Diseño e implementación de cimentaciones profundas con pilotes, Apuntes de Construcción

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CONSTRUCCIÓN II

Curso 2010-2011 QP

ACTIVIDAD 3

ÍNDICE

1.- Determinar cuál seria la resistencia en punta y por fricción que se utilizaría para diseñar un pilote (considerar las cargas obtenidas en la actividad 1)

2.- Calcular el encepado correspondiente al eje del pilar Y03-X07. Determinar la geometría y armaduras.

3.- Proponer el procedimiento y la tipología del pilote para la ejecución de los cimientos profundos

4.- Expresa gráficamente los resultados mediante un alzado y una planta en la que se indiquen los elementos necesarios para su correcta ejecución, posición armaduras, recubrimientos, solapes, etc…

5.- Plantear el esquema en planta de la cimentación resultante, con la geometría del pilar asignado. Indicar todos los elementos en el plano: encepados, vigas centradoras, vigas de arrostramiento, etc…

ADOPCIÓN DE PILOTAJE COMO MEDIO DE CIMENTACIÓN PROFUNDA

Las cimentaciones profundas se utilizan cuando:

• El terreno no tiene capacidad suficiente para absorber las y tensiones derivadas de una cimentación superficial.
• Cuando el terreno tiene el nivel freático alto.
• Cuando encontramos el firme a más de 6 mts de profundidad.

Nivel 1 = 18,50 m; Nivel 2= 1,50 m; Nivel 3= 3,80 m.

PARA UN PILOTE DE Dº. 60 CMS.

RESISTENCIA EN PUNTA

Para determinar la resistencia por punta de los pilotes es preciso considerar la afectación del fuste por parte del bulbo de presiones. Para suelos granulares se considera:8Ø+3Ø+3Ø. Por tanto la altura a tener en cuenta para el cálculo de la resistencia en punta seria 14Øx0,60= 8,4 m.

El valor de la resistencia en punta Qp se obtiene de la ecuación de Terzaghi.

Qp = A · (c · Nc + γ · h · Nq + γ · Rm ·Nγ)

Donde:

A = sección recta del pilote c = cohesión del suelo en la zona de la punta γ = densidad del suelo en la base del pilote h = longitud del pilote Rm = ¼ del diámetro del pilote

Los valores Nc, Nq, y Ny se obtiene según la tabla de los factores de Terzaghi.

Datos:

C (T/m²) φ (º) Y (T/m³) h (m) A (m²) Rm (m) 8 35 1,7 21 0,2827 0,

φ Nc Nq Ny 35 46,1 38,5 48,

Qp = 263,20 T

RESISTENCIA EN FUSTE

El valor de la resistencia en fuste se determina por la siguiente expresión:

Qf = h· p · (1/2 · γ’ · S1· p + c’ · S2)

Donde:

p = perímetro del pilote = 1,884 m. c = cohesión del suelo en la zona del fuste γ = densidad del suelo en la zona del fuste h = longitud del pilote de cada nivel

S1 y S2 son valores obtenidos por Caquot y Kerisel en función del ángulo de rozamiento interno.

φ 0 10 20 30 40 S1 0 0,19 0,64 1,9 5, S2 1 1,6 2,7 5 10,

Calculamos la resistencia en fuste por cada nivel:

Nivel 1 S1 = 2,70 S2 = 6,

Qf = 1.796,10 T considerando h= 18,50 m)

Nivel 2 S1 = 5,50 S2 = 9,

Qf = 33,67 T

Nivel 3

Si &=35º S1 = 3,

Y S2 =

Qf = 485,72 T

Posibilidad de alcanzar grandes profundidades

20-22m 20-22m 20-22m 50m 50m 30m 30m 30m Limitado

Para los pilotes del tipo CPI-8, la perforación se realiza mediante una barrena helicoidal de la longitud del pilote. Este sistema es aplicable tanto en perforaciones en seco como en agua. La barrena dispone de un núcleo hueco por donde se inyecta el hormigón de forma continua y de consistencia muy fluida. A medida que se retira la barrena se va llenando la perforación.

Es necesario que la barrena esté sumergida al menos dos veces el diámetro en el hormigón para evitar la contaminación i garantizar la continuidad del pilote. Inmediatamente después de hormigonar, gracias a la consistencia fluida del hormigón, se introduce la armadura y este hecho de introducirla a posteriori limita la longitud de la armadura a 10-12mts. Los diámetros mas comunes van de los 35 a los 65cms de diámetro, aunque también se pueden hacer de 85 y de 100cms. Son pilotes que trabajan por punta sobre capa dura y por fuste sobre capas medias.

Hemos decidido hacer unos pilotes de 60cms de diámetro para una longitud de 21mts de profundidad. Así que llegaremos a una cota de excavación de aproximadamente 23mts.

La separación mínima recomendable entre ejes de pilotes será:

• dos veces su diámetro si trabajan por punta
• tres veces su diámetro si trabajan por fuste

Según nuestros cálculos vemos que nuestro pilote trabaja por fuste, en este caso debemos dejar entre ejes 3 diámetros, es decir, 180 cms. Vamos a hacer que el pilote penetre en el encepado 12 cms.

El canto mínimo siempre será mayor o igual al diámetro del pilote, en nuestro caso el canto del encepado será 60 cms.

La distancia mínima entre el perímetro del pilote y cualquier punto del perímetro del encepado será de mínimo 25cms o medio diámetro del pilote. Se ha optado por medio diámetro, es decir, 30cms.

Finalmente y por el hecho de tener dos pilotes en nuestro encepado colocaremos 2 riostras en el sentido perpendicular al eje que une los pilotes.

Encepado rígido si a1 ≤ 3h en nuestro caso 120 ≤ 3h h ≥ 40 cms Por lo tanto tenemos un encepado rígido

Para determinar el momento de cálculo “Md” del encepado rígido aplicamos:

Md = a1 / 2 · Nd / 2

a1 = 1,20m Nd = 1450,52 KN

Md = 1,20 / 2 · 1450,52 / 2 = 435,16 KN/m

Valor de cálculo de la tracción “Td” Td = Asfyd. Capacidad mecánica de la armadura

Td = Nd / 2 · (a1 / 2 – a / 4) 0,85 d

Donde:

Td = 1450,52 / 2 (1,20 / 2 – 1,20 / 4) = 530,60 KN = 53,06 T 0,85 · 0,48m

Asfyd = 53,06 T

Según la tabla del acero tipo B-500-S

Decidimos para la armadura inferior 6 Uds. de Ø 16mm ya que soportan según las tablas una carga de 53,50 T.

Además de la armadura inferior, para realizar el diseño debemos tener en cuenta que la armadura de la cara superior debe tener una sección mínima equivalente a la décima parte de la cara inferior traccionada.

53,06 · 1/10 = 5,31 T

Según la tabla del acero tipo B-500-S, 5 Uds. de Ø 6mm soportan 6,27 T.

Planta general de cimentaciones:

Sección transversal de cimentaciones: