treball pilots 3, Guías, Proyectos, Investigaciones de Construcción

¡Descarga treball pilots 3 y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Construcción solo en Docsity!

Construcción II

Actividad 3

- Cimentaciones Profundas: Pilotes -

Marc Burguillos Roque

Raúl Ortigosa García

Alex Demont Torondel

Curso Académico 2011-

Grupo de clase 3T

Enunciado Actividad 3

Con el estudio geotécnico facilitado:

1. Proponer el procedimiento y la tipología del pilote (construido “in situ”, clavado, prefabricado, describe el proceso constructivo, sección cuadrada, circular, etc.) para la ejecución de las cimentaciones profundas.
2. Expresa gráficamente mediante un alzado i una planta en el que se indiquen los elementos necesarios para su correcta ejecución; posición de las armaduras, recubrimientos, solapes, etc.
3. Plantear el esquema en planta de la cimentación resultante, con la geometría del solar asignado. Indicando todos los elementos del plano: encepados, bigas centradoras, bigas riostras, etc.

Predimensionado de los pilotes

1. Cálculo de la carga Nd por encepado (Podemos aprovechar la carga de la Actividad 1)

Nd pilar 5B + 6B = 1136,38KN

Nd pilar 7D = 954,40KN

Elegimos el valor de cálculo ( Nd ) más desfavorable → Nd pilar 5B + 6B = 1136,38KN

2. Explicación de la elección del número de pilotes inicial

El número de pilotes para cada tipo de soporte se establece en función del orden de magnitud de las cargas a soportar y de criterios de uniformidad de diámetros en el conjunto de la obra.

La tendencia actual es, por razones de tiempo de ejecución de obra y de economía reducir el número de pilotes por encepado en base a incrementar su diámetro. Se dispondrán 2 o más pilotes por pilar en estructuras ordinarias.

Por este motivo, empezaremos con 2 pilotes por encepado, recordando que este tipo de encepado precisa riostras en la dirección ortogonal al eje que las une.

3. Cálculo de la carga Nd por pilote, partiendo del mínimo de pilotes por encepado, 2 pilotes

N’d = Nd / nº pilotes = 1136,38KN / 2 = 568,19KN

4. Determinación de la capacidad estructural de un pilote, a partir de una aproximación inicial

Nu = 0,20 · fck · Ac + 0,35 · fyk · As = 4,80 · 10^6 · 0,159 + 130 · 10^6 · 0,00056 = 836.000KN

fck = 25MPa (Resistencia característica del hormigón) = 0,20 · 25 = 5MPa = 4,80MPa (límite)

fyk = 400MPa (Resistencia característica del acero) = 0,35 · 400 = 140Mpa = 130MPa (límite)

Para estimar la relación diámetro del pilote con la cantidad de acero, podemos consultar la siguiente tabla de diámetros de pilotes:

Diámetro pilotes, en cm

30 35 40 45 55 65 85 100 Número de barras 5 5 5 6 7 6 7 9

Diámetro barra longitudinal 12 12 12 12 12 16 16 16 Diámetro barra transversal 6 6 6 6 6 6 8 8 Paso del hélice, en cm. 18 18 18 18 18 20 20 25

Partimos de un pilote de ø = 40cm con 5 barras del ø = 12mm (5ø 12 ). En el caso de hacer la

comprobación estructural del pilote y no cumplirse la desigualdad, entonces aumentaríamos el diámetro del pilote o si fuera necesario el nº de pilotes por encepado.

Ac = π · ø^2 pilote / 4 (Área del hormigón) → Ac = π · 0,4 52 / 4 = 0,159m^2

As = nº barras · π · ø^2 barra / 4 (Área del acero) → As = 5 · π · 0,012^2 / 4 = 0,00056m^2

5. Comprobación estructural del pilote:

Nu ≥ N’d → Nu = 836.000KN ≥ N’d = 568,19KN Se cumple la desigualdad, por tanto, el pilote soportará la carga estructural.

6. Cálculo de la capacidad de carga de cada pilote, mediante la expresión:

Qt = Qp + Qf = pp · Ap + pf · Af (Carga de hundimiento del pilote)

Qp = pp · Ap (Resistencia por punta)

Qf = pf · Af (Resistencia por fuste)

En pilotes cilíndricos, el área de la punta vale: Ap = π · y el área de fuste: Af = π · ø · l

Para calcular la capacidad de carga de cada pilote, los valores de la presión por punta ( pp ) y la

presión por fuste ( pf ) se obtienen de manera empírica a partir del estudio geotécnico.

Hay que asegurar la profundidad de empotramiento mínima (3 diámetros en rocas).

7. Comprobación de cuantías:

Cuantía máxima:

0,60 · Ac · fcd = 0,60 · 0,159 · 16.666.666,67 =1.590.000N = 1590KN

fcd = fck / 1,5 = (25.000.000 / 1,5) = 16.666.666,

Cuantía mínima:

0,04 · Ac · fcd = 0,04 · 0,159 · 16.666.666,67 = 106.000N = 106KN

fcd = fck / 1,5 = (25.000.000 / 1,5) = 16.666.666,

Dimensionado de nuestro encepado de 2 pilotes

Reborde → Ø pilote / 2 = 0,45 / 2 = 22,5cm

(Mínimo = 25cm)

Altura canto → 1,5 · Ø pilote = 67,5cm

(Mínimo = 40cm)

Longitud encepado → L = 2 · Ø pilote = 90cm

Base Larga → B = 2 · Ø pilote + 1 · Ø pilote + 2 · r = 185cm

Base Corta → B* = Ø pilote + 2 · r = 95cm

Longitud Pilote → 8 metros (Capa H) + 3 · Ø pilote (Capa A) = 8 + 3 · 0,45 = 9,35m

Armado del encepado

Se empleará el método de las bielas y tirantes para el cálculo de la armadura principal.

Armadura Principal del encepado

Us = Us =

= 299,31KN

Armado longitudinal con acero de tipo B-400-S, formado por 8 barras de diámetro 12mm

(8ø12) y con una separación de 18cm entre ellas.

Armadura Secundaria del encepado

Longitudinal superior: 10% de Us

Estreps horizontales: ρ = 4% de b’· x · h

Estreps verticals: ρ = 4% de b’ · x · L

b’ = min (h/2, amplada)

Tipología del pilote

• Elegimos un pilote (in situ) barrenado CPI-7 (rotación en seco) debido a las características de los suelos extraídas en el estudio geotécnico.
• Su sección será circular con un diámetro de 45cm.
• Profundidad del pilote: 8 metros (Capa H) + 3ø de hincado (Capa A) = 9,35m.

Características de los pilotes CPI-

• Los pilotes de tipo CPI-7 se realizan completamente en seco i sin contención. Son de aplicación en suelos con la cohesión suficiente para permitir la operación de perforación con barrenas continuas de la longitud del pilote, sin que se produzcan desprendimientos de las paredes de la excavación.
• Trabajan por punta en capas cohesivas duras y por fuste en capas coherentes medias sin desprendimiento.
• Son de rápida ejecución i económicos.
• Por su sistema de ejecución no producen ruidos ni vibraciones.
• Solo son aplicables en suelos coherentes y perforaciones en seco sin presencia de nivel freático. (En el caso de nuestro geotécnico, no tenemos ningún nivel freático, en caso contrario, deberíamos recurrir a pilotes de tipo CPI-4 o CPI-5)
• Durante la operación de extracción es posible reconocer la naturaleza del suelo y contrastarla con la del estudio geotécnico.
• Finalizada la perforación colocaremos las armaduras.
• El hormigonado se hará en seco y de forma continua.
• Por la zona central se introducirá un tubo tremie. Se irá elevando a medida que avance el hormigonado.
• En todo momento hay que mantener la boca 3 metros por debajo del nivel de hormigonado para evitar contaminaciones y garantizar el correcto hormigonado y la continuidad del pilote.
• Los diámetros propios de los pilotes tipo CPI-7 son entre 40 a 60cm. (En nuestro caso el diámetro del pilote será 40cm).
• Tendremos que extremar las precauciones al hormigonar pilotes de poco diámetro, dado que el espacio interior de la armadura es muy reducida y es fácil desplazar la armadura con el tubo de hormigonado.
• El barrenado sin entubación se puede realizar con equipos de rotación de alto rendimiento, en sus distintos diámetros necesarios, se consigue una perfecta ejecución, dado que siempre se garantiza el correcto encastado, y también la colocación adecuada de las armaduras.
• La ausencia de golpes i movimientos bruscos durante la ejecución hacen que este sistema (cuando las condiciones del terreno lo permitan) sea idóneo para ejecutar pilotes en la proximidad de construcciones.

Proceso de ejecución de pilotes barrenados sin entubación (CPI-7)

1. Puesta en posición el dispositivo de barrenado.
2. Avance de la perforación con la barrena.
3. Perforación de 3 veces el diámetro del pilote en el suelo estable.
4. Extracción de tierras mediante cazo.
5. Verificación de la profundidad, estanqueidad y verticalidad.
6. Colocación de la armadura.
7. Hormigonado en seco de forma continuada desde altura inferior a 1m.
8. Pilote terminado.

Detalle Pilote

1. Capa de hormigón de limpieza de 10-15cm de hormigón pobre (100kg/cm^2 ) que servirá como base de trabajo para ejecutar el encepado.
2. Armadura principal longitudinal (va a lo largo del elemento) de compresión para soportar los esfuerzos de deformación del pilote. El número mínimo de barras longitudinales es 6.
3. Armadura principal transversal a cortante. Debe ir atada o soldada en todos los cruces y debe sobresalir dos estribos o dos espirales.
4. Separadores para garantizar el recubrimiento mínimo. No utilizar nunca materiales biodegradables para utilizarlos como separadores.

(Recubrimiento mínimo = 4cm)

1

2 2

3

1

4

3

2 3

ESQUEMA EN PLANTA DE LA

CIMENTACIÓN PROFUNDA RESULTANTE