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Aspectos de Calculo
Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas GuillenProfesor Universitario, Ingeniero Civil - Consultor Geotécnico
Lima, febrero, 2018
Curso Taller
Estudio Geotécnico para Edificaciones
Cimentación Profunda
Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, PerúFacultad de Ingeniería Civil
Centro de Educación Continua
3Cimentación ProfundaCEC - 2018
• Aspectos de Calculo
– Definiciones
– Métodos de Calculo.
» Método Analíticos.
» Método Empírico.
– Carga admisible de un pilote.
– Ejemplos Aplicativos
Cimentaciones Profundas
Contenido del Curso
Carga ultima de un pilote
Definiciones
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Definiciones
Carga ultima por punta
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Definiciones
Carga ultima por fricción
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• Métodos de Calculo.
– Método Analíticos.
– Método Empírico.
Método Analítico
Método Empírico
La resistencia del terreno (por punta y por fricción) en el pilote puede ser estimada mediante expresiones analísticas. El criterio de falla de Mohr Coulomb es considerado.
La resistencia del terreno puede ser estimada mediante correlaciones de ensayos in-situ. Se disponen de correlaciones de ensayos SPT, CPT, etc.
Métodos de Calculo
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Métodos Analítico
Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera.
Gobierno de España, Ministerio de Fomento.
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia en Pilotes
Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera.Gobierno de España, Ministerio de Fomento.
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia por Punta
Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera.Gobierno de España, Ministerio de Fomento.
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia por Punta (…)
Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera.Gobierno de España, Ministerio de Fomento.
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia por Punta (…)
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia Lateral
En Suelos granulares con finos
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia Lateral
En Suelos Arcillosos (método alfa)
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia Lateral
En Suelos Arcillosos (método alfa)
Resistencia Lateral
En Suelos Arcillosos (método beta)
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
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Métodos Analítico – Mohr Coulomb
Resistencia Lateral
En Suelos Arcillosos (método beta)
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Métodos Empíricos
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Método Empírico
Basado en correlaciones con ensayos de penetración (SPT):
• Aoki-Velloso (1975)
• Décourt & Quaresma (1978, 1982)
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Aoki-Velloso (1975)
La resistencia ultima por punta y por fricción es estimada mediante las siguientes correlaciones
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Aoki-Velloso (1975)
23Cimentación ProfundaCEC - 2018
Décourt & Quaresma (1978, 1982)
La resistencia ultima por punta y por fricción es estimada mediante las siguientes correlaciones
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Décourt & Quaresma (1978, 1982)
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• Capacidad Admisible en Pilotes
– Factor de Seguridad.
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Capacidad Admisible en Pilotes
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Capacidad Admisible en Pilotes
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Ejemplos aplicativos
Se ha proyectado la construcción de una plataformacuadrada de concreto armado (base 12m y espesor 1.0m)para soportar un tanque de almacenamiento de petróleo. Elpeso del tanque lleno es 900t.El proyecto está ubicado sobre un terreno arenoso de 6m deespesor, cercano a la orilla del mar, cuyo nivel freático está a2m debajo de la superficie. Debajo del material arenoso seencuentra un estrato granular de 40 m de espesor, ysubyaciendo a este material se presenta un estrato rocoso.De acuerdo al estudio de peligro sísmico el lugar esconsiderado como de “alta sismicidad” por lo que se debetomar en cuenta en el diseño de los pilotes.Los resultados de la investigación geotécnica concluyen queel estrato arenoso es potencialmente licuable.Considerar que el nivel de la superficie del terreno arenoso es
el nivel de la plataforma.
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Ejemplo 1
Esquema 1.1. Condición del terreno y características de la cimentación.
La Tabla 1.1 presenta el resumen de los resultados obtenidos del Estudio de Mecánica de Suelos(EMS) con fines de cimentación. Considerar la resistencia unitaria lateral y de punta constante enlos estratos.
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Ejemplo 1 (…)
Tabla 1.1. Parámetros del Material.
