TEMA 8. CIMENTACIONES PROFUNDAS

Las cimentaciones con pilotes se requieren en circunstancias especiales. Las siguientes son algunas de éstas.

1. Cuando el estrato superior del suelo es (son) altamente compresible y demasiado débil para soportar la carga transmitida por la superestructura, se usan pilotes para transmitir la carga al lecho de roca subyacente o a un estrato de suelo más fuerte, como muestra la figura 1.1a. Cuando no se encuentra un lecho de roca a una profundidad razonable debajo de la superficie del terreno, se usan pilotes para transmitir gradualmente la carga estructural al suelo. La resistencia a la carga estructural aplicada se deriva principalmente de la resistencia por fricción desarrollada en la interface suelo-pilote (figura 13.1b).

2. Cuando están sometidas a fuerzas horizontales (véase la figura 1c), las cimen-taciones con pilotes resisten por flexión mientras soportan aún la carga vertical transmitida por la superestructura. Esta situación se encuentra generalmente en el diseño y construcción de estructuras de retención de tierra y en las cimentaciones de estructuras altas que están sometidas a fuerzas severas por viento y/o sismo.

3. En muchos casos, los suelos en el sitio de una estructura propuesta pueden ser expansivos y colapsables. Esos suelos se pueden extender hasta una gran profun-didad debajo de la superficie del terreno. Los suelos expansivos se expanden y contraen conforme el contenido de agua aumenta y disminuye, y la presión de expansión de tales suelos es considerable. Si se usan cimentaciones superficiales, la estructura puede sufrir daños considerables. Sin embargo, las cimentaciones con pilotes se consideran como una alternativa cuando los pilotes se extienden más allá de la zona activa, que se expande y contrae (figura 1d). Suelos como el loes son colapsables. Cuando el contenido de agua de esos suelos aumenta, sus estructuras se rompen. Un decremento repentino en la relación de vados del suelo induce grandes asentamientos de estructuras soportadas por cimentaciones superficiales. En tales casos, se usan las cimentaciones con pilotes en las que éstos se extienden hasta estratos de suelo estable, más allá de la zona de cambios posibles de contenido de agua.

4. Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisión, plataformas fuera de la costa y losas de sótanos debajo del nivel freático, son sometidas.a fuerzas de levantamiento. Los pilotes se usan a veces para esas cimentaciones y así resistir la fuerza de levantamiento (figura 1e).

5. Los estribos y pilas de puentes son construidos usualmente sobre cimentaciones con pilotes para evitar la posible pérdida de capacidad de carga que una cimentación superficial podría padecer debido a la erosión del suelo en la superficie del terreno (figura 1f).

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Figura 1

Los pilotes pueden clasificarse como:

Según el tipo de carga que actúa sobre el pilote: a compresión, a tracción, a flexión, a flexo-compresión.

Según el tipo de material del pilote: de madera (Capacidad de carga hasta 60 t), de concreto armado (entre 100 y 450 t) y de acero o metálicos (hasta 120 t). El tipo de pilote a seleccionar depende del tipo de carga por tomarse, de las condiciones del subsuelo y del nivel del agua freática.

Según su longitud y de los mecanismos de transferencia de carga al suelo: pilotes resistentes en punta, pilotes resistentes en fuste o a fricción, pilotes resistentes en punta y fuste.

Por la forma de la sección transversal: cuadrados, circulares, doble T.

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Por la forma en que se construyen los pilotes de hormigón: pilotes prefabricados hincados con ayuda de martillos, pilotes construidos in situ de concreto armado.

Los pilotes hincados desplazan el suelo en el espacio que este va a ocupar, por acción de los esfuerzos de penetración, Puede generarse una densificación, posiblemente benéfica, en los suelos granulares sueltos. En otros medios tiene lugar levantamientos del terreno, empujes sobre elementos vecinos y otras consecuencias casi siempre nocivas para estructuras y servicio aledaños al sitio de instalación.

Con los pilotes preexcavados o perforados se remueve el suelo del espacio que va a ocupar el pilote al aplicar varias posibles técnicas de excavación o perforación, formando así una cavidad que en caso necesario se protege del derrumbe de sus paredes, en cuyo interior se funde el concreto integrande del cuerpo del pilote.

Estimación de la longitud de un pilote

- Pilote de punta

Seleccionar el tipo de pilote por usar y estimar su longitud necesaria son tareas bastante difíciles que requieren buen juicio.

Si los registros de perforación del suelo establecen la presencia de capas de roca o material rocoso en un sitio dentro de una profundidad razonable, los pilotes se pueden extender hasta el estrato rocoso (figura 2a). En este caso, la capacidad última de los pilotes depende completamente de la capacidad de carga del material subyacente; los pilotes son llamados entonces pilotes de punta. En la mayoría de estos casos, la longitud necesaria del pilote se establece fácilmente.

Si en vez de un lecho de roca se encuentra un estrato de suelo bastante compacto y duro a una profundidad razonable, los pilotes se extenderán unos pocos metros dentro del estrato duro (figura 2b). Los pilotes con pedestales se construyen sobre el lecho del estrato duro, y la carga última del pilote se expresa como:

Qu=Q p+Q S(1)

donde:Q p: carga tomada en la punta del pilote.

QS: carga tomada por la fricción superficial desarrollada lateralmente en el pilote (causada por la resistencia cortante entre el suelo y el pilote).

Si QS es muy pequeña, entonces:

Qu=Qp

En este caso, la longitud requerida para el pilote se estima exactamente si se dispone de los registros apropiados de la exploración del subsuelo.

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- Pilote de fricción

Cuando no se tiene un estrato de roca o de material rocoso a una profundidad razonable en un lugar, los pilotes de punta resultan muy largos y antieconómicos. Para este tipo de condición del subsuelo, los pilotes se hincan a través del material más blando a profundidades específicas (figura 2c). La carga última de esos pilotes se expresa por la ecuación (1). Sin embargo, si el valor de Q p es relativamente pequeño:

Qu=QS(2)

Esos pilotes se llaman pilotes de fricción porque la mayoría de la resistencia se obtiene de la fricción superficial. Sin embargo, el término pilote de fricción, aunque usado frecuentemente en la literatura técnica, no es un buen nombre en suelos arcillosos, ya que la resistencia a la carga aplicada es también causada por adhesión.La longitud de los pilotes de fricción depende de la resistencia cortante del suelo, de la carga aplicada y del tamaño del pilote. Para determinar las longitudes necesarias de esos pilotes, un ingeniero requiere tener un buen entendimiento de la interacción suelo-pilote, buen juicio y experiencia. Los procedimientos teóricos para calcular la capacidad de carga de los pilotes se presentan más adelante.

Figura 2

Mecanismo de transferencia de carga en pilotes.

El mecanismo de transferencia de carga de un pilote al suelo es complicado. Para entenderlos, considere un pilote de longitud L, como muestra la figura 3a. La carga sobre el pilote es incrementada de 0 a Q(z=o) en la superficie del terreno (carga gradualmente colocada). Parte de esta carga será resistida por la fricción lateral

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desarrollada a lo largo del eje, Q1 , y parte por el suelo debajo de la punta del pilote, Q2. Ahora, ¿cómo están Q1 y Q2 relacionados con la carga total? Si se efectúan mediciones para obtener la carga tomada por el fuste del pilote, Q(z), a cualquier profundidad z, la naturaleza de la variación será como la curva 1 de la figura 3b. Observe que el patrón es disminuyendo con la profundidad.

Figura 3

Otra forma de explicarlo mejor

En un pilote sometido a una carga axial de compresión progresivamente creciente, la curva típica carga-asentamiento obtenida es similar a la de la figura 4. Inicialmente el sistema suelo-pilote se comporta elásticamente. Existe una relación rectilínea hasta cierto punto A sobre la curva y, si la carga se suspende en cualquier etapa hasta este punto, la cabeza del pilote prácticamente rebota hasta su nivel original.

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Cuando la carga se incrementa mas allá del punto A, aparece una cedencia en o cercana a la interfase pilote –suelo y tiene lugar un cierto grado de deslizamiento hasta alcanzar un punto B, en donde se ha movilizado la máxima resistencia friccionante sobre el fuste. Si la carga se suspende en esta etapa, la cabeza del pilote rebotara hasta el punto C; la distancia OC es la magnitud del asentamiento permanente. El movimiento requerido para movilizar la máxima fricción lateral es notablemente pequeña, casi siempre inferior a 10 mm. La resistencia en la base del pilote requiere un movimiento hacia abajo mucho mayor para alcanzar su total movilización, y su magnitud depende del diámetro del pilote. Cuando se alcanza la etapa de total movilización de la resistencia en la base, punto E sobre la curva, el pilote se hunde sin incremento adicional en la carga, o pequeños incrementos de la carga producen asentamientos progresivamente grandes.

Figura 4

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Así cuando se carga hasta el punto A, virtualmente la totalidad de la carga es soportada por fricción lateral en el fuste y la transferencia a la punta es muy pequeña o nula. Cuando la carga alcanza el punto B, el fuste está desarrollando su máxima fricción y la punta tomara alguna carga. En el punto E no hay incremento en la carga transferida al suelo debido a que la carga de base habrá alcanzado su valor limite. El concepto de evaluación separada de fricción en el fuste y resistencia en la base constituye la base de los cálculos estáticos de capacidad de carga de los pilotes.

Debido a que el desarrollo total de la fricción en el fuste ocurre a movimientos axiales mucho menores que los requeridos para el soporte en la punta, puede movilizarse una buena parte de la resistencia en el fuste, antes de que una fracción sustancial de la carga pueda trasladarse a la base, particularmente en el caso de pilotes largos y esbeltos. De esta manera, cuando la resistencia en el fuste ha sido totalmente movilizada, todo incremento en la carga es transferido a la punta hasta que el material de soporte de la base es sobreesforzado y sobreviene la falla.

La resistencia friccional por área unitaria, f(z), a cualquier profundidad z se determina como:

f (Z )=∆Q(Z)

(p )(∆Z)(3)

Donde:p: perímetro de la sección transversal del pilote. La figura 3c muestra la variación de con la profundidad.

Si la carga Q en la superficie del terreno se incrementa gradualmente, la resistencia friccional máxima a lo largo del fuste del pilote será totalmente movilizada cuando el desplazamiento relativo entre el suelo y el pilote sea aproximadamente de 5 a 10 mm, independientemente del diámetro y de su longitud L. La magnitud del desplazamiento necesario para movilizar la totalidad de la resistencia en la base depende del tipo de confinamiento de los materiales de soporte, pero para unas condiciones dadas de los mismos resulta ser una función del diámetro de la base. Ensayos de carga instrumentados han mostrado que la magnitud del movimiento de la base requerido para desarrollar la capacidad última de punta, varía desde un 25% del diámetro en la base, para suelos cohesivos, hasta un 10% para materiales sin cohesión. Ensayos de carga en arcillas firmes señalan desplazamientos de base en la falla del orden del 10% del diámetro de la base

Bajo la carga última (figura 3d y curva 2 en la figura 3b), Q(z=o) = Qu. Entonces,Q1=QS

yQ2=Q p

La variación de la fricción también es mostrada a seguir (fig 4 c):

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Figura 3

Bajo carga última, la superficie de falla en la punta del pilote (falla por capacidad de carga causada por Qp) es como la mostrada en fig 3e. Note que las cimentaciones con pilotes son cimentaciones profundas y que el suelo falla principalmente en modo de punzonamiento,. Esto es, una zona triangular, I, se desarrolla en la punta del pilote, que es empujada hacia abajo sin producir ninguna otra superficie de deslizamiento visible. En arenas densas y suelos arcillosos duros, una zona cortante radial, II, se desarrollan parcialmente.

Capacidad de carga del pilote aislado.

Los requisitos básicos de diseño de una fundación sobre pilotes son en esencia similares a los pertinentes a las fundaciones superficiales y pueden resumirse en:

a) Los esfuerzos en los materiales estructurales del pilote no deben sobrepasar limites específicados.

b) El factor de seguridad relativo a falla de corte en el suelo de soporte debe ser suficiente.

c) Los asentamientos deben ser tolerables para la función de los pilotes.

El debido cumplimiento de estos requisitos conduce en la practica a la necesidad de establecer la capacidad de carga de los pilotes, parte integrante del análisis completo de la capacidad de una obra con pilotes de cimentación, para resistir la acción de las

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cargas sin falla o asentamientos nocivos, y que depende del comportamiento de los diferentes elementos que integran el sistema suelo-cimentación:

El cimiento o estructura cabezal de los pilotes. El pilote como estructura (muchas veces, columna a compresión). Transmisión de la carga que soporte el pilote, el suelo. Manto subyacente a la base de los pilotes.

Los métodos tratados en este tema se refieren a la transmisión o transferencia de carga del pilote al suelo, que representa en forma primaria la capacidad de carga del pilote, problema geomecanico que es motivo frecuente de incertidumbre en el análisis y diseño de las cimentaciones sobre pilotes. Respecto a los otros elementos, muy brevemente puede decirse: la capacidad de la estructura cabezal es esencialmente un problema estructural; la capacidad del pilote como estructura es en parte estructural pero con frecuencia la controlan factores constructivos y geotécnicos; la capacidad de los estratos inferiores para soportar la carga depende del efecto combinado de todos los pilotes en un grupo actuando conjuntamente como un gran cimiento.

Para determinar la capacidad de carga de los pilotes aislados se puede recurrir a los siguientes métodos:

- Utilizar fórmulas o modelos dinámicos basados en los resultados del hincado de los pilotes.

- Interpretar los resultados de ensayos de carga sobre uno o varios pilotes.- Emplear fórmulas o modelos estáticos basados en la mecánica de suelos.- Correlacionar los resultados de ensayos de penetración en el terreno por medio

de penetrómetros estáticos y dinámicos.

Nos referimos en este tema al método que utilizan el enfoque estático basado en la teoría de la mecánica de suelos.

Análisis de la carga ultima

Los desplazamientos de un pilote, producidos por las cargas que soporta, generan fuerzas resistentes en el suelo en contacto con el fuste y por debajo de la base. Debido a la mayor generalidad de las soluciones para estas fuerzas en condiciones de equilibrio limite, para predecir la capacidad de carga de los pilotes se ha facilitado el desarrollo de fórmulas con base a la evaluación separada de las resistencias últimas de fricción y de punta. Asentamientos del pilote compatibles con la movilización de estas fuerzas pueden resultar desfavorables para su función o posiblemente riesgosos; es necesario entonces determinar un valor tolerable o seguro de la capacidad de carga.

En correspondencia con lo anterior, la capacidad de carga última de un pilote está dada como la carga tomada en la punta del pilote más la resistencia total por fricción (fricción superficial) derivada de la interface suelo-pilote (figura 5).

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La capacidad de carga última de un pilote, Qu , está dada por una simple ecuación coomo la carga tomada en la punta del pilote más la resistencia total por fricción fricción superficial derivada de la interface suelo – pilote (figura 6), o:

Qu=Q s+Q p(5)

siendo:Qu: Capacidad de carga última del pilote. Q p: Capacidad de carga en la punta del pilote. Qs: capacidad de carga por fricción en el fuste del pilote.

La figura ( 5 ) ilustra esquemáticamente esta expresión.

Figura 6 Capacidad de carga última de un pilote.

Numerosos estudios publicados tratan sobre la determinación de los valores de Qp y Qs. Excelentes resúmenes de muchas de esas investigaciones han sido proporcionados por Vesic (1977), Meyerhof (1976) y Coyle y Castello (1981). Esos estudios dan información al problema de determinar la capacidad última de los pilotesEn definitiva, el éxito del análisis estático de carga última depende de la apropiada determinación de las resistencias unitaria por fricción y soporte en la punta, y de la cuantificación de los factores de seguridad. Están usualmente presentes factores de incertidumbre que exigen tomar decisiones respecto a la selección de los criterios de análisis y a la interpretación estadística de la información obtenida en la investigación previa del subsuelo. Es evidente la participación del elemento subjetivo y la influencia del criterio y la experiencia del diseñador o analista.

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Capacidad de carga de la punta del pilote, Qp

La capacidad de carga última de cimentaciones superficiales fue analizada en tema anterior. La ecuación general para la capacidad de carga en cimentaciones superficiales fue dada para carga vertical como:

qu=c N cFcs Fcd+q Nq FqsFqd+12γB N γ F γsF γd

Por tanto, en general, la capacidad de carga última se expresa como:

qu=c N ¿c+q N

¿q+γB N ¿

γ Las cimentaciones con pilotes son profundas. Sin embargo, la resistencia última por área unitaria desarrollada en la punta del pilote, qp, se expresa por una ecuación similar en forma a la ecuación anterior, si bien los valores de N ¿

c, N ¿q y N

¿γ cambian. La

notación usada en este tema para el ancho del pilote es D. Por tanto, sustituyendo D por B en la ecuación anterior:

qu=q p=c N ¿c+q N

¿q+γD N ¿

γ

Como el ancho D de un pilote es relativamente pequeño, el término γDN ¿γ se cancela

en el lado derecho de la ecuación anterior sin introducir un serio error, o:

qu=q p=c N ¿c+q ' N

¿q

C representa la cohesión del suelo, q ' el esfuerzo vertical efectivo en el terreno al nivel de la punta y N ¿

c y N q¿ son factores adimensionales de capacidad portante adecuados a

los pilotes, función del ángulo de resistencia al corte del suelo (∅ ¿.

Note que el término q ha sido reeemplazado por q’ para significar un esfuerzo vertical efectivo. Por tanto la capacidad de carga de la punta del pilote es:

Q p=A pqp=A p(c N¿c+q ' N

¿q) (8)

donde:Ap: area de la punta del pilote.c: cohesión del suelo que soporta la punta del pilote.q p: resistencia de la punta unitaria.q ' : esfuerzo vertical efectivo al nivel de la punta del pilote.N ¿

c , N¿q: factores de capacidad de carga.

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Existen varios métodos para calcular la magnitud de q p. En lo adelante se trabajará con el método sugerido por Meyerhof (1976).

Capacidad de carga de un pilote de punta en arena.

La capacidad de carga por punta de un pilote en arena (q p) crece con la profundidad de empotramiento en el estrato de apoyo.

Cómo se anula el término de cohesión en la ecuación (8), la resistencia unitaria por punta quedaría como:

Q p=A pqp=A pq ' N¿q (9)

donde:q ' : esfuerzo vertical efectivo al nivel de la punta del pilote. Nq

¿: factor de capacidad de carga.

Los factores de capacidad de carga pueden ser encontrados en la figura 7, en función del ángulo de fricción interna (∅ ) del material donde esta apoyada la punta del pilote.Meyerhof señaló que la capacidad de carga de punta, qp, de un pilote en arena generalmente aumenta con la profundidad de empotramiento en el estrato de apoyo y alcanza un valor máximo para una razón de empotramiento de LbID = (Lb/D)cr. Note que en un suelo homogéneo, Lb es igual a la longitud real de empotramiento del pilote, L (véase la figura 6). Sin embargo, en la figura 2b, donde un pilote ha penetrado en un estrato de apoyo, Lb < L.

Más allá de la razón crítica de empotramiento, (Lb ID)c n el valor de qp permanece constante (qp = qL). Es decir, como se muestra en la figura 7b para el caso de un suelo homogéneo, L = Lb. Por consiguiente, Qp no debe exceder el valor límite, o ApqL, por lo que debe garantizarse en los cálculos que:

Q p=A p∙ q ' ∙ Nq¿ ≤ A p ∙ qL (10)

Meyerhof plantea que la resistencia de punta límite se obtiene como:

qL=50 ∙N q¿ ∙ tan∅ (11)

∅ es el ángulo de fricción interna en el estrato de apoyo.

De los valores obtenidos (miembro derecho y miembro izquierdo) se toma el menor.

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Figura 7

Figura 7b Variación de la resistencia unitaria de punta en una arena homogénea

Con base en observaciones de campo, Meyerhof (1976) también sugirió que la resistencia última de punta, qp, en un suelo homogeneno granular (L=Lb) se obtiene de los números de penetración estándar como:

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q p( kNm2 )=40N corLD≤400N cor (11a)

donde N cor= número de penetración estándar promedio cerca de la punta del pilote (aproximadamente 10D arriba y 4D abajo de la punta del pilote).Sustituyendo (11a) en (9):

Q p=A p∙40N corLD≤ A p ∙400N cor (11b)

Problema 1

Un pilote de concreto prefabricado totalmente empotrado de 12 m de largo es hincado en un estrato de arena homogénea (c = 0). El pilote tiene sección transversal cuadrada con lados de 305 mm. El peso específico seco de la arena, γd es de 16.8 kN/m3, el ángulo de fricción promedio del suelo es de 35°, y la resistencia a la penetración estándar corregida cerca de la vecindad de la punta del pilote es de 16. Calcule la carga puntual última sobre el pilote.

a.Use el método de Meyerhof con la ecuación (10).b.Use el método de Meyerhof con la ecuación (11).

Capacidad de carga de un pilote de punta en arcilla.

La capacidad de carga por punta a largo término, drenada, de pilotes en arcillas saturadas es considerablemente más alta que la capacidad no drenada, pero como el pilote debe tener suficiente capacidad de carga inmediata para evitar una falla a corto termino, se acostumbra a calcular la resistencia al corte no drenada (Cu).

Para pilotes en arcillas saturadas en condiciones no drenadas (∅=0 ¿,

Q p=N C¿ ∙ cu∙ Ap(13)

Observe en la Figura 7 como Nc para ∅= 0 es igual a 9, por tanto:

Q p=9∙Cu ∙ A p(14)

donde Cu es la cohesión del suelo no drenada debajo de la punta del pilote.

Capacidad de carga por fricción, Qs

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La resistencia por fricción o superficial de un pilote se escribe como:

QS=∑ p ∙∆ L∙ f (15)

donde:

p: perímetro de la sección del pilote.∆ L: longitud incremental del pilote sobre la cual p y f se consideran constantes (figura

8a).f : resistencia unitaria última por fricción a cualquier profundidad z.

Figura 8 Resistencia unitaria de fricción para pilotes en arena.

Resistencia por fricción en arenas.

La resistencia unitaria por fricción a cualquier profundidad para un pilote es:

f=k ∙ σo' ∙ tan δ (16)

donde:

k: coeficiente efectivo de la tierra o de presión de tierra.σ o

' : esfuerzo vertical efectivo promedio a la profundidad consideración.δ: ángulo de fricción suelo-pilote.

En realidad, la magnitud de k varía con la profundidad. Es aproximadamente igual al coeficiente de presión pasiva de tierra de Rankine, Kp, en la parte superior del pilote y

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es menor que el coeficiente de presión de tierra en reposo, Ko, en la punta del pilote, y también depende de la naturaleza de la instalación del pilote. Con base en los resultados disponibles actualmente, los siguientes valores promedio de K son recomendados para usarse en la ecuación (16)

Los valores de k correspondientes al límite superior pueden tomarse en el siguiente orden:

El esfuerzo vertical efectivo, σ o' , aumenta con la profundidad del pilote linealmente

hasta un límite máximo a una profundidad de 15 a 20 diámetros del pilote y permanece constante después, como muestra la figura 9b. Esta profundidad crítica, L', depende de varios factores, como el ángulo de fricción del suelo, la compresibilidad y la compacidad relativa. Una estimación conservadora es suponer que:

L'=15 ∙D(17)

Los valores de δ de varios investigadores parecen estar en el rango de 0,5∅ a 0,8 ∅ . Debe usarse buen juicio al escoger el valor de δ.

Meyerhof (1976) también indicó que la resistencia por fricción unitaria promedio, fprom,

para pilotes hincados de alto desplazamiento se obtiene de los valores de la resistencia a la penetración estandar promedio como:

f prom( kNm2 )=2N cor

Donde N cor= valor promedio de la resistencia a la penetración estándar. Para pilotos hincados de bajo desplazamiento;

f prom( kNm2 )=N cor

entonces ,

Qs=pL f prom

Problema 2

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Considere un pilote de concreto prefabricado de 12 m de largo en un estrato de suelohomogéneo. La sección transversal del pilote es de 305 x 305 mm, el peso específico de la arena γd=16,8 kN/m3 y el ángulo de fricción del suelo ∅=35°. Determine la resistencia total de fricción. Use K = 1.4 y δ=0,6∅ .

Resistencia por fricción en arcillas.

Se dispone de varios métodos para obtener la resistencia unitaria por fricción (o superficial) de pilotes en arcilla. Tres de los procedimientos actualmente aceptados son método λ, método β y método α . A seguidas abordamos el método ∝

Según el método α , la resistencia unitaria superficial en suelos arcillosos se representa por la ecuación:

f=α ∙Cu(18)

donde:

α : factor empírico de adhesión. La variación aproximada del valor de α se muestra en la figura 9. Note que para arcillas normalmente consolidadas con cu≤ aproximadamente 50 kN/m2 ,tenemos ∝=1. Entonces:

Qs=∑ f p∆L=∑ ∝ cu p∆ L (19)

CU: cohesión no drenada de la arcilla.

En caso de estar estratificado el suelo que atraviesa el pilote, la cohesión que se usará será la media ponderada de los valores de cohesión en cada tramo o estrato diferente.

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Figura 9. Variación de α con la cohesión no drenada de la arcilla.

Capacidad de carga admisible del pilote aislado

Después que la capacidad última total de un pilote se ha determinado al sumar la capacidad de carga de punta y la resistencia por fricción (superficial) debe usarse un factor de seguridad razonable para obtener la carga admisible total para cada pilote, o

Qadm=Qu

FS(19)

Donde:

Qu=Q p+QS(20)

Qadm: capacidad de carga admisible para cada pilote.

Este factor de seguridad es tomado normalmente entre 2,5 y 4 dependiendo de las incertidumbres en el cálculo de la carga ultima

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Problema 3

Un pilote de concreto de 458 x 458 mm de sección transversal está empotrado en una arcilla saturada. La longitud de empotramiento es de 16 m. La cohesión no drenada de la arcilla es de 60 kN/m2 y su peso específico es de 18 kN/m3. Use un factor de 5 para determinar la carga admisible que el pilote puede tomar. Use el método ∝.

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