cimentaciones profundas (desprotegido)
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CimentacionesTRANSCRIPT
CIMENTACIONES PROFUNDAS
INGENIERÍA GEOTÉCNICAProf.: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lazares
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CONTENIDO
•Cimentaciones sobre pilotes•Generalidades•Uso•Clasificación
•Transferencia de la carga del pilote•Consideraciones generales para el cálculo•Cargas que actúan sobre los pilotes•Diseño geotécnico
•Resistencia por estabilidad•Pilote aislado•Pilote apoyado en roca
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Juicio de la Capacidad de Carga
qqqqqqccccccbr bgidSNqbgidScNbgidSNBq ''5.0 ++= γγγγγγγ
ncimentaciórelleno NNNN ++= '
NHxHcMe +
=l
b
eLLeBB
2'2'
−=−=
CIMENTACIONES PROFUNDAS
-6.604.507.40L4
-4.005.1011.20L3
-5.005.0013.20L2
-5.506.006.37L1
Cota (m)Ancho (m)Largo (m)Losa
SMSP-SMClasificación SUCS
10085.2Pasa la malla Nº4 (%)
12.38.8Pasa la malla Nº200 (%)
2.84.3Contenido de humedad (%)
1.3021.422Densidad mínima (kg/cm3)
1.6651.925Densidad máxima (kg/cm3)
1.5541.763Densidad natural (kg/cm3)
M-2M-1Detalle
DEFORMACION TANGENCIAL vs. ESFUERZO DE CORTE
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
1.100
1.200
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Deformación Tangencial (cm)
Esfu
erzo
Cor
te (k
g/cm
2 )
ESFUERZO NORMAL vs. ESFUERZO DE CORTE
¢= º
¢= ºC= kg/cm2
29.2
0.0129.2
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
1.100
1.200
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Esfuerzo Normal (kg/cm2)
Esfu
erzo
de
Cor
te (k
g/cm
2 )
(geotecnia)Datos básicos
CIMENTACIONES PROFUNDAS
N'(kN)= 127.53
H(kN)= 25.51M(kN-m)= 0
Dnf(m)= 100 γ1(kN/m3)= 17.63
Df(m)= 0.5γ1sat(kN/m3)= 17.63
b(m)= 1γ2(kN/m3)= 15.54
γ2sat(kN/m3)= 15.54 B/L= 1φ(º)= 29.2
c(kPa)= 1
Se requiere:Verificar la condición de diseño de resistencia y hallar la toleranciaMétodo : 1er Estado LímiteCarga de Diseño : 1.25(CM+CV+CS)Tipo de Suelo : Cohesivo - FriccionanteCimiento : CuadradaTrabajo de la Base: NormalesFalla : GraveBase inicial b0 : 1Iteración con Δb : 0.1
ESQUEMA BÁSICO DE ENTRADA DE DATOS
(Programa FAD_versión 1.1 por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lázares)
06/11/2006 LOSA DE CIMENTACIÓN
Datos Generales Cargas Actuantes
Df (m) 0.50 γ1 (kN/m3) 17.63 N' (kN) 127.53B (m) 1.00 γ2 (kN/m3) 15.54 M (kN-m) 0L (m) 1.00 γ1sat (kN/m3) 17.63 H (kN) 25.51
Dnf (m) 100.00 γ2sat (kN/m3) 15.54 γw (kN/m3) 10D efectiva (m) 1.50 φº 29.2 NF afecta a D analisis (m) 2.00 c (kPa) 1.0 Tipo y falla γs 1.25
Mayoración de Cargas y Minoración de Propiedades Físico - Mecánicas
1.25(D+L+E) 1.25 N'* (kN) 159.41251.25 M* (kN-m) 01.25 H* (kN) 31.8875
γgγ = 1.05 γ1* 16.79 γ1*prom 16.79γgγ = 1.05 γ2* 14.80 γ2*prom 14.80γgγ = 1.05 γ1*sat 16.79γgγ = 1.05 γ2*sat 14.80γgc = 1.40 c* = 0.71
γgtanφ = 1.20 φ* = 24.97
Chequeo del VuelcoExcentricidades
Mayorada e*b = 0.094 < b/3 = 0.333 cumple !!!
Normativa eb = 0.093 < b/3 = 0.333 cumple !!!
N'*c = 169.4125
Chequeo al Deslizamiento (F*actuantes < F*resistentes)Hm = 31.8875 < 79.336 Cumple!!!
Determinación de los Factores de Capacidad de Carga e Influencia
Tipo q c yCarga N 10.632 20.681 6.729Forma S 1.378 1.417 0.675Inc. i 0.612 0.572 0.496Suelo d 1.000 1.000 1.000Terreno g 1.000 1.000 1.000
N*S*i*d*q 8.972 16.770 2.254
Términos de qbr : 75.324 11.979 13.543 qbr = 100.846 kPa
Verificando Condición de Diseño de Resistencia
N'*c = 169.4125 > Qbt = 66.854 No es Conforme!!!
% Tolerancia = -60.5 Crítico!!!!
Factores de Tabla 2.2 Valores Minorados
DISEÑO POR 1er ESTADO LIMITE (Estabilidad)
Valores Mayorados en BFactor de mayoración
Valores NormativosDel Suelo:De la Cimentación:
Análisis Preliminar
CIMENTACIONES PROFUNDAS
N'(kN)= 127.53
H(kN)= 25.51M(kN-m)= 0
(Suelo 1) Dnf(m)= 100 γ1(kN/m3)= 17.63
Df(m)= 0.5γ1sat(kN/m3)= 17.63
b(m)= 1Hb(m)= 0.5
B/L= 1(Suelo 2) Hb + b(m)= 1.5
γ2(kN/m3)= 16.65γ2sat(kN/m3)= 16.65
φ(º)= 29.2c(kPa)= 1
ESQUEMA BÁSICO DE ENTRADA DE DATOS
(Programa FAD_versión 1.1 por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lázares)
06/11/2006 LOSA DE CIMENTACIÓN
Datos Generales Cargas Actuantes
Df (m) 0.50 γ1 (kN/m3) 17.63 N' (kN) 127.53B (m) 1.50 γ2 (kN/m3) 16.65 M (kN-m) 0L (m) 1.50 γ1sat (kN/m3) 17.63 H (kN) 25.51
Dnf (m) 100.00 γ2sat (kN/m3) 16.65 γw (kN/m3) 10D efectiva (m) 2.25 φº 29.2 NF afecta a D analisis (m) 2.75 c (kPa) 1.0 Tipo y falla γs 1.25
Mayoración de Cargas y Minoración de Propiedades Físico - Mecánicas
1.25(D+L+E) 1.25 N'* (kN) 159.41251.25 M* (kN-m) 01.25 H* (kN) 31.8875
γgγ = 1.05 γ1* 16.79 γ1*prom 16.79γgγ = 1.05 γ2* 15.86 γ2*prom 15.86γgγ = 1.05 γ1*sat 16.79γgγ = 1.05 γ2*sat 15.86γgc = 1.40 c* = 0.71
γgtanφ = 1.20 φ* = 24.97
Chequeo del VuelcoExcentricidades
Mayorada e*b = 0.088 < b/3 = 0.500 cumple !!!
Normativa eb = 0.085 < b/3 = 0.500 cumple !!!
N'*c = 181.9125
Chequeo al Deslizamiento (F*actuantes < F*resistentes)Hm = 31.8875 < 85.787 Cumple!!!
Determinación de los Factores de Capacidad de Carga e Influencia
Tipo q c yCarga N 10.632 20.681 6.729Forma S 1.411 1.454 0.647Inc. i 0.637 0.599 0.526Suelo d 1.000 1.000 1.000Terreno g 1.000 1.000 1.000
N*S*i*d*q 9.561 18.027 2.288
Términos de qbr : 80.264 12.877 24.028 qbr = 117.168 kPa
Verificando Condición de Diseño de Resistencia
N'*c = 181.9125 < Qbt = 189.593 Conforme!!!
% Tolerancia = 4.2 Optimo!!!!
Factores de Tabla 2.2 Valores Minorados
DISEÑO POR 1er ESTADO LIMITE (Estabilidad)
Valores Mayorados en BFactor de mayoración
Valores NormativosDel Suelo:De la Cimentación:
Alternativa por baja resistencia
CIMENTACIONES PROFUNDAS
(Programa FAD_versión 1.1 por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lázares)
06/11/2006 LOSA DE CIMENTACIÓN
Df (m) 0.50 γ1 (kN/m3) 17.63 N' (kN) 127.53B (m) 1.50 γ2 (kN/m3) 16.65 M (kN-m) 0L (m) 1.50 γ1sat (kN/m3) 17.63 H (kN) 25.51
Dnf (m) 100.00 γ2sat (kN/m3) 16.65 γw (kN/m3) 10D efectiva (m) 2.25 φº 29.2 NF afecta a D analisis (m) 2.75 c (kPa) 1.0 IL= 0.00
Coeficientes de Condiciones de Trabajo del Suelo y del Tipo de EstructuraL/H= 0.50 γc1 = 1.30 γc2 = 1.30
Coeficiente de Fiabilidad k= 1.0Coeficiente de Influencia de la Longitud de la Cimentación kz= 1.0
Mayoración de Cargas y Minoración de Propiedades Físico - Mecánicas
D+0.5L 1 N'* (kN) 127.531 M* (kN-m) 01 H* (kN) 25.51
γgγ = 1.03 γ1* 17.12 γ1*prom 17.12γgγ = 1.03 γ2* 16.17 γ2*prom 16.17γgγ = 1.03 γ1*sat 17.12γgγ = 1.03 γ2*sat 16.17γgc = 1.30 c* = 0.77
γgtanφ = 1.10 φ* = 26.93
Chequeo del Vuelcoeb = 0.085 < b/6 = 0.250 cumple !!!
Determinación de los Factores de InfluenciaTipo y q c
M 0.905 4.621 7.128M' 0.777 4.108 6.118
Condición de Diseño por LinealidadP = 66.68 < R' = 99.22 Conforme!!!
Factores de Tabla 3.3.1 Valores Minorados
DISEÑO POR 2do ESTADO LIMITE (Deformación)
Factor de mayoración Valores Mayorados en B
Valores NormativosDel Suelo:De la Cimentación:Datos Generales Cargas Actuantes
Asentamiento Esperados
Asentamiento Inmediato - Método ElásticoTipo de Suelo SM
N'*c = 181.9125 kNq 8.24159021 (ton/m2)
Relación de Poisson (μ) 0.25Módulo de Elasticidad (Es) 500 (ton/m2)
Factor de Forma (If) 82 (cm/m)Si= 1.90 cm
0.5 m
0.5 m
1.6 m
Material compactado de cantera
Suelo natural compactado
Suelo natural arenoso encontrado en la zona
q=13 tn/ml
q=13 tn/ml
Losa de concreto
Deformación y Empujes
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Qadm suelo < Qcargas impuestas
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Qpunta Qfuste
Qtotal
hfuste
βpunta
βtotal QQQ +=
Q (carga)
Caso de un pilote flotante:Qfuste > Qpunta
S (asiento)
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arenas
Arcillas
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
00 2 4 6 8
Espaciado S/D
Efic
ienc
ia E
Figura 8.33 Coeficiente de eficiencia para grupos de pilotes (Oteo, 1980)
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CONTENIDO
• Cimentaciones sobre pilotes•Generalidades•Uso•Clasificación
• Transferencia de la carga del pilote• Consideraciones generales para el cálculo• Cargas que actúan sobre los pilotes• Diseño geotécnico
•Resistencia por estabilidad•Pilote aislado•Pilote apoyado en roca
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
PARTES DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
USOS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE PILOTES
CIMENTACIONES PROFUNDAS
1.- Según su instalación
2.- Según el tipo de carga que actúa sobre el pilotes
3.- Según el tipo de material del pilote
Clasificación de las cimentaciones sobre pilotes
- Pilotes aislados-Grupo de pilotes
- A compresión- A tracción- A flexión-A flexo – compresión
- De madera- De concreto- De concreto armado- De acero o metálico- Pilotes combinados o mixtos
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Clasificación de las cimentaciones sobre pilotes
- Pilotes resistentes en punta- Pilotes resistentes en fuste o a fricción- Pilotes resistentes en punta y fuste simultáneamente
- Cuadrados - Circulares- Doble T - Prismáticos- T - Otros
- Pilotes prefabricados hincados sin extracción previa de suelo- Pilotes hincados por vibración, con o sin perforación del suelo- Pilotes de concreto armado con camisa, hincados con relleno parcial o total- Pilotes fundidos in situ de concreto o concreto armado
4.- Según la interacción Suelo – Pilote
5.- Por la forma de la sección transversal
6.- Por la forma en que se construyen-
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
- Profundidad adecuada- Segura contra una posible falla- Estabilidad- No asentarse
- Tipo de pilote- Longitud del pilote- Sección transversal del pilote- Cantidad de pilotes- Espaciamiento entre pilotes- Profundidad del nivel de solera del cabezal- Dimensionamiento del cabezal y diseño estructural de este y los pilotes
Consideraciones generales para el cálculo
1.- Requisitos que debe cumplir una cimentación de pilotes bienproyectada
2.- Proyectar una cimentación de pilotes, significa precisar:
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Consideraciones generales para el cálculo
- Estados limites:1) 1,5 CM + 1,8 CV2) 1,25 (CM + CV + CE)3) 0,9 CM + 1,25 CE
- Factor de seguridad:1) CM + CV2) CM + CV + CE3) CM + CE
- Para el diseño por deformación* Suelos Cohesivos
1) CM + 0,5 CV* Suelos Friccionales
1) CM + CV + CE ( solo la M’)
3.- Combinaciones de cargas para el diseño
CIMENTACIONES PROFUNDAS
- Resistencia a cortante no drenado - Suelos cohesivos- Consolidado drenado o lento
- Suelos friccionales
Consideraciones generales para el cálculo
4.- Las propiedades físico – mecánicas del suelo y las rocas utilizadas en el diseño
CIMENTACIONES PROFUNDAS
- Determinación de las cargas que actúan sobre los pilotes
CIMENTACIONES PROFUNDAS
-Diseño Geotécnico de cimentaciones sobre pilotes
El diseño geotécnico de cimentaciones sobre pilotes debe realizarse atendiendo a los estados límites o criterios siguientes:
1. Estado límite o criterio de estabilidad2. Estado límite o criterio de deformación
La carga resistente por estabilidad de un pilote aislado se puede determinar por los siguientes métodos:
Fórmulas de la teoría de plasticidadMétodos dinámicosMétodos del penetrómetro estáticoPrueba de carga estática
CIMENTACIONES PROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS
-Carga resistente por estabilidad de un pilote aislado
La carga resistente por estabilidad de un pilote aislado se determina según:
* Método de los estado límites
Q*v = Q*p + Q*f
* Método del factor de seguridad global
Qv = Qp + Qf
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Carga resistente por estabilidad del pilote apoyado en roca
* Método de los estado límites
Q*v = Q*pQ*p = Ap. R*
* Método del factor de seguridad global
Qv = QpQp = Ap. R
Ap – Área del pilote en punta
R* ó R – Resistencia a compresión no confinada en roca, decálculo (R*) ó normativa (R)
CIMENTACIONES PROFUNDAS
R.Q.D. = Longitud de los pedazos de núcleos de más de 10 cm. x 100Longitud del sondeo
Valores de R.Q.D. VALORES DE Ksq
25 < RQD ≤ 50 0,150 < RQD ≤ 75 0,375 < RQD ≤ 90 0,7590 < RQD ≤ 100 1,0