Coleccion a Cero Hoy Tomo 12

7/25/2019 Coleccion a Cero Hoy Tomo 12

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EstudiodeF

actibilidaddePil

otesdeAcero

deSeccinIR

enMxico/Info

rmeAcadmico


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Estudio de Factibilidad de Pilotes de Acero de Seccin IR en Mxico www.gerdaucorsa.com.m

Unidad Azcapotzalco

DIVISIN DE CIENCIASBSICAS E INGENIERIA

POSGRADO EN INGENIERAESTRUCTURAL

ESTUDIO DE FACTIBILIDADDE PILOTES DE ACERO

DE SECCIN IR EN MXICO

INFORME DE INVESTIGACIN

Dr. Luciano Fernndez SolaDr. Tiziano Perea Olvera

Ing. Joaqun Francisco TiradoPrez

Septiembre - 2015

NDICEndice de gurasndice de tablas1 Introduccin2 Deniciones fundamentales de las cimentaciones profundas

2.1 Clasicacin de las cimentaciones profundas2.1.1 Clasicacin de acuerdo al material principal con el que se fabric (Bowles 1988, Tamez 2001)2.1.2 Clasicacin de acuerdo al mecanismo de transferencia de carga (Tamez 2001)

3 Conceptos fundamentales de la capacidad de carga3.1 Capacidad de carga de pilotes individuales

3.1.1 Capacidad de carga por punta3.1.2 Capacidad de carga por friccin3.1.3 Efecto de grupo

4 Antecedentes histricos del uso de pilotes en Mxico5 Pilotes de acero de seccin I

5.1 Caractersticas estructurales5.2 Caractersticas Geotcnicas5.3 Desventajas

6 Ejemplos Ilustrativos de Pilotes Individuales6.1 Capacidad de carga de un pilote en suelo cohesivo

6.1.1 Pilote cuadrado de concreto de seccintransversal de 0.4 x 0.4 m6.1.2 Pilote de acero de Seccin IR 305~86.1 kgf/m

6.2 Capacidad de carga en suelo friccionante6.2.1 Pilote de seccin maciza cuadrada de concreto de 0.3 x 0.3 m.6.2.2 Pilote de acero

6.3 Comparacin y conclusin de los resultados obtenidos para pilotes individuales

7 Ejemplo del diseo de la cimentacin de un edicio7.1 Diseo en suelo cohesivo

7.1.1 Solucin con pilotes de concreto de seccin maciza cuadrada de 0.55 x 0.55 m7.1.2 Solucin con pilotes de acero de seccin I

7.2 Diseo en suelo friccionante7.2.1 Solucin con pilotes de concreto de seccin cuadrada maciza de 0.55 x 0.55 m7.2.2 Solucin con pilotes de acero de seccin I

7.3 Comparacin y conclusin de los resultados obtenidos del diseo de la cimentacin de una edicacin

7.3.1 Cimentaciones en suelos cohesivos7.3.2 Cimentaciones en suelos friccionantes

8 Corrosin8.1 Introduccin

8.2 Corrosin atmosfrica8.3 Estudios previos sobre corrosin en pilotes8.4 Corrosin de pilotes de acero enterrados en el suelo8.5 Acciones para la proteccin de pilotes de acero a la corrosin

8.5.1 Sobredimensionamiento8.5.2 Uso de acero de alta resistencia8.5.3 Recubrimientos8.5.4 Proteccin catdica

8.6 Normatividad9 Comentarios adicionales acerca de la supercie de falla10 Referencias


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INTRODUCCION

NDICE DE FIGURASFigura 3.1Mecanismo de Transferencia de carga, en donde estn loselementos para el clculo de la capacidad de carga por friccin y porcapacidad de punta del pilote. (Bowles 1988)

Figura 3.2Graca para obtener la profundidad critica ( Tamez 2001)

Figura 3.3 Valores de para estratos superiores que contengan arena ograva arenosa y debajo de estos se tenga arcilla rme (Adaptado de Budhu2008)

Figura 3.4Valores de para estratos superiores donde se tenga arcillasuave y debajo de esta arcilla rme (Adaptado de Budhu 2008)

Figura 3.5 Valores de para estratos donde solo se tenga Arcilla rme(Adaptado de Budhu 2008)

Figura 3.6Relacin entre el factor a y el esfuerzo cortante no drenado(Bowles 1988)

Figura 3.7 Distintos arreglos de grupos de pilotes (Budhu 2008)

Figura 3.8Losa de cimentacin en contacto y por encima de la superciedel terreno (Budhu 2008)

Figura 3.9Falla de bloque del grupo de pilotes

Figura 6.1Pilote en suelo cohesivo (Das 2001)

Figura 6.2 Variacion de con la longitud de empotramiento del pilote. (Das2001)

Figura 7.1Distribucin del grupo de pilotes de concreto en suelo cohesivo

Figura 7.2 Graca para determinar el factor N*c. (Das 2001)

Figura 7.3Distribucin de pilotes de acero de seccin I en suelo cohesivo

Figura 7.4 Distribucin de pilotes de concreto en suelo friccionante

Figura 7.5Distribucin de pilotes de acero de seccin I en suelofriccionante

Figura 8.1 Proceso de reacciones de oxidacin-reduccin (nervion.com.mx)

Figura 8.2 Mapa de corrosin atmosfrica en Mxico (costacool.mx)

Figura 8.3Mapa de corrosin anual del acero al carbono para Mxico

(Mariaca et al. 1999)Figura 9.1Supercies de falla potenciales

NDICE DE TABLASTabla 3.1 Valores de i, dependiendo del material del pilote (Budhu 2008)Tabla 8.1Espesores de sacricio sugeridos por el EC3 (2002) para pilotesenterrados en el sueloTabla 9.1 Relaciones entre CeqCI para algunos perles I comunes para eluso en pilotes

En nuestro medio, las cimentaciones profundas (pilas, cajones, etc.) se suelenreservar para situaciones muy especiales (puentes, grandes edicios, muellesetc.); no es comn por lo tanto el uso de pilotes para otras aplicaciones menores.La razn de esto suele ser en primer lugar el factor econmico, pues es normalpensar en grandes equipos e infraestructura, y por consiguiente grandesinversiones importantes. En segundo lugar los mtodos de clculo, tantogeotcnico como estructural, han sido y siguen teniendo un nivel relativamentealto de incertidumbre; la bibliografa existente est basada generalmente en librosde Geotecnia, ya que los libros de estructuras tocan el tema de forma supercial(Bowles 1988). Es por ello que las tendencias actuales de la estimacin de lacapacidad de carga en cimentaciones profundas est orientndose al uso depruebas de carga para determinar la capacidad de este tipo de cimentaciones.

Sin embargo, se puede encontrar en la prctica diseos tpicos que se repitenuna y otra vez, dejando de lado la ciencia que conlleva a una optimizacin ydiseo eciente de los pilotes (Bowles 1988).

A medida que el desarrollo industrial y la explosin demogrca aumentan,se crea una demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando;surge entonces el pilote de concreto como una solucin que supera largamenteal pilote de madera, debido a que poda ser fabricado en unidades de lasmismas dimensiones que el pilote hecho de madera, pero capaz de soportarcompresiones y tensiones mucho mayores. Adems que puede moldearse encualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y del tipo desuelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las mquinas de gran ecienciade perforacin a gran profundidad y dimetro, se reemplaz parcialmente lospilotes hincados por los pilotes moldeados in-situ (Bowles 1988).

Adicionalmente, en los ltimos aos en algunos pases, se ha introducidode manera cada vez ms comn el uso de perles o tubos de acero comoelementos para cimentaciones profundas, ya que presentan algunas ventajastanto en el comportamiento como en los procesos constructivos sobre loselementos de concreto.


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DEFINICIONES FUNDAMENTALESDE LAS CIMENTACIONES PROFUNDAS

Las cimentaciones profundas corresponden a aquellas que seutilizan cuando el rea disponible de transferencia de carga o lacapacidad del terreno supercial no son sucientes para poder resistirde manera adecuada una transferencia directa de carga. En estoscasos, se suelen introducir elementos de cimentacin esbeltos conel propsito ya sea de transmitir las cargas de estructuras pesadasa estratos profundos de suelos duros o rocas, que presentan altacapacidad de carga y baja compresibilidad, los cuales subyacen enestratos de arcillas blandas, o depsitos de limos o arenas o deincrementar la supercie de transferencia de carga, caso en el quela capacidad del pilote depender de la adherencia y de la friccinque este con el suelo que lo rodea (Tamez 2001).

En general se puede denir que las cimentaciones por pilotaje seutilizan cuando sucede alguna de las siguientes condiciones (Tamez2001):

El estrato o estratos superiores sonaltamente compresibles y dbiles parasoportar la carga transmitida por lasuperestructura.

Se quieren reducir o limitar losasentamientos en las edicaciones.

La permeabilidad u otras condiciones delterreno no son adecuadas.

Las cargas son muy fuertes o concentradas(como columnas).

Existe peligro inminente de licuacin desuelos presencia de arenas sueltas y nivelfretico alto).

Presencia de fuerzas laterales o delevantamiento.

El uso de cimentaciones profundas es el mtodo ms antiguodel hombre para superar las dicultades de las cimentaciones desuelos blandos. A pesar de que se remonta a los suelos lacustresprehistricos, hasta nales del siglo XIX, el diseo de este tipo decimentacin se basaba totalmente en la experiencia.

Las cimentaciones profundas constan principalmente de elementosestructurales de gran esbeltez, que soportan cargas axiales ylaterales, y los cuales pueden sufrir cierta exin, an estandorodeados del suelo en el cual se hincan o se construyen. A menudose hincan en grupos o en las, conteniendo cada uno (Das 2001).El tipo de elemento usado como sistema de cimentacin dependedel tipo de carga, de las condiciones del subsuelo, del nivel de aguapresente en el suelo. Es por ello que las cimentaciones profundaspueden clasicarse de acuerdo a dos criterios primordialmente.

1.1 Clasicacin de las cimentacioprofundas

1.1.1 Clasicacin de acuerdo al material pcon el que se fabric (Bowles 1988, Tamez 2001)

Pilotes de acero: pilotes de seccinpilotes de tubo, los pilotes de tubo seen el terreno con sus extremos abcerrados. Las vigas de acero de patn de seccin I, tambin se usan; sin embpreeren los perles H porque los es

de sus almas y patines son iguales.

Pilotes de concreto:son elementos de concretoprefabricados, pilotes fabricados in situ, su uso en la actualidad. Actualmente los pilotes pretensuna buena alternativa, stos tiene mayor resisexin y son consecuentemente menos suscdaarse durante su proceso de construccin. Losconcreto no toleran condiciones difciles de hincadode acero, y tienen una mayor probabilidad de daembargo, los pilotes de concreto son muy popularson ms baratos que los pilotes de acero y su capcarga es importante.

Pilotes de madera:son troncos de rboles, cuyvara entre 10 y 20 m, actualmente son poco uspilotes de madera no resisten altos esfuerzos al hinlo tanto, su capacidad se limita a aproximadament. Se deben usar elementos de acero para evitar dpunta del pilote. La parte superior de los pilotes dtambin podra daarse al ser hincados, para evitauna banda metlica o un capuchn o cabezal. de madera permanece rn indenidamente sin darodeados de suelo saturado. Sin embargo, en unmarino, estn sometidos al ataque de varios orgpueden ser daados considerablemente en poc

Cuando se localizan arriba del nivel fretico, los patacados por insectos. Su vida se incrementar tcon preservadores como la creosota.


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capacidad de carga de las cimentaciones, depende de losrmetros de resistencia de la masa de suelo. A continuacinmencionaran aspectos geotcnicos necesarios para el estudio

sico de la capacidad de carga de cimentaciones profundas.

primer lugar, por la manera en que resisten los esfuerzosrtantes los suelos se suelen clasicar en dos tipos:

Suelos cohesivos. Son suelos cuyas partculas son tanpequeas que las fuerzas de atraccin entre sus partculas(cohesin) son mayores que las fuerzas de gravedad sobrelas mismas. Este tipo de suelos tienen un comportamientosimilar al de la plastilina en donde la resistencia al esfuerzo

cortante est dado por sus propiedades internas y se vepoco afectada por los esfuerzos a los que est sometido.Suelos friccionantes. Son los suelos en los cuales por elgran tamao de sus partculas, las fuerzas de gravedad sonmayores que las fuerzas de atraccin entre ellas (cohesin)por lo que la resistencia al esfuerzo cortante est dada por lasfuerzas de friccin que se desarrollen entre las supercies delas mismas. Debido a que la fuerza de friccin depende dela fuerza normal, la resistencia al esfuerzo cortante de estossuelos depende del esfuerzo exterior al que est sometida lamasa de suelo.

CONCEPTOS FUNDAMENTALESDE LA CAPACIDAD DE CARGA

1.2 Clasicacin de acuerdo al mecanismo de transferencia de carga (Tamez 2001)

Pilote de friccin: Los pilotes de friccin transmiten las cargas estructurales al suelo principalmente a lo largo de su supercielateral o fuste. Se hincan en estratos con caractersticas mecnicas pobres, sin que su punta se apoye en las capas resistentessubyacentes. Se emplean normalmente cuando el estrato supercial blando tiene un gran espesor que hace antieconmico usarpilotes de punta o cuando la consolidacin de ste estrato induce friccin negativa sobre los pilotes de punta y provoca su emersin.Esta ltima condicin es comn en la zona lacustre de la Ciudad de Mxico donde se presenta un fuerte hundimiento regional. Paraque el mecanismo de transferencia de carga por friccin se desarrolle, debe existir movimiento relativo del pilote respecto a la masade suelo.

Pilotes de punta o pila: Cuando el elemento debe alcanzar un estrato de apoyo de resistencia considerable (ya sea estratosrocosos o estratos duros) en comparacin a los estratos superiores y la transferencia de carga es esencialmente mediante elcontacto directo de la punta con el estrato resistente.

En la realidad se ha observado que casi ningn suelo presentaexclusivamente un solo mecanismo de transferencia de esfuerzocortante, sino que en la mayora de los suelo son en cierta medidacohesivo-friccionantes. Es por esto, que la capacidad resistentede la masa de suelo suele denirse por medio de dos parmetrosfundamentales:

ngulo de friccin interna.En las partculas de suelo degran tamao (gravas y arenas) las fuerzas de inercia sonmucho mayores que los enlaces electromagnticos, por loque la resistencia de estos suelos queda denida por lasfuerzas de friccin que se pueden desarrollar entre sussupercies.

Cohesin. La cohesin es una propiedad de los materialesque dene la capacidad de sus molculas para permanecerunida debido a las fuerzas electromagnticas que sepresentan entre ellas. En las partculas de suelo muypequeas (limos y arcillas), las fuerzas de cohesin entreellas son mucho mayores que las fuerzas de inercia queproduce la gravedad debido a sus masas tan pequeas.

3.1 Capacidad de carga de pilotes individuales

La capacidad de carga ltima toma en cuenta dos partes (gura 3.1), la capacidad de carga que aporta la punta el pilote La otra es la friccin, llamada capacidad de carga por ccin, la cual se transmite por el fuste del pilote (Q f). En el clculo capacidad de carga en algunos casos se considera el peso del pilote Wp, como carga actuante sobre el pilote. (Bowles 1988

Qnet= Qf+ Qp- Wp

Figura 3.1

Figura 3.1 Mecanismo de Transferencia de carga, en donde estn los elementos para

el clculo de la capacidad de carga por friccin y por capacidad de punta del pilote.

(Bowles 1988)


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Estudio de Factibilidad de Pilotes de Acero de Seccin IR en Mxico www.gerdaucorsa.com.m0

3.1.1. Capacidad de carga por punta

Si los estudios geotcnicos establecen la presencia de un lecho rocoso a una profundidad razonable, los pilotes se prolongan hastala supercie de la roca o donde se encuentre un estrato de suelo bastante compacto y duro. Para estos pilotes la capacidad delpilote depende primordialmente de la capacidad del material de apoyo.

Para el clculo de la capacidad de carga de pilotes de punta existen muy diversos mtodos, tanto experimentales como analticos.En el presente trabajo se utilizarn dos expresiones analticas, una para el clculo de la resistencia de pilotes en suelos cohesivosy otro para suelos friccionantes.

