supone rotura global (zona en rotura activa y zona en rotura

pasiva) en el terreno bajo la punta del pilote y el terreno lateral acta en forma de

sobrecarga

El mecanismo de rotura por fuste est muy bien definido ya que tiene lugar en la

interfase pilote-terreno. Basta por tanto plantear la condicin de rotura, que en

este caso es la de Mohr-Coulomb

ABSTRACT

The overall strength ( typical of shallow foundations ) hardly occurs in piles. Due

to its more slender , the break in a pile is punching . The breakage of a pile is

identified in - seat load curve . This curve is the same as the stress-strain curves

of an elastoplastic behavior of the material . You can show ductile behavior and

brittle behavior .

According to Winterkorn and Fang , types of break in piles can be outlined as:

with soft bedrock at its lower limit field , soft ground on middle ground or middle

ground on tough terrain , homogeneous ground with floating pile and pile in

tension.

The Top of a pile Structural tension is ONLY defined by armor

According to Terzaghi overall rupture ( break area and active area in passive

break) in the soil under the pile tip and the lateral field is supposed acts as

overload

The ultimate shaft mechanism is well defined as it takes place in the pile - soil

interface. It is therefore sufficient to raise the failure condition , which in this case

is the Mohr-Coulomb

II

INDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN ....................................................................................................................................... I

ABSTRACT ....................................................................................................................................... I

INDICE DE CONTENIDOS ................................................................................................................ II

INDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... III

INDICE DE TABLAS ........................................................................................................................ III

INTRODUCCION ............................................................................................................................. 1

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 2

GENERAL .................................................................................................................................... 2

ESPECFICOS .............................................................................................................................. 2

CAPITULO II. RESISTENCIA DE PILOTES AISLADOS ......................................................................... 3

2.1 CARGA DE HUNDIMIENTO............................................................................................. 3

2.2 RESISTENCIA ESTRUCTURAL .......................................................................................... 5

2.2.1 TOPE ESTRUCTURAL .............................................................................................. 6

2.2.2 PILOTES A COMPRESIN ....................................................................................... 8

2.2.3 PILOTES A TRACCIN ........................................................................................... 10

2.2.4 DISEO POR CARGA AXIAL .................................................................................. 11

2.3 RESISTENCIA POR PUNTA. ........................................................................................... 13

2.3.1 Resistencia por punta en Arenas ......................................................................... 14

2.3.2 Resistencia por punta en suelo granular segn la norma NTE-CPI/77 ................ 16

2.3.3 Resistencia por punta en Gravas ......................................................................... 16

2.3.4 Resistencia por punta en arcillas ......................................................................... 17

2.3.5 Resistencia por punta en roca ............................................................................. 18

2.4 RESISTENCIA POR EL FUSTE EN TERRENOS GRANULARES .......................................... 19

2.4.1 Resistencia por fuste en arenas .......................................................................... 20

2.4.2 Resistencia por fuste en gravas ........................................................................... 21

2.5 RESISTENCIA DE PILOTES POR EL FUSTE EN SUELOS COHERENTES ............................ 22

2.5.1 Resistencia por fuste en arcillas .......................................................................... 23

2.5.2 Resistencia por fuste en rocas ............................................................................. 25

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 26

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................. 27

LINKOGRAFA ............................................................................................................................... 27

III

INDICE DE FIGURAS FIGURA 1. Esquema de distribucin de carga de un pilote .................................................. 4

FIGURA 2. Pilote a tensin .......................................................................................................... 12

FIGURA 3. Pilote a compresin ................................................................................................... 12

FIGURA 4. Resistencia penetrometro la resistencia del pilote ................................................... 16

FIGURA 5. Pilote sobre terreno blando no llegando a penetrar el terreno duro........................ 19

FIGURA 6. Resistencia por fuste en arenas ................................................................................. 21

FIGURA 9. Resistencia al corte sin drenaje (kp/cm2). Adherencia en funcin de la resistencia al

corte sin drenaje .......................................................................................................................... 24

FIGURA 10. Resistencia por fuste en arcillas ............................................................................... 24

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Tipo de madera para la construccin de pilotes ............................................................. 6

Tabla 2. Tope estructural de pilotes de hormign armado. Valores mximos de la resistencia

(Kp/cm2) y coeficientes reductores. .............................................................................................. 8

Tabla 3. Tipo de roca para la resistencia por la punta ................................................................ 18

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniera

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica

RESISTENCIA DE PILOTES AISLADOS-GEOTECNIA II

1

INTRODUCCION

Un pilote es un elemento constructivo utilizado para cimentaciones de obras, que

permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se

encuentre a una profundidad tal que hace inviable, tcnica o econmicamente, una

cimentacin ms convencional mediante zapata o losas.

Las cimentaciones profundas se emplean generalmente cuando los estratos de suelos

o de roca situados inmediatamente debajo de la estructura no son capaces de soportar

la carga.

Los pilotes transmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una

combinacin de rozamiento lateral y resistencia a la penetracin.

Histricamente, el hombre, ha utilizado la construccin con pilotes, yasea para

protegernos de los animales o de guerreros de otras tribus.

Uno de los ejemplos ms antiguos es la ciudad de Venecia, la cual est construida

sobre pilotes de madera en el delta pantanoso del rio Po.




2

OBJETIVOS

GENERAL

Conocer los conceptos bsicos acerca de Resistencia de Pilotes Aislados

ESPECFICOS

Explicar la resistencia estructural de pilotes aislados.

Dar a conocer la resistencia por la punta de pilotes aislados.

Determinar la importancia por fuste en suelos granulares

Entender los mecanismos de resistencia de pilotes por el fuste en suelos

coherentes.




3

CAPITULO II. RESISTENCIA DE PILOTES AISLADOS

2.1 CARGA DE HUNDIMIENTO

La rotura global (tpica de cimentaciones superficiales) difcilmente se produce

en pilotes. Debido a su mayor esbeltez, la rotura en un pilote es por

punzonamiento. La rotura de un pilote se identifica en la curva carga-asiento.

Esta curva es de la misma forma que las curvas tensin-deformacin de

comportamiento de un material elastoplstico. Puede mostrar comportamiento

dctil y comportamiento frgil.

Segn Winterkorn y Fang, los tipos de rotura en pilotes pueden esquematizarse

como:

a) Terreno blando con base rocosa en su lmite inferior. El pilote es de tipo

columna y prcticamente toda la carga se soporta por punta. El fuste es

despreciable y tambin la capacidad de confinamiento del suelo alrededor del

pilote. Si la carga es suficientemente grande en relacin a la esbeltez del

pilote, ste puede llegar a pandear. La rotura es de tipo completamente frgil.

b) Terreno blando sobre terreno medio o terreno medio sobre terreno duro. En

este caso tambin se puede tratar de pilote columna lo que si da lugar a una

rotura global del estrato de apoyo (mecanismo de Prandtl) entonces tambin

provocara una curva de rotura con comportamiento frgil.

c) Terreno homogneo con pilote flotante. A medida que un pilote flotante se va

introduciendo en el terreno, va comprimiendolo y la resistencia por fuste va

aumentando. Por tanto, la curva de rotura de un pilote flotante tiende a

mostrar endurecimiento.

d) Pilote a traccin. Un pilote flotante puede soportar cargas a traccin y la curva

de rotura que produce ser de tipo plstico perfecto.

Acciones y reacciones sobre un pilote

Sea un sistema de cargas, V, H, M general. En realidad el pilote aislado solo

puede soportar cargas verticales V y, aunque en menor magnitud e importancia,

cargas horizontales. La carga vertical V sobre un pilote se acaba comparando

con la carga de hundimiento del pilote Qh a travs de un factor de seguridad al

hundimiento.

Dicha carga de hundimiento se expresa como:

1. Primera definicin:

Qh = Qp + Qf




4

Donde Qp y Qf son respectivamente las cargas de hundimiento de la punta y del

fuste y se expresan como:

De estas dos componentes, la contribucin por fuste se ve afectada por el

sistema de ejecucin en mayor medida que la contribucin por punta.

2. Segunda definicin:

La resistencia caracterstica al hundimiento de un pilote aislado se

considerar dividida en dos partes:

Resistencia por punta y resistencia por fuste.

= La resistencia frente a la carga vertical que produce el hundimiento.

= La parte de la resistencia que se supone soportada por la punta.

= La parte de la resistencia que se supone soportada por el contacto

pilote-terreno en el fuste

FIGURA 1. Esquema de distribucin de carga de un pilote




5

Para estimar ambas componentes de la resistencia se supondr que son

proporcionales a las reas de contacto respectivas de acuerdo con las

expresiones:

=

=

Siendo

La resistencia unitaria por la punta.

El rea de la punta.

La resistencia unitaria por el fuste.

La longitud del pilote dentro del terreno.

El permetro de la seccin transversal del pilote.

La profundidad desde la parte superior del pilote en contacto con el

terreno.

2.2 RESISTENCIA ESTRUCTURAL

En la RESISTENCIA ESTRUCTURAL hay diversos factores que determinan la

resistencia de los pilotes aislados.

a. Factores Externos

Ssmica: los movimientos ssmicos influyen mucho a la resistencia de

los pilotes.

licuefaccin de suelos. Es ms probable que la licuefaccin ocurra en

suelos granulados sueltos saturados o moderadamente saturados con

un drenaje pobre, tales como arenas sedimentadas o arenas y gravas

que contienen vetas de sedimentos impermeables.

Nivel fretico.

b. Factores Internos

Clculo y proyeccin de la cimentacin.

Estabilidad.

c. Capacidad Estructural Del Pilote

Las cargas transmitidas a los pilotes en su cabeza inducen esfuerzo en

los mismos que pueden daar la estructura.




6

d. Calidad de los Materiales

La calidad de los materiales es debido al tipo de pilote con el que se va a

contar, dependiendo, en caso de pilotes de hormign o de metal, de cmo

esta pre-fabricado.

2.2.1 TOPE ESTRUCTURAL

El Tope Estructural es la mayor carga que aguanta un pilote sin

romperse.

Es el valor del clculo de la capacidad resistente del pilote,

comprobando que el esfuerzo axial no supere este tope

El tope estructural depende de: Tipo de material del pilote.

A. PILOTE DE MADERA:

Lo definimos como el producto de la seccin media del pilote (A) y la

carga unitaria mxima admisible que se asocia al material que constituye

el pilote

Tabla 1. Tipo de madera para la construccin de pilotes

B. PILOTE METLICO

El Profesor Jimnez Salas, en su libro Geotecnia y Cimientos II, propone una serie de expresiones que pueden resumirse de la siguiente forma:




7

Pilotes metlicos de perfil laminado

Pilotes metlicos tubulares y cajones de tablestacas

Tanto si los pilotes estn huecos como si se rellenan en seco de hormign e incluso se aaden armaduras metlicas en forma de redondos.

C. TOPE ESTRUCTURAL DE UN PILOTE DE HORMIGN ARMADO

De forma anloga a lo expuesto para el tope estructural de un pilote

metlico, Jimnez Salas propone una serie de expresiones para el tope

estructural de los pilotes de hormign armado, en las que tiene en cuenta

las contribuciones de todos los elementos constituyentes del pilote, su

forma de puesta en obra y el tipo de construccin.

La expresin general podemos escribirla de la siguiente forma:

Dnde:

Te = Tope estructural del pilote (toneladas)

fye = Lmite elstico de clculo del acero estructural (Kg/cm)

fys = Lmite elstico de clculo de las armaduras (Kg/cm)

fcd = Resitencia de clculo del hormign (Kg/cm)

, , = Coeficientes reductores

An = Seccin neta de la entubacin perdida inmune a la corrosin (cm)

Ac = Seccin til de hormign (cm)

As = Seccin de las armaduras (cm)




8

Tabla 2. Tope estructural de pilotes de hormign armado. Valores mximos de la resistencia

(Kp/cm2) y coeficientes reductores.

2.2.2 PILOTES A COMPRESIN




9




10

2.2.3 PILOTES A TRACCIN

El Tope Estructural de un pilote a traccin viene definido SLO por la

armadura, es decir:

En caso de tener dudas sobre cul es el rea del acero, etc., siempre

coger la situacin ms desfavorable:

En compresin: Considerando slo la resistencia del hormign.

En traccin: Considerando slo la resistencia del acero

EJEMPLO PRCTICO

Un encepado con 4 pilotes que soporta una carga vertical total de

300T.

Pilotes realizados con barrena continua

Hormign in situ de 250 Kg/cm2

Dimetro de los pilotes 65 cm

NOTAS:

Con barrena continua slo se coloca armadura en los 6 primeros metros

del pilote, luego despreciamos la resistencia de la armadura.

Como no dicen nada de camisa perdida, tampoco consideramos su

resistencia




11

Ahora calculamos la carga vertical que soporta cada pilote

Por tanto se cumple la condicin de Tope Estructural.

2.2.4 DISEO POR CARGA AXIAL

El diseo de penetracin del pilote debe ser suficiente para

desarrollar adecuadamente capacidad para resistir las mximas cargas

de extraccin con un factor de seguridad apropiado

Se requiere calcular las capacidades de carga axial a tensin y

compresin de los pilotes de acuerdo a su profundidad, bajo la accin

de cargas verticales horizontales de diferente magnitud

Se tiene entonces que determinar la capacidad de carga axial a

tensin, la capacidad de carga axial a compresin, el comportamiento

de los pilotes bajo cargas laterales y el comportamiento del pilote bajo

cargas verticales

CAPACIDAD DE CARGA AXIAL LTIMA A TENSIN




12

FIGURA 2. Pilote a tensin

Capacidad de carga axial ultima a comprensin

FIGURA 3. Pilote a compresin




13

2.3 RESISTENCIA POR PUNTA.

EXPRESIONES ESTTICAS

Se puede considerar la analoga con cimentaciones superficiales de forma que

en principio se partir de la expresin general de Brinch-Hansen:

ph=c'Ncscdcic + qNqsqdqiq +

B Nsdi

El trmino de peso () es despreciable en todos los casos de pilotes. En

condiciones no drenadas N=0 lo que anula todo el trmino. En condiciones

drenadas es despreciable ya que:

B Nsdi qNqsqdqiq

Debido a que, por un lado, B = es pequeo, y por otro lado, qNq es muy

grande (q = l, y la longitud l es grande).

Los trminos de inclinacin, sern la unidad en cualquier caso ya que las cargas

actan verticalmente en los pilotes.

Por tanto la expresin de partida ser la siguiente:

ph=c'Ncscdc+ qNqsqdq




14

Que posteriormente se particularizar segn el tipo de suelo y en diferentes casos. Los mecanismos de rotura en pilotes han sido estudiados por diferentes autores con el objetivo de encontrar formas analticas para Nc y Nq. Algunos de estos mecanismos son:

Terzaghi: Se supone rotura global (zona en rotura activa y zona en rotura

pasiva) en el terreno bajo la punta del pilote y el terreno lateral acta en forma de

sobrecarga q = l.

Meyerhoff: El mecanismo de rotura empieza de forma parecida al de rotura

global, sin embargo, las lneas de rotura continan en forma de espiral que se va

abriendo hasta que se intersecta con el fuste del pilote.

Este mecanismo permite definir la ZAI y ZAS que son, respectivamente, la zona

activa inferior (ZAI=2 a 3 ) y la zona activa superior (4 en arcillas y 8 en

arenas).

La existencia de esta ZAS justifica que los pilotes mejoran su contribucin por

punta si se empotran en la capa dura respecto a un simple apoyo

Berenzantsev: La hiptesis bsica de este autor es que en realidad la sobre

carga q en el plano de apoyo es inferior que l debido a efecto silo causado por

la propia construccin del pilote o por el estado natural del terreno. Esto facilita la

subida del terreno en la zona lateral.

Gibson: Este mecanismo se basa en la existencia de un bulbo en el que el suelo

se encuentra plastificado. Este bulbo es estable hasta que se llega a rotura en

que va creciendo alcanzando incluso la superficie del terreno.

2.3.1 Resistencia por punta en Arenas

Se desprecia la cohesin y por tanto:

ph= qNqsqdq

La existencia de diferente mecanismo provoca tambin la existencia de

diferentes modelos que se pueden usar para determinar el coeficiente

Nq (en el caso de suelos granulares.

Caquot-Kerisel las ha recopilado y obtenido una curva media que podra

ser:

Nq =103.04tan'

Si se compara esta expresin con los resultados obtenidos para

cimentaciones se obtiene por ejemplo:




15

Nq en zapatas

Nq en pilotes

50

320

4200

30

18.4

56.9

Es decir que para valores altos de ' las diferencias son de un orden de

magnitud.

Los otros coeficientes de la expresin se pueden calcular en este caso

como:

Sin embargo, la expresin:

ph= qNqsqdq =lNqsqdq

Resulta que da lugar a un aumento lineal con la profundidad de la

presin de hundimiento y esto en la realidad no se observa.

Para una arena densa, la resistencia a la penetracin (qc) se estabiliza

en 300 kp/cm2 hacia 5 m (20) mientras que en arenas sueltas la

estabilizacin se alcanza en 100

kp/cm2.

Para superar esta dificultat se han propuesto otros modelos menos

fundados tericamente, como por ejemplo:

pp 5 N q tan ' t/m2 para z 20

En este caso, queda por tanto:

pp = min(qNqsqdq , 5 N q tan ')

N (SPT) 0-4 4-10 10-30 30-50 >50 Nq 20 30 70 90 150

Tipo arena Muy suelta suelta media densa Muy densa Por ltimo, debido a que la teora es de difcil aplicacin se ha buscado

un planteamiento ms emprico que se escribe como:




16

en la que no es constante:

Aumenta al aumentar qc Aumenta al aumenta el dimetro del pilote

FIGURA 4. Resistencia penetrometro la resistencia del pilote

Pp =

=

2.3.2 Resistencia por punta en suelo granular segn la norma NTE-

CPI/77

Es decir que finalmente se podra escribir como:

Pp =

2.3.3 Resistencia por punta en Gravas

En el caso de que exista una base granular de tipo grava y no sea

posible realizar el ensayo de penetracin se puede tomar:

Gravas lmpias: pp = 120 kp/cm2

Gravas arenosas: pp = 80 kp/cm2

Gravas arcillosas: pp = 50 kp/cm2




17

En cualquier caso es recomendable empotrar la punta y disponer, como

mnimo, de 6tanto por arriba como por abajo del nivel de apoyo.

Si solo se apoya, pp puede verse reducido a la mitad de su valor de

clculo.

2.3.4 Resistencia por punta en arcillas

El comportamiento de las arcillas es ms complejo que el de los

materiales granulares debido a que se generan presiones intersticiales

durante la hinca, se puede producir remoldeo del suelo con el

consiguiente cambio de propiedades y se pueden producir procesos de

consolidacin simultneamente.

Generalmente se trabaja en tensiones totales.

En arcillas blandas ( qu < 2.5 kp/cm2) puede despreciarse la

contribucin por punta del pilote ya que es pequea en comparacin

con la contribucin que se obtendr del fuste.

Anlogamente a como se ha hecho en arenas se partira de la expresin

general de B-H que en este caso de condiciones no drenadas es:

ph= cuNcscdc +qNqsqdq

en la que los factores Nc y Nq valen:

Nq = 1

Nc =

y los factores de forma se pueden calcular como:

Sq = 1+

tan

Sc =1+

= 1+

= 1.2

y los factores de empotramiento:

Para finalizar resulta que la presin de hundimiento por punta es:

p p nl111cu 5.141.2 1.6 9cu




18

Como puede verse el trmino de sobrecarga se desprecia ya que todos

sus factores correctores son la unidad en cuyo caso slo aporta q = g l

que equivale prcticamente al peso del propio pilote. Es decir que la

resistencia por punta en arcillas se evala como:

Pp = 9cu

Si se dispone de la resistencia a la compresin simple o la resistencia a

la penetracin entonces dicha expresin se transforma en:

p p 9cu 4.5qu qc

qu

Un caso particular son las pantallas que actan como cimentacin y cuya resistencia por punta es:

p p 7.5cu qu qc qu

que tiene coeficientes diferentes al no haberse incluido el factor de

forma (una pantalla es anlogo a una zapata corrida).

2.3.5 Resistencia por punta en roca

En general puede establecerse una expresin de la resistencia por

punta en funcin de la resistencia a la compresin simple:

en la que el parmetro depende del tipo de roca segn:

Tabla 3. Tipo de roca para la resistencia por la punta

Tipo de roca Resistencia compresin

simple qu (kp/cm2)

Granito, prfido 150 0.6

Caliza compacta no margosa 80 0.8

Pizarra dura 40 0.3

Arenisca compacta 100 0,8

Normalmente para conseguir penetracin de la punta del pilote en la

roca de apoyo ser necesario el uso de trpanos. En caso de hinca de

pilotes prefabricados se puede usar tambin la punta de Oslo que

consiste en un apndice ms estrecho del pilote en su extremo inferior

en forma de aguja que puede penetrar en la roca.




19

Por ltimo, si hay roca o suelo muy duro pero en un espesor limitado

puede suponerse un mecanismo de punzonamiento como en el caso de

cimentaciones superficiales

(Hanna o Brown Meyrhoff).

FIGURA 5. Pilote sobre terreno blando no llegando a penetrar el terreno duro

Siendo e el espesor de la capa dura, qu su resistencia a la compresin

simple

2.4 RESISTENCIA POR EL FUSTE EN TERRENOS GRANULARES

El mecanismo de rotura por fuste est muy bien definido ya que tiene lugar en la

interfase pilote-terreno. Basta por tanto plantear la condicin de rotura, que en

este caso es la de Mohr-Coulomb, en dicha interfase:

En la que a es la adherencia, es el ngulo de rozamiento y es la tensin

efectiva horizontal que se puede expresar como: h = Kv = Kz y por tanto

resulta:

Al medir con el penetrmetro (manguito) la resistencia por fuste en profundidad se

observa que se produce una estabilizacin y que incluso con los mejores suelos

(arenas densas) nunca se supera el valor lmite de . Puesto que

tanto la resistencia por punta como la resistencia por fuste se estabilizan con la

profundidad entonces el cociente se mantiene constante a partir de cierta

profundidad. En general la resistencia por fuste es mayor en suelos granulares

que en suelos cohesivos debido a que en los primeros se basa en la componente

friccional (que depende del confinamiento) mientras que en los segundos las




20

condiciones de rotura no drenada implican que solo quede la componente de

adherencia. Sin embargo, es habitual que en arenas el fuste se movilice poco

debido a que la punta se encuentra bien apoyada y el pilote asienta poco (baja

deformabilidad del suelo en la zona de punta). Por el contrario, en arcillas, la

capacidad portante en la punta es baja y la deformabilidad del terreno alta (pilotes

flotantes) y el fuste se moviliza siendo por tanto importante la contribucin por

fuste del pilote. Por ltimo hay que remarcar que la componente por fuste es muy

sensible a la puesta en obra. Por ejemplo, hay mucha diferencia si el pilote es

hincado o perforado.

2.4.1 Resistencia por fuste en arenas

Se parte de la condicin general de rotura de Mohr-Coulomb:

El trmino de adherencia a, que est relacionado con la cohesin del

suelo puede despreciarse en suelos granulares.

El ngulo de rozamiento corresponde al rozamiento en la interfase

suelo-pilote, y puede estimarse segn:

= en el caso de pilotes de extraccin ya que la rugosidad

del pilote con el terreno puede ser buena.

= /3 en el caso de pilotes metlicos hincados que son muy lisos.

= 2/3 en el caso de pilotes hincados de hormign

El coeficiente de empuje K est muy influido por la forma de ejecucin de

los pilotes:

En pilotes de extraccin puesto que el terreno se descomprime al

hacer la perforacin y acaba empujando sobre el pilote, Ka




21

En todo caso, ya se ha dicho que es ms probable disponer de

informacin penetromtrica que de ngulos de rozamiento. Esto quiere

decir que se deber estimar la resistencia por fuste en base a dichos

resultados penetromtricos. En este caso:

La variable aumenta con la resistencia Por ltimo, el penetrmetro esttico tambin es capaz de aportar

informacin directa de la resistencia por fuste, es decir, medida directa de

pf. En cualquier caso est limitada, como ya se ha dicho, al valor de 1

kp/cm2.

FIGURA 6. Resistencia por fuste en arenas

2.4.2 Resistencia por fuste en gravas

Puesto que en gravas es difcil la realizacin de ensayos de penetracin, se pueden tomar los siguientes valores de referencia:




22

2.5 RESISTENCIA DE PILOTES POR EL FUSTE EN SUELOS COHERENTES

La capacidad de carga ltima de un pilote est compuesta por la resistencia

a la friccin y la resistencia en la punta. En arcillas la resistencia por friccin

es mucho mayor que la resistencia por punta.

Luego:

Qu = Qs + Qb

La resistencia por friccin lateral en un pilote est dada por:

Donde: Qs = c As

As : reas superficial lateral empotrada del pilote.

C : Resistencia cortante no-drenada promedio de la arcilla a lo largo de los lados del pilote.

: Factor de adhesin.

Se ha encontrado que el valor de puede variar significativamente, por lo

que es difcil asignarle un valor. Para pilotes hincados se emplean los

valores propuestos por Nordlund (1963) y para pilotes excavados se utilizan

los valores de Tomlinson (1975).

Factor de adhesin para pilotes hincados (Nordlund)




23

2.5.1 Resistencia por fuste en arcillas

La estimacin de la resistencia por fuste en arcillas es difcil por la

generacin de presiones intersticiales debido a su baja

permeabilidad, el remoldeo que pueden sufrir durante la ejecucin de

los pilotes y la presencia de procesos de consolidacin en el terreno

donde se instalan.

Prcticamente se trata de una resistencia por adherencia lo que

dara lugar a:

Es decir que se supuesto que =0 que corresponde a la rotura de la

interfase en condiciones no drenadas. La adherencia a depende de

varios factores y lgicamente se podr estimar a partir de la

resistencia al corte sin drenaje del suelo cu.




24

FIGURA 7. Resistencia al corte sin drenaje (kp/cm2). Adherencia en funcin de la resistencia al corte sin drenaje

Esto indica que una posible forma de evaluar la adherencia puede ser:

Como puede verse en la figura adjunta es prcticamente igual a la

unidad para arcillas blandas (cu < 0.3 kp/cm2) mientras que va

decreciendo a medida que va aumentando la resistencia llegando a

valer del orden de 0.2.

Kerisel propuso la siguiente expresin para la determinacin de a:

Sujeto en todo caso a la limitacin de 1kp/cm2.

FIGURA 8. Resistencia por fuste en arcillas




25

Por ltimo, hay que hacer una serie de recomendaciones respecto a la

evaluacin de la resistencia por fuste que se pueden aplicar para

quedar del lado de la seguridad:

En el caso de encontrar capas de arcillas muy blandas profundas, la

resistencia por fuste de las que se encuentran por encima no puede

ser superior a 3 veces la de las capas blandas.

En el caso de encontrar capas granulares intercaladas en arcillas, la

resistencia por fuste de las capas granulares no puede ser superior

que 2 veces la de las capas arcillosas.

En capas de arcilla con consistencia media o superior se deben

despreciar los 2 metros superiores en contacto con la superficie del

terreno.

2.5.2 Resistencia por fuste en rocas

En general no habr que considerar el fuste en capas de roca ya que

la roca interesa para un apoyo por punta. Si hay que considerar algn

caso:




26

CONCLUSIONES

Hay diversos factores que determinan la resistencia de los pilotes aislados

Factores Externos( Ssmica, licuefaccin de suelos y el nivel fretico)

Factores Internos

Capacidad Estructural Del Pilote

Calidad de los Materiales

El comportamiento de las arcillas es ms complejo que el de los materiales

granulares debido a que se generan presiones intersticiales durante la hinca,

se puede producir remoldeo del suelo con el consiguiente cambio de

propiedades y se pueden producir procesos de consolidacin simultneamente.

En general la resistencia por fuste es mayor en suelos granulares que en suelos cohesivos debido a que en los primeros se basa en la componente

friccional , mientras que en los segundos las condiciones de rotura no drenada

implican que solo quede la componente de adherencia

La resistencia de pilotes por el fuste en suelos coherentes se trata de una resistencia por adherencia lo que da lugar a a la rotura de la interfase en

condiciones no drenadas.




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BIBLIOGRAFA

DAVIDIAN, Z. (1972). PILOTES Y CEMENTACIONES. Barcelona-Espaa. Editores Tcnicos Asociados

LINKOGRAFA

http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo25_p.pdf http://www.slideshare.net/JaimeCeballos/construccin-de-obras-pilotes-5511292 http://materias.fi.uba.ar/7411/curso/TP2/teoria/FP01.pdf http://www.tocasa.es/ingeniero/L11-1_Pilotes_in_situ.pdf

Cap. 2 Resistencia de Pilotes Aislados

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