Se solicita:
• Estimar las dimensiones de la cimentación profunda (pilote de concreto), para tal considerar unfactor de seguridad mínimo requerido igual a 3.
Considerar: (1) Cargas que se transmiten son de tipo vertical. (2) Equipos disponibles para laejecución de pilotes excavados pueden realizar excavaciones circulares de diámetro: 0.8; 1.0 y1.2m. (3) Peso específico del concreto igual a 2.4 t/m³. (4) Pilotes deben estar espaciadosnecesariamente de 3 veces su diámetro.
Estimar la longitud del Pilote considerando lo siguientes datos:
Esquema 2.1. Sección de análisis.
Datos del Pilote:
Criterios de diseño:
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Ejemplo 2
Cargas actuantes:
• Bloque de cimentación: 1m• Diámetro: 30cm• Nivel freático a 2.0m. • Carga actuante: 13t
Nota: Utilizar el método de Aoki –Velloso y Décourt & Quaresma.
Arcilla arenosa blanda
Arcilla limosa con arena
Arena limosa con arcilla
Arcilla arenosa con limos, rígido
Esquema 3.1. Sección de análisis.
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Ejemplo 3
Estimar la longitud del Pilote considerando lo siguientes datos:
Estimar la capacidad admisible de un pilote de concreto de 7.5m de profundidad y de diámetro de 30cm (ver Esquema 4.1). Considerar nivel freático a 2.0m. El nivel del inicio de pilote es 1.0m debajo del terreno natural. Nota: Utilizar el método de Aoki –Velloso y Décourt & Quaresma.
Arcilla arenosa blanda
Arcilla limosa con arena
Arena limosa con arcilla
Arcilla arenosa con limos, rígido
Esquema 4.1. Sección de análisis.
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Ejemplo 4
Estimar la longitud del empotramiento de los pilotes: L1 y L2 que soporta un bloque de sección cuadrada sometido a una carga distribuida. Considerar FS=3. Los pilotes son hincados y de concreto, de sección cuadrada y de alma llena de 0.5x0.5m. El espaciamiento entre los pilotes verticales es de 2m. El proyecto está ubicado en una zona sísmica y está apoyado sobre un terreno conformado de arena suelta sin finos.
Esquema 4.1. Detalle de la cimentación profunda.
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Ejemplo 4
Tabla 4.1. Parámetros del material.
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Ejemplos aplicativos
Estimar la capacidad admisible de un pilote de concreto de 7.5m de profundidad y de diámetro de 30cm (ver Esquema 4.1). Considerar nivel freático a 2.0m. El nivel del inicio de pilote es 1.0m debajo del terreno natural. Nota: Utilizar el método Décourt & Quaresma.
Arcilla arenosa blanda
Arcilla limosa con arena
Arena limosa con arcilla
Arcilla arenosa con limos, rígido
Esquema 4.1. Sección de análisis.
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Ejemplo 1
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Ejemplo 1 - Solución
Estimar la longitud del empotramiento de los pilotes: L1 y L2 que soporta un bloque de sección cuadrada sometido a una carga distribuida. Considerar FS=3. Los pilotes son hincados y de concreto, de sección cuadrada y de alma llena de 0.5x0.5m. El espaciamiento entre los pilotes verticales es de 2m. El proyecto está ubicado en una zona sísmica y está apoyado sobre un terreno conformado de arena suelta sin finos.
Esquema 4.1. Detalle de la cimentación profunda.
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Ejemplo 2
Tabla 4.1. Parámetros del material.
Ejemplo 2 - Solución
Para el pilote inclinado:
Diagrama de fuerzas:
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Ejemplo 2 - Solución
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Ejemplo 2 - Solución
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Ejemplo 2 - Solución
Para el pilote vertical
Diagrama de fuerzas:
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Ejemplo 2 - Solución
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Ejemplo 2 - Solución
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GRACIAS POR LA ATENCIÓN
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