Como ya se ha comentado, la resistencia al esfuerzo c ortante en suelo friccionantes depe nde del nivel de esfuerzo de connamientoal que est sometido. Es por ello que en el clculo de la capacidad de carga por punta en suelos friccionantes, la capacidad esfuncin del esfuerzo de connamiento, que a su vez depende de la presin Pb, por lo que la capacidad de carga queda expresadapor la ecuacin 3.2.

Donde:Pb Presin vertical efectiva al nivel de la punta del pilote (Pb= * zc) Peso volumtrico efectivo del sueloNq Factor de capacidad de carga

Ap rea de la base del pilote en estudiZc Profundidad critica hasta la que debe considerarse el incremento del esfuerzo de connamiento y est en funcin del ngulo de friccin interna (gura 3.2).

Por otra parte, para el caso de suelos puramente cohesivos, la resistencia al esfuerzo cortante es casi independiente del valor delesfuerzo de connamiento, por lo que la capacidad por punta puede expresarse por medio de la ecuacin 3.3.

Donde:cuCohes in no drenada

Ap rea de la base del pilote en estudi.

Qp= Pb*Nq* Ap

Figura 3.2

Figura 3.3

Figura 3.2 Graca para obtener la profundidad critica (Tamez 2001).

Qp= 9 * cu* Ap

3.1.2 Capacidad de carga por friccin

En mayora de los casos la capacidad de carga por fricque aporta la mayor capacidad de carga en elementos dtransversal pequea (pilotes), aunque ste sea diseadotrabaje principalmente por punta. La capacidad de carga pdepende fundamentalmente de la adherencia que exismaterial del pilote y el suelo. La denicin de esta adherensujeto de muchos estudios, y existen muy diversos acery teoras al respecto. Entre las teoras analticas ms aceencuentran los denominados mtodos y .

3.1.2.1 Mtodo

El mtodo est basado en un anlisis de esfuerz(anlisis de falla a corto plazo), lo que signica que no se disipacin de la presin de poro (presin ejercida por el las partculas de suelo) de la muestra lo que da, que ecortante del suelo queda denido por la resistencia no dr

Este mtodo es til para estimar la capacidad de cargplazo de pilotes hincados en suelos de grano no. En esel coeciente es usado en relacin a la resistencia acortante no drenada del suelo su, que para el caso puramente cohesivos corresponde al valor de la codrenada cu respecto a la adherencia del esfuerzo a lo largdel pilote. El valor del coeciente disminuye conforme arigidez de la arcilla, lo liso de la supercie del pilote, y pametlicos; esos valores van de 1.0 para arcillas muy blaen arcillas muy duras (Tomlinson 1987). La capacidad defriccin es el producto del rea del fuste por el factor esfuerzo cortante no drenado (Budhu 2008).

El valor de a utilizar para determinar la capacidad de capilotes es un tema de mucho debate y prueba. La mayopruebas para determinar el valor de son pruebas de sobre modelo de pilotes instalados en un depsito unsuelo (Budhu 2008). Los principales problemas con estade laboratorio son:

Es difcil ampliar los resultados de las pmodelo de laboratorio a pilotes reales.

Los suelos en el campo son en su mayohomogneos en comparacin con los shomogneos cuidadosamente preparadel laboratorio.

Durante el hincado inuye fuertemente de que no se puede duplicar con presel laboratorio.

En general se preeren las pruebas de campo a gran escpilotes reales, pero estas pruebas son caras y los pueden aplicarse nicamente al sitio donde se realizan laLos resultados de cono y el STP (Prueba de penetracinse han relacionado con el valor de , pero estos se han evuelos de correlaciones estadsticas con bajo coecorrelacin (Budhu 2008).


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Figura 3.3 - Valores de para estratos superiores que contengan arena o grava arenosa

y debajo de estos se tenga arcilla rme (Adaptado de Budhu 2008)

Figura 3.4 - Valores de para estratos superiores donde se tenga arcilla suave y

debajo de esta arcilla rme ( Adaptado de Budhu 2008)

Figura 3.5 Valores de para estratos donde solo se tenga Arcilla rme

(Adaptado de Budhu 2008)

En las grcas de las guras 3.3-3.5 se muestran valores para dados por Tomlinson (1distintas condiciones de suelo, en funcin de la cohesin de las arcillas. Bowles (1988)tambin una grca comparativa de los valores del factor propuestos en distintos trabestratos homogneos de arcilla (gura 3.6).

Figura 3.6 Relacin entre el factor a y el esfuerzo cortanteno drenado (Bowles 1988)

Tabla 3.1 - Valores de i, dependiendo del material del pilote (Budhu 2

3.1.2.2 Mtodo

El mtodo est basado en un anlisis de esfuerzos efectivos y se usa para realizar anlisplazo, y la capacidad de carga del pilote a largo plazo de los suelos de grano grueso y capcarga de pilotes a largo plazo en suelos de grano no. La friccin a lo largo del fuste (fs) seusando la ley de friccin de Coulomb, donde la resistencia por friccin est dada por un cde friccin y por la presin lateral efectiva del suelo (p I) como se muestra en la ecuacipresin lateral efectiva es proporcional a la presin vertical efectiva (pv) multiplicada por el de presin lateral de la tierra (Ko).

El valor de (propuesto originalmente por Burland en 1973), al igual que los valores del fatambin un tema de muchos debates, especialmente para suelos de grano grueso. Una de lapara estos debates es la correlacin de con valores no denidos del ngulo de friccin inte

Los intervalos tpicos de los valores para el ngulo de friccin interna efectivo de cada estratdan en la siguiente tabla, mientras que la presin efectiva vertical es calculada al centro de ca

que este en estudio (Budhu 2008).

Figura 3.4


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Figura 3.7 - Distintos arreglos de grupos de pilotes (Budhu 2008)

Figura 3.8 - Losa de cimentacin en contacto y

por encima de la supercie del terreno (Budhu 2008)

1.3 Efecto de grupo

la mayora de los casos, los pilotes se utilizan en grupos para transmitir la carga estructural al suelo.no de los problemas ms complejos en la ingeniera de cimentaciones consiste en poder evaluar conactitud la capacidad de carga de un grupo de pilotes o relacionarla con la de los pilotes aislados. Enncin de la distancia. Entre pilotes, una razonable hiptesis es que los esfuerzos transmitidos por elote al suelo se traslapen, reducindose as la capacidad individual de carga del pilote. La capacidadrtante de un grupo de pilotes puede no ser igual a la suma de las capacidades portantes de todos

s pilotes individuales en el grupo, por lo que debe considerarse el comportamiento del grupo como undo. La experiencia ha demostrado que la resistencia de los pilotes en grupo es generalmente menora suma de las resistencias individuales de cada uno de ellos. Idealmente, los pilotes en un grupoben espaciarse de manera que la capacidad de carga del grupo sea por lo menos igual que la sumalas capacidades individuales. (Budhu 2008)

s grupos generalmente estn dispuestos en patrones geomtricos (cuadrados, rectngulos,culos y octgonos) con una separacin (distancia de centro a centro de pilote), no menos de 2Drecomendacin de esta distancia mnima depende del autor), siendo D el ancho del pilote. Los

otes estn conectados en sus cabezas por una tapa de concreto reforzado, que no necesariamentebe estar en contacto con el suelo. Si sta est en contacto del suelo, parte de la carga que estnsriendo a los pilotes se transferir directamente al suelo (Budhu 2008).

capacidad de carga de un grupo de pilotes no es necesariamente igual al resultado de la suma dedas las capacidades de carga individuales de todos los pilotes del grupo. En los suelos de grano nos pilotes exteriores tienden a llevar ms carga que los pilotes del centro del grupo. En los suelos de

ano grueso, los pilotes en el centro tienen que resistir mayor carga que los pilotes exteriores (Budhu08).

relacin entre la capacidad de carga de un grupo de pilotes y suma de las capacidades de cargadividuales de todos los pilotes del grupo, se llama el factor de eciencia . Dos modos de fallarmalmente del suelo se investigaron para determinar la capacidad de carga de un grupo de pilotes.

ara determinar la capacidad de carga del grupo de pilotes se necesita realizar el clculo de lapacidad de carga por punta del grupo, ms la capacidad de carga por friccin.

3.1.3.1 Tipos de fallas en grupos de pilo

Falla del grupo en bloque:Este tipo de falla se produce cuando la separacin pilotes es lo sucientemente pequea para hacer que epilotes falle como si fuera una sola pila de permetro equpermetro exterior del grupo (Budhu 2008).

Falla por penetracin:Este tipo de falla se da cuando cada pilote aporta el tocapacidad de carga, y por lo tanto, la capacidad de cargaes la suma de las capacidades de carga individualespilote en el grupo; esto implica que el efecto de grupo dimportante por la suciente distancia centro-a-centro en(Budhu 2008).

Figura 3.9 - Losa de cimentacin en contac

por encima de la supercie del terreno (Budh


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ANTECEDENTESHISTRICOS DEL USODE PILOTES EN MXICO

Actualmente en Mxico ha crecido la construccin de edicios altospara distintos nes. Desde hace algunos aos se ha visto un auge enla construccin de edicios para vivienda, debido a algunos cambios enlas polticas pblicas de los desarrollos de vivienda. Este fenmeno haproducido (y lo seguir haciendo) que muchos predios dentro de la ciudadque alojaban casas estn cambiando su uso para construir edicios dedepartamentos. Su construccin conlleva un elevado nmero de entrepisosas como excavaciones profundas para alojar stanos de estacionamiento.Las solicitaciones ssmicas en la cimentacin bajo tales condicionesrequieren la construccin de cimentaciones profundas con pilas o pilotes

que en algunos casos alcanzan los depsitos profundos. Si embargo,debido al proceso de hundimiento regional al que est sometido el suelodel valle de Mxico, en muchas ocasiones el uso de pilotes de friccin sevuelve necesario. Este panorama exige que los procesos constructivos delas edicaciones (incluido el de las cimentaciones) sea lo menos invasivoposible para el entorno, ya que la mayora de estos predios se encuentranen zona urbanas sumamente densas.

En la ciudad de Mxico, en el rea conocida como la zona de lago, esfrecuente el empleo de cimentaciones compensadas combinadas congrupos de pilotes trabajando por friccin buscando con ello una reduccinen los asentamientos esperados.

TORRE LATINOAMERICANA

Para la cual se necesit 361pilotes de concreto, hincadosa una profundidad de 33 m.

Para soportar el peso total deledicio de 24,100 toneladas.

http://torrelatinoamericana.com.mx/

historia/

TORRE PEMEX

Es uno de los tres ediciosms altos de la ciudad deMxico. Esta torre tiene una

cimentacin compuesta de164 pilas de concreto y aceroque estn hincadas a unaprofundidad de 32 metrossuperando el relleno pantanosodel antiguo lago, hasta llegar aun estrato rme.

https://es.wikipedia.org/wiki/Torre_

Ejecutiva_Pemex

TORRE HSBC

Con 136m la torres HSBC,es de los edicios ms altosdel paseo de la Reforma lacimentacin la componen 127pilotes de concreto y acero,que estn hincados a unaprofundidad de 55 metros paralograr alcanzar estratos rmes.

https://es.wikipedia.org/wiki/

Torre_HSBC

WORLD TRADECENTER MXICO

Con una altura de 207.1m.Este edicio fue equipado

con medidas muy estrictas deseguridad el cual incluyen 56amortiguadores ssmicos y unacimentacin compuesta por232 pilotes de concreto que sehincaron a una profundidad de45 metros.

https://es.wikipedia.org/wiki/

World_Trade_Center_Ciudad_

de_M%C3%A9xico

TORRE MAYOR

La cimentacin constapilotes de concreto y estn hincados a 60m

alcanzar estratos duro

https://es.wikipedia.org/w

Torre_Mayor

HOTEL RIU PLAZAGUADALAJARA

Es un hotel de 5 estrellas y esel hotel ms alto de Mxicoubicado en Guadalajara, parala cimentacin se usaron 3plantas de stano y debajo deella hay 113 pilotes de concretoa una profundidad de 10 y 15metros.

TORRE ALTUS

Es un edicio de 195m, su usoes residencial. El edicio tieneuna cimentacin compuestade 100 pilotes de concretoque estn hincados a 25msuperando estratos blandoshasta llegar a un estrato rme.

http://www.arqhys.com/

construccion/torre-altus.html

En la actualidad en Mxico, existen edicios a los cuales la solucin de sus cimentaciones es el uso de pilotes, como los sig


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1 Caractersticas estructurales

La longitud necesaria del pilote (segn lo requiera elproyecto) puede llegar a fabricarse en una sola pieza.

Aunque es recomendable que sea en seccin decreciente,ya que el suelo toma parte del peso de la superestructura,lo cual hace que exista menor demanda del pilote conformeaumenta la profundidad de este. En pocas palabras, solo elprecio y las condiciones de la maquinaria que se usara parahincar los pilotes serian limitantes en su longitud (Urbina2004).

Tienen alta capacidad ante las cargas laterales y lascargas axiales, su capacidad para resistir las cargaslaterales es superior al de concreto reforzado, es por estoque se busca su uso (Budhu 2008).

Si se trata de pilotes continuos se podran fabricar enuna sola pieza,esto dependiendo del proveedor, y si setrata de pilotes de seccin transversal variable sus unionessern ms sencillas que si se tratara de pilotes de concretoreforzado, ya que sus empalmes se pueden hacer mdiatepernos o soldadura, los cuales se pueden realizar en campo(Gerdau 2015).

La penetracin de los perles de acero en H es ms fcilque otro tipo de pilotes,principalmente porque el espesorde su alma y el de los patines son relativamente pequeos,desalojan poco material durante el hincado, y se producendesplazamientos y levantamientos pequeos, al igual que lapresin lateral (Rojas 2015).

El rea de la seccin transversal es pequea con una altaresistencia a la deformacin (Rojas 2015).

Pueden soportar cargas hasta el lmite elstico delacero(Rojas 2015).

5.2 Caractersticas Geotcnicas

Mayor facilidad de manejo durante el hincado, tienenmayor resistencia al ser golpeados por el martillo para suhincado, esto reduce la probabilidad de que los pilotesse fracturen al topar una costra dura durante su hincado(Gerdau 2015). Adicionalmente, tienen una alta resistenciatrabajando de punta, son sumamente recomendablespara atravesar capas duras de suelo o penetrar rocamedianamente meteorizada. Pueden soportar cargas hastael lmite elstico del acero (Rojas 2015). Esta caractersticaes sumamente importante en las zonas de transicin delvalle de Mxico, en la cul es comn encontrar lentes dearena intercalados dentro de la serie arcillosa.

Sobre el hincado de los pilotes de acero, al ser msfcil su hincado esto reduce las vibraciones, lo cuales benco ya que stas pueden ocasionar daos a lasestructuras a instalaciones vecinas o el desplazamientovertical y horizontal del suelo (Gerdau 2015).

Puede haber una pequea aceptacin en la desviacinde su vertical al hincar los pilotes ya que no provocandaos severos, los pilotes de seccin H son ms fciles

que se desven que los de seccin tubular (Rojas 2015).

Si el pilote se apoya en estratos uniformes, la punta delpilote tomar las tensiones y las podr redistribuir sinconsecuencias en el pilote (Gerdau 2015); esto tambines posible en pilotes de concreto reforzado, los cualesdebern contar con sueciente armado de refuerzo parasoportar dchas tensiones.

La corrosin no es un problema grave, ya que con mayorprofundidad que sea el oxgeno va desapareciendo,lo cual hace que la corrosin no sea un problema degran consideracin.Aunque esto no evita que se debande proteger de la corrosin como mnimo, la distancia quecomprende de la cabeza del pilote y la mxima profundidada la que se localice el nivel de aguas freticas (Gerdau2015).

Suele usarse recubrimientos epxicos para sueloscorrosivos. (Gerdau 2015)

Tienen la gran ventaja que con tratamientos especialesse reduce el efecto de la friccin negativa (Gerdau 2015).Uno de los procedimientos utilizados para reducir la friccinnegativa es la introduccin de una corriente elctrica, delmismo modo que se hace para la proteccin catdica antela corrosin. Este mtodo se puede utilizar adicionalmentepara reducir temporalmente la adherencia entre el pilote yel suelo (Bjerrum et al. 1969). Este mismo procedimientopuede ser utilizado para facilitar el hincado de este tipo decimentaciones en suelos arcillosos.

Esencialmente cuando se necesita un hincadoviolento porque existe algn estrato de alta durezao costras, cuando se necesita longitudes grandes paraalcanzar estratos de gran capacidad de carga a grandesprofundidades o cargas muy grandes, los pilotes de acerocon seccin H son una gran opcin. (Grupo de IngenieraGrca y Simulacin 2015)

PILOTES DEACERO DESECCIN IPara conocer si el uso de pilotes de acero de seccinI o H, es factible, a continuacin se muestran algunascaractersticas particulares de estos elementos, as comodesventajas que tienen al usarlos.

5.3 Desventajas

Si la longitud tiene limitaciones, estn pueden ser por elhincado, ya que a gran longitud es ms fcil que se puedandesviar o torcer al encontrar piedras grandes, el suelopuede atorarse en las alas del perl (Rojas 2015). Esteatoramiento depende de las caractersticas del suelo y delesfuerzo de connamiento y debe ser estudiada con mayordetalle.

Segn algunos autores (Rojas 2015) los pilotes H resistenpor friccin, en planos paralelos al alma de la seccin quepasa por las aristas exteriores de las alas y por friccin contrael metal en las caras exteriores de las alas. Sin embargoalgunos otros estudios establecen que la resistencia deestos pilotes se desarrolla a lo largo de todo el permetro. Deigual manera que en el punto anterior, esta condicin parecedepender de las caractersticas del suelo y del esfuerzo deconnamiento y debe ser estudiada con mayor detalle.

Los efectos de la corrosin pueden reducir el rea de laseccin transversal. para evitar estos efectos se es necesarioaplicar revestimientos libres de solventes, formulado a basede resinas epxicas y poliamnicos especiales, impermeable

al agua dulce y a la salada, que posea gran resistenciamecnica a las solicitaciones de abrasin e impacto. Comoya se ha comentado, este efecto est limitado a la seccinms supercial del pilote nicamente, en la cul existe laposibilidad de intercambio de oxgeno. La corrosin escomn en los pilotes de acero, aunque el deterioro porla corrosin es usualmente insignicante si el pilote seencuentra hincado en una formacin natural, pero si estese encuentra en algunos rellenos que contengan oxigenoatrapado puede ser intenso el dao por corrosin. Unaopcin para evitar los efectos de la corrosin en los casosdonde el pilote no est totalmente enterrado, una buenadefensa sera cubrir la parte expuesta con concreto. Para elcaso de agua de mar o de suelos fuertemente cidos se esnecesario la proteccin catdica o la inyeccin de concreto.(Gerdau 2015)

Si durante el hincado se presentan dicultades, ya seaporque el material donde se realiza el hincado presentangravas gruesas o materiales parecidos pueden daar lospatines del pilote, es posible que el pilote se doble o tuerza.(Grupo de Ingeniera Grca y Simulacin 2015).

EJEMPLOSILUSTRATIVOSDE PILOTESINDIVIDUALESEn esta seccin se presentan dos ejemploscomparativos de la capacidad de carga de piloteconvencionales de concreto de seccin macizay de pilotes de acero de seccin transversal I.El primer ejemplo es para el caso en el que elpilote est desplantado en un suelo cohesivoy el segundo corresponde al caso de un pilotedesplantado en suelo friccionante.

6.1 Capacidad de carga de un pilote en cohesivo

El primer ejemplo ilustrativo es tomado de Das corresponde a una formacin arcillosa constituida por dode diferentes espesores. El nivel de aguas freticas est de la profundidad del estrato supercial (gura 6.1). Se decapacidad de carga por punta, la capacidad de carga pola capacidad de carga admisible en el pilote. Los mtodospara la capacidad de carga son los indicados en la secci

6.1.1 Pilote cuadrado de concreto de setransversal de 0.4 x 0.4 m

Se propone un pilote de seccin maciza cuadrada de 0.4 y 30 m de longitud.

Caractersticas geomtricas del pilote:


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apacidad de carga de punta

=9 para arcillas

3=100,000 Pa del estrato en contacto con la punta del pilote

Capacidad de carga por friccin

Clculo del rea lateral del elemento en contacto con cada uno delos estratos.

Mtodo del coeciente

Se obtiene el valor del coeciente de la grca de la gura 6.2,tomando en cuenta una L = 30m.

ropiedades del suelo

trato 1

trato 2

trato 3

lculo del perl de esfuerzos efectivos

trato 1

trato 2

trato 3

Figura 6.1 Pilote en suelo cohesivo (Das 2001).

Mtodo del coeciente

Los valores de para cada una de las cohesiones se obtienen dela gura 3.6 y son:

De esta forma, los factores de adherencia pilote-suelo para cadaestrato son:

y la resistencia total por friccin queda denida como:

Por lo que la resistencia total del elemento se calcula como la sumade la resistencia por punta ms un promedio de las resistencias porfriccin con los distintos mtodos.

Peso propio del pilote

Capacidad de carga total del pilote

Figura 6.2

Variacion

de con la

longitud de

empotramiento

del pilote.

(Das 2001)


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1.2 Pilote de acero de Seccin IR30586.1 kgf/m

e propone un pilote de acero constituido por un perl IR 305x86.1g/m de 30 m de longitud. La eleccin de este perl es para quepermetro de la seccin sea similiar al permetro del pilote dencreto evaluado en el inciso a.

aractersticas geomtricas del pilote:

ropiedades del suelo

trato 1

trato 2

trato 3

lculo del perl de esfuerzos efectivos

trato 1

trato 2

trato 3

apacidad de carga de punta

= 9para arcillas

3= 100,000 Pacorrespondiente al estrato en contacto con lanta del pilote

apacidad de carga por friccin

lculo del rea lateral del elemento en contacto con cada uno des estratos

Mtodo del coeciente

De la gura 6.2 se obtiene , tomando en cuenta una L = 30m

Mtodo del coeciente

Los valores de para cada una de las cohesiones se obtienen dela gura 6.1 y son:

De esta manera, la adherencia entre el pilote y el suelo de losdiferentes estratos quedan denidos como:

Por lo que la resistencia total del elemento se calcula comola suma de la resistencia por punta ms un promedio de lasresistencias por friccin con los distintos mtodos.

Peso propio del pilote

Peso por metro

Capacidad de carga total del pilote

y la resistencia total por friccin queda denida como:

6.2 Capacidad de carga en suelo friccionante

El segundo ejemplo ilustrativo tomado de Budhu (2008), correspondea un estrato de arena homogneo con las propiedades indicadas.Se determina la capacidad de carga por punta, la capacidad decarga por friccin y la capacidad de carga admisible en el pilote. Losmtodos de clculo para la capacidad de carga son los indicadosen la seccin 2.

Propiedades del suelo

6.2.1 Pilote de seccin maciza cuadrada de concreto de 0.3 x 0.3 m.

Relacin de sobre-consolidacin, que se reere a la relacin entreel esfuerzo de preconsolidacin y el esfuerzo efectivo, es OCR=2

Se determina la capacidad de carga para un pilote cuadrado de 0.3x 0.3 m, y con una longitud de 15 m. Las caractersticas geomtricasdel elemento son:

Esfuerzo efectivo al el centro de la longitud


La friccin que se desarrolla entre la supercie del pilote y el suelose dene como el menor de los siguientes valores (Budhu 2011):

Donde el fsser el menor de los valores mostrados

El parmetro se dene, segn Budhu (2011) cmo

Por lo que l a capacidad de carga por friccin del pilote es:

Capacidad de carga por punta

Peso del pilote

Peso del pilote de concreto:

Capacidad de carga total

Capacidad de carga neta

6.2.2 Pilote de acero

Para un pilote de acero se usara el siguiente per59.3kgf/m y con una longitud de 15m determinar la carga por el mtodo .

Se calcula el valor del esfuerzo efectivo a la mitad de

Capacidad de carga por friccinLa friccin que se desarrolla entre la supercie del pise dene como el menor de los siguientes valores:

Donde el fsser el menor de los valores mostrados

El parmetro se dene como:

Por lo que la capacidad de carga por friccin del pilote

Capacidad de carga por punta

Peso propio del pilotePor metro del perl

Capacidad de carga total

Capacidad de carga neta


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Comparacin y conclusin de losultados obtenidos para pilotesviduales

resultados de los ejemplos ilustrativos permiten destacaros comentarios preliminares que se enumeran acontinuacin:

El uso de pilotes de acero baja la capacidad de cargapor punta debido a la reduccin del rea de la seccintransversal.

El peso de los elementos utilizados en las solucionescon pilotes de acero es mucho menor que el peso de loselementos utilizados para el caso de los pilotes de concreto.Este efecto contrarresta en alguna medida la prdida decapacidad por punta indicada en el punto anterior.

Para el caso de suelo cohesivo, la diferencia entre lascapacidades de carga de las soluciones con acero y conconcreto son de slo un 2%.

Para el caso del suelo friccionante, existe una reduccin en

la friccin entre el acero y los suelos friccionantes respectoa la friccin que se desarrolla en un pilote de concreto. Estareduccin se traduce en una reduccin en la resistenciapor friccin de alrededor de un 16%. Esta reduccin puedecompensarce utilizando un con un permetro un poco mayor.

La variacin en la resistencia de los elementos propuestospara el suelo friccionante son mayores que para el caso desuelos cohesivos. Estas diferencias son de alrededor del20% para el ejemplo mostrado. Esto se debe a dos factoresprimordialmente, el primero la reduccin en la friccin quese desarrolla entre el material y el suelo y el segundo a lamayor aportacin de la capacidad por punta en los suelosfriccionantes.

El volumen de suelo removido en el caso de la solucincon pilotes de acero es signicativamente menor que elvolumen de suelo removido para la solucin con pilotesde concreto (el 7% para el ejemplo en suelo cohesivoy el 8% para el caso en suelo friccionante). Este dato essumamente importante cuando se trata cimentaciones degrupos de pilotes en terrenos urbanos debido a los posiblesdesplazamientos verticales en los predios vecinos quepueden producirse.

Con estos primeros ejemplos se puede apreciar que enel caso de arenas, es necesario utilizar elementos conpermetros ligeramente mayores cuando se trate de pilotesde acero.

7 EJEMPLO DELDISEO DE LACIMENTACIN DEUN EDIFICIOEl ejemplo contempla un edicio para uso habitacional,que contar con 4 niveles de estacionamiento (loscuales su ubicaran bajo el nivel del suelo) un nivel depiso (lobby), 15 niveles sobre el nivel de piso y un nivelde azotea. Se considerar a la estructura como unaconstruccin aislada. La estructura est resuelta a travsde marcos dctiles (con Q=3) de concreto reforzado, al

cual se conectan sistemas de entrepisos los cuales sernlosas macizas perimetralmente apoyadas. Para tener unamayor rigidez se colocaron muros de concreto ligados a laestructura, los cuales trabajaran conjuntamente con ella.Estos muros a la vez sirven para delimitar a las escalerasy los elevadores. La estructura cuenta con muros deblock hueco para uso divisorio, y para uso perimetral,dichos muros se encuentran desligados de la estructuraprincipal (marco) para evitar daos en las columnas y enlos mismos muros. El anlisis ssmico de la estructura serealiz con el apndice A, de las NTCDF-04.

Para el diseo de su cimentacin se consideraron 2 casosdiferentes, uno para suelos cohesivos y otro para suelosfriccionantes. La cimentacin se disear para que soporte lamayor condicin de carga para efectos de cargas verticales, segnlas NTCDF-04. Para el caso de los asentamientos, se controlanpor medio del uso de un cajn de cimentacin el cul no tendrinuencia en el nmero de pilotes, ya que por denicin en lasNTCDF-04 para cimentaciones se estipula que la capacidad decarga en cimentaciones mixtas debe estar asegurada por uno solode los sistemas de cimentacin, en este caso el grupo de pilotes.Para el anlisis y revisin de la estructura se gener un modelotridimensional con el software comercial ETABS 2013, dondese efectu la revisin de la estructura con los criterios en baseal Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (2004).El diseo estructural se realiz con base en el Reglamento deConstruccione s del Distrito Federal y sus Normas TcnicasComplementarias para Diseo y Construccin de Estructuras deConcreto (NTC-C 2004).

Despus de realizar el anlisis correspondiente con el software seobtuvo el peso del edicio considerando condiciones de servicio(multiplicado con su respectivo factor de carga), y con esteresultado se realizara el diseo de la cimentacin para el edicio.

Peso total del edicio

PP= 12,543.097 t

Las dimensiones de la planta del edicio son las siguientes:

L = 22 m B = 20 m A = L * B = 440m2

Donde Fr corresponde al factor de reduccin por rindicado en las NTC-Cimentaciones (2004).

Capacidad de carga de un pilote por friccin

=1 este valor de se obtuvo de la relacin entre el facesfuerzo cortante no drenado (Bowles 1988)

Capacidad de carga neta de un pilote

Determinacin preliminar del nmero de pilotes

Grupo de pilotesSe propone un arreglo cuadrado de 10 pilotes por 10 pilo(gura 7.1).

Determinacin del factor N*CCon las dimensiones del permetro exterior del grupo se puede denir el valor del factor N_C^* con ayuda demostrada en la gura 7.2.

7.1 Diseo en suelo cohesivo

Para los casos de suelo cohesivo, se tiene que el edico selocalizar en la zona IIId, para la cual se considerar una cohesinmedioa del sueno no drenada de:

7.1.1 Solucin con pilotes de concreto de seccin maciza cuadrada de 0.55 x 0.55 m

Para la cimentacin a base de pilotes de concreto, se propone unaseccin cuadrada con las siguientes dimensiones:

Caractersticas geomtricas de los pilotes

Capacidad de carga de un pilote por punta

Figura 7.1 Distribucin del grupo de

pilotes de concreto en suelo cohesivo


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apacidad de carga del grupo de pilotes

antidad de suelo que ser removido al hincar los pilotes

ciencia del grupo

Figura 7.2 Graca para determinar el factor N*c.

(Das 2001)

Figura 7.3 Distribucin de pilotes de acero

de seccin I en suelo cohesivo

1.2 Solucin con pilotes de acerode seccin I

ara la cimentacin a base de pilotes de acero utiliza un perl Imercial (segn el manual IMCA) el cual tenga un permetro

milar al permetro que tienen los pilotes de concreto que se usaronra el diseo de la cimentacin con pilotes de concreto. Con estoseleccionara el perl IR 356x196.5 kgf/m.

pilote seleccionado tiene las siguientes propiedades geomtricas:

apacidad de carga de la punta del pilote

apacidad de carga del pilote por friccin1 (este valor se obtiene de la gura 6.1)

apacidad de carga del pilote

eterminacin preliminar del nmero de pilotes

Grupo de pilotesSe propone un arreglo de 10 pilotes por 10 pilotes (gura 14)

Determinacin del factor N*C

Se determina el valor de NC* de la grca mostrada en la gura 7.3.Con los valores anteriormente calculados, se tiene:

Capacidad de carga del grupo de pilotesSe propone un arreglo de 10 pilotes por 10 pilotes (gura 14)

Cantidad de suelo que ser removido al hincar los pilotes

Eciencia del grupo

Figura 7.4 Distribucin de pilotes de conc

en suelo friccionante

7.2 Diseo en suelo friccionante

Para el caso de suelo friccionante se consideran las siguientespropiedades del suelo donde se desplantar el edicio.

7.2.1 Solucin con pilotes de concreto deseccin cuadrada maciza de 0.55 x 0.55 m

Se proponen pilotes de concreto con seccin transversal maciza de0.55 x 0.55 m y 20 m de longitud. Las propiedades geomtricas delos pilotes son:

Capacidad de carga del pilote


Grupo de pilotesSe propone un arreglo cuadrado de 6 pilotes por 5 pilotemuestra en la gura 7.4.

Capacidad de carga del grupo de pilotes

La capacidad de carga por punta del grupo de pilotes friccionantes es igual a la suma de las cpacidades depunta individuales, a diferencia del caso de suelos cohes

La friccin que se desarrolla en el permetro del grupo se puede denir cmo el promedio de las fricciones de denidas para los pilotes individuales.

La capacidad de carga por friccin del grupo de pilotmenor valor de los siguientes:

Capacidad de carga de la punta del pilote

Con la grca para el clculo de Z c / B (gura 2) y con el valor decs, se determina la profundidad efectiva:

Por lo que el esfuerzo efectivo al nivel de la punta se considercomo:

Y la capacidad por punta ser:

Capacidad de carga del pilote por friccin

Se detemina la propfundidad mxima a la que se debe considerarel incremento de los esfuerzos efectivos para la capacidad de cargapor friccin (L) y ser el menor de elegir el menor de los siguientesvalores:

Con estos valores del esfuerzo efectivo se pueden denir doszonas con diferente friccin entre el pilote y el suelo. La primera enla cul existe un incremento lineal del esfuerzo con la profundidad(zona 1) y otra en la cul es esfuerzo efectivo es constante con laprofundidad (zona 2).

Por lo que la capacidad de carga por friccin del pilote queda denidacomo la suma de las contribuciones de ambas zonas.

Qtot= Qp + Qf1+ Qf2- Ppil = 470.7 t


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ra este caso la capacidad de carga por friccin queda denidar la suma de las capacidades de carga individuales.

apacidad de carga del grupo de pilotes

antidad de suelo que ser removido al hincar los pilotes

ciencia del grupo

De esta manera, la capacidad de carga por friccin de los pilotesindividuales ser la contribucin de las capacidades de carga porfriccin de ambas zonas:

Capacidad de carga del pilote


Grupo de pilotesSe propone un arreglo cuadrado de seis pilotes por cinco pilotes,como se muestra en la gura 16.


Capacidad de carga del grupo de pilotesCapacidad de carga por punta

2.2 Solucin con pilotes de acerode seccin I

ara esta se propone nuevamente un perl IR356x196.5 por laszones previamente mencionadas. Como ya se ha comentadoteriormente, en los perles de acero en suelos friccionantes sene una reduccin en la friccin que existe entre el pilote y elelo, por lo que en este caso se utilizan pilotes de mayor longitud

e para el caso de los pilotes de concreto. Las propiedadesomtricas de los pilotes son:

apacidad de carga de la punta del piloteon la grca para el clculo de Zc/B (gura 3.2) y con el valor

cs, se determina la profundidad efectiva para el clculo delfuerzo efectivo para la resistencia por punta.

on este valor, el esfuerzo efectivo calculado es:

a capacidad de carga por punta queda denida como:

apacidad de carga del pilote por friccine determina la longigitud L denida previamente. Este valor sermenor de elegir el menor de los siguientes valores:

or lo que los esfuerzos efectivos considreados para las dos zonaseviamente descritas sern:

as fricciones pilote-suelo de estas zonas ser

Figura 7.5 Distribucin de pilotes de acero

de seccin I en suelo friccionante

La capacidad de carga por friccin del grupo de pilotes ser elmenor valor de los siguientes:

En este caso nuevamente la capacidad de carga por friccin delgrupo de pilotes queda denida por la suma de las capacidades decarga individuales.

Capacidad de carga del grupo de pilote

Cantidad de suelo que ser removido al hincar los pilotes

Eciencia del grupo

7.3 Comparacin y conclusin de losresultados obtenidos del diseo de lacimentacin de una edicacin

Para el diseo de las cuatro propuestas, solo se consider el diseobajo condiciones de carga gravitacional, ignorando los efectosdinmicos.

7.3.1 Cimentaciones en suelos cohesivos

Para ambas cimentaciones en suelos cohesivos sepropusieron pilotes de la misma longitud (18m) y la mismacantidad de pilotes (100 pilotes).

No hay gran diferencia entre el uso de pilotes de acero ypilotes de concreto, la diferencia entre la resistencia totaldel grupo con ambas soluciones es de slo del 7%, siendomayor la del grupo de pilotes de acero. La diferencia secentra fundamentalmente en el mayor peso que constituyela cimentacin con pilotes de concreto.

Para este caso, la resistencia total queda denida por elcomportamiento del grupo como una pila equivalente. Dado

esto, la denicin de la supercie de falla a friccin de lospilotes individuales no tiene inuencia signicativa en laresistencia total del grupo.

Las diferencias signicativas se presentan en el volumendesplazado de suelo, para el caso de cimentaciones conpilotes de acero se debe desplazar solamente el 8% delvolumen que es necesario desplazar para la solucin conpilotes de concreto.

7.3.2 Cimentaciones en suelos fricciona

En el caso de las cimentaciones en suelos fricciotilizaron solamente 30 pilotes con un largo de 20 mpilotes de concreto y 34 metros para los pilotes de

Las diferencias en las longitudes entre ambas radica fundamentalmente en que para los pilotes dla aportacin de la resistencia por punta es muy comparacin al aporte de la punta de los pilotes d

Al igual que para el caso de suelos cohesivos, ede los pilotes de concreto es sumamente granque una gran parte de su capacidad ultima de minimizada por el peso del pilote.

Nuevamente el volumen de suelo desplazado pade la solucin con pilotes de concreto es mucho mel volumen de suelo desplazado con los pilotes an cuando los pilotes de acero tienen mayor volumen de suelo desplazado con los perles corresponde slo al 14% del volumen de suelo dpor la solucin con pilotes de concreto. Como ya santeriormente desplazar un mayor volumen de su

ocasionara emersiones del suelo donde se hinquy en sus alrededores. En el caso que se necebarrenados previos, esto puede generar un costoel traslado de este material.


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CORROSIN

1 Introduccin

uando llegaron a estar disponibles los primeros perles de acerolos inicios del siglo XX y pudieron ser hincados en el suelo,

s pilotes de acero se convirtieron en una solucin eciente dementacin para transferir las cargas de las estructuras a las capassistentes del suelo. Hoy en da es comn en todo el mundo elo de pilotes I o H, tubulares de acero, as como las tablestacasra aplicaciones severas de cimentacin profunda y en todoo de condiciones del suelo. A pesar del xito histrico de losotes de acero, la corrosin sigue siendo un de los grandes retosresolver. Un enfoque rentable para combatir los efectos de larrosin durante la vida til esperada de los pilotes puede reducir

gnicativamente los costos generales del proyecto.

corrosin se dene como el deterioro de un material ansecuencia de un ataque electroqumico por su entorno; laocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida

la temperatura, la salinidad del medio y las propiedades des materiales en cuestin, entre ellos puede mencionarse losocesos de desgaste por friccin, por erosin o por diversos otrosctores mecnicos. Una caracterstica importante de los procesos

corrosin es que los eventos ocurren espontneamente en laturaleza, en trminos termodinmicos, esto equivale a decir quevariacin de energa libre de la reaccin global es menor quero. Como se ilustra en la gura 8.1, la corrosin ordinaria es unoceso de reacciones de oxidacin-reduccin (redox) por el cuals metales se oxidan por medio del oxgeno, O 2, en presencia demedad. El oxgeno en estado gaseoso es un agente oxidante, ymayora de los metales tienen potenciales de reduccin menorese ste, por lo tanto son fcilmente oxidables. Se sabe que la

Figura 8.1 Proceso de reacciones de oxidacin-reduccin (nervion.com.mx)

oxidacin de los metales tiene lugar ms fcilmente en puntosdonde la tensin es mayor (donde los metales son ms activos).

As, por ejemplo un clavo de acero que en su mayor parte es hierro,se corroe primero en la punta y en la cabeza. Un clavo dobladose corroe ms fcilmente en el dobles. Un punto de tensin en unobjeto de acero acta como nodo donde el hierro se oxida a ionesFe2+ y se forman hendiduras. Los electrones producidos uyen atravs del clavo hacia las reas expuestas al O2. Estas actan comoctodos donde el O2se reduce a iones hidrxido (OH)

-. Al mismotiempo, los iones Fe2+migran a travs de la supercie hmeda. Lareaccin global se obtiene ajustando la transferencia electrnica ysumando las dos semirreacciones. Los iones Fe 2+ pueden migrardesde el nodo a travs de la disolucin hacia la regin catdica,donde se combinan con los iones (OH)-para formar xido de hierro.El hierro se oxida an ms por el O2hasta el estado de oxidacin,

formndose el xido de hierro o tambin llamado herrumbre Fe 2O3,de color rojo. Algunos de los procesos ms familiares de corrosinson la herrumbre del hierro y el acero, y la formacin de ptinaverde en el cobre y sus aleaciones bronce y latn. No siempre quese presenta la oxidacin de un metal existe corrosin, en algunoscasos el xido formado es resistente y forma una capa gruesa dexido que impide que el resto del material contine oxidndo se. Estofenmeno es comn en materiales de aluminio, zinc y magnesio.Sin embargo, la corrosin es un fenmeno mucho ms amplio queafecta an materiales no metlicos (cermicas, polmeros, etc.)que sufren corrosin mediante otros mecanismos dependiendo delmedio ambiente (Enrquez 2015).

La corrosin tambin puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma ms estable o denerga interna. Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica (oxidacin), la velocidad a la que tdepender en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del uido en contacto con el metal, y de las propiedades de los mcuestin. Otros materiales no metlicos tambin sufren corrosin mediante otros mecanismos.La corrosin del hierro y del acero ocasionado por el suelo, el agua, o la humedad es causa de una reaccin electroqumiproceso natural en el que la energa intrnseca dentro de los tomos de acero se debilitan hasta el punto que uno o ms electrola estructura atmica del metal. La corriente elctrica se conduce a travs del agua por el transporte de los iones metlicos. Se represencia del oxgeno, un electrolito, y las condiciones que producen rea de supercies andicas y catdicas sobre el metal. Landica (oxidacin) representa la adquisicin de cargas por el metal corrodo, mientras la adquisicin catdica (reduccin) repprdida de cargas por los iones de hidrgeno que son descargados. La prdida del metal corrosivo ocurre en las regiones andla supercie del metal, donde el prdida del metal est acompaada por la dislocacin de iones ferrosos.

8.2 Corrosin atmosfrica

Los aceros al carbono se oxidan en atmsferas con una humedad relativa de ms del 50 por ciento (nivel severo), y en 80 por cien(nivel severo extremo) la corrosin del acero es mucho peor. Los factores crticos que determinan la velocidad de exposicin atmdel acero son la humedad, especialmente en ambientes de agua salada del mar. Las guras 8.2 y 8.3 muestran propuestas decorrosin atmosfrica de Mxico por dos distintas fuentes.

Figura 8.2 Mapa de corrosin atmosfrica en Mxico (costacool.mx)


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Figura 8.3 Mapa de corrosin anual del acero al carbono para Mxico (Mariaca et al. 1999)

s pilotes expuestos a la atmsfera son generalmente objeto deja corrosin. Sin embargo, existen condiciones en las estructurascimentacin que son conducentes a la corrosin severa dondehumedad, cloruros y oxgeno son abundantes, como en el

currimiento en puentes.

abe mencionar que en el Instituto de Investigaciones Elctricas

E) estn trabajando en el desarrollo de un mapa de corrosinsuelos de Mxico, el cual contendr informacin a partir de

ediciones de campo sobre la corrosin en suelos del pas. Esteapa ser publicado y estar disponible a nales de 2015 (Mena15).

1 Estudios previos sobre corrosinen pilotes

omo lo documenta Domingos (2004), la corrosin de pilotes deero enterrados en el suelo ha sido estudiada extensivamente;tre los estudios que destacan en este tema se pueden mencionar

s siguientes: Bjerrum (1957), Romanoff (1957), Booth et al. (1967),

Morley (1977, 1978), Biddle (1977), Morley y Bruce (1978), Bruce(1979), Ohsaki (1982), y Trethwey (1988).

Morley (1978) concluye a partir de datos obtenidos en Inglaterra y envarios otros pases que, a menos que el suelo sea extremadamentecido (pH < 4), la corrosin de pilotes enterrados en suelos naturaleses insignicante, independientemente del tipo de suelo y de sus

caractersticas. El pequeo ataque es atribuido a los bajos nivelesde oxgeno presentes en los suelos naturales.

Romanoff (1957) describe resultados de ensayos efectuadosen Estados Unidos con ms de 36,500 cuerpos de prueba,representando 333 variedades de materiales ferrosos, no ferrososy materiales de proteccin expuestos en 128 diferentes localidades,comprendiendo desde suelos arenosos bien drenados hastaarcillas muy compactas, con resistividades que varan entre 300.cm a 50,200 .cm y pH entre 2.3 a 8.6. Los datos conrman quelos suelos naturales son tan decientes en oxigeno que el acerono se v afectado por la corrosin, independientemente del tipo desuelo y sus propiedades.

ACEROAL CARBONOEn Japn, Ohsaki (1982) evalu el desgaste por corrosin de 126pilotes de acero por 10 aos, periodo en el cual evalu variadostipos de suelos y diferentes niveles freticos, y report las siguientesconclusiones:

No hubo variacin, en la magnitud de la corrosin paradiferentes tipos de acero o de suelos.

El grado de corrosin en la regin prxima a la superciedel terreno es poco mayor de lo que en el restante del pilote,aunque muy pequea.

No fue observada ninguna correlacin entre la consistenciao compacidad de los suelos con la corrosin.

Se conrm un ligero aumento de la velocidad de corrosinen suelos cidos.

Ninguna relacin fue establecida entre la corrosin y lavariacin del nivel fretico.

La renovacin del agua del subsuelo por circulacin noalter los niveles de corrosin en los pilotes.

Se observ mayor corrosin en las soldaduras que en lospilotes, pero con diferencias pequeas en las velocidadesde corrosin.

Las velocidades de corrosin en ambos lados de los pilotestubulares fueron similares.

1.2 Corrosin de pilotes de acero enterrados en el suelo

Como se mencion previamente, la ocurrencia de corrosin enpilotes de acero requiere de la difusin del oxgeno del suelo ala supercie de acero en presencia de un lquido conductor o elsuelo (electrolito). Usualmente, la corrosin requiere que el suelosea permeable al aire. Las variaciones en las condiciones del suelocrean una aireacin diferencial sobre la supercie del pilote quesirve para crear las reas catdicas y andicas.

En general, el comportamiento de la corrosin en el acero estructuralen contacto con el suelo se puede dividir en dos categoras: lacorrosin en el suelo alterado, y la corrosin en suelo no alterado.El suelo alterado es aquel en el que ha tenido lugar la excavacin,relleno u otro levantamiento o alteracin del suelo. El oxgeno seintroduce en el del suelo como consecuencia natural de la alteracindel suelo con la presencia de aire. La velocidad de corrosin delacero en suelo alterado est inuenciado por diferentes parmetros.

Estos incluyen la resistividad del suelo, el grado de acidez oalcalinidad (pH), la humedad del suelo, y el contenido de oxgenoen el suelo. Para el hincado del pilote dentro de rellenos de suelorecientes y, en particular, rellenos de suelo industrial, la proteccinpuede ser necesaria debido a los niveles elevados de qumicoscorrosivos o un bajo pH. El potencial de corrosin en suelosalterados vara ampliamente, y se asocia ms consistentementecon la conductividad en el suelo, es decir, su menor resistencia a lacorriente elctrica. Cuando se requiera proteccin a corrosin, sedebe aplicar una capa protectora a los pilotes.

En general, los suelos no alterados son tan decientes en oxgenoa niveles de unos pocos metros por debajo de la lnea de tierra opor debajo de la zona fretica; as, los pilotes de acero en estos

suelos no son sensiblemente afectados por la corrosique la supercie del agua subterrnea acta como una bdifusin, la corrosin es ms signicativa en la zona no(entre la supercie del suelo y un nivel justo por debajo dlas aguas subterrneas). La corrosin disminuye con la psobre pilotes o tablestacas, an en agua dulce o saladal contenido reducido de oxgeno. Por lo general, los acero enterrados en suelo no alterados no requieren de pindependientemente de los tipos de suelo encontradujo de agua subterrnea, sin embargo, la corrosin importante tambin a mayor profundidad.

1.3 Acciones para la proteccin de pilotes de acero a la corrosin.

La proteccin del acero a corrosin es un trmino que sereferirse a un nmero de procedimientos diseados para la rapidez de oxidacin de algunos materiales de uso Se basa en el hecho, de evitar que el metal entre en coel oxgeno del medio ambiente. Estos procedimientosla corrosin aunque s pueden reducirla, hasta hacerla Hay varios mtodos para proteger los metales contra la

(Phillips 2012). Los que ms se usan son:

Recubrimiento del metal con grasas, pinturas o peotros metales ms nobles aplicados por electro deotros mtodos. Se considera un metal ms noble presenta un potencial estndar de reduccin medel metal base. Esta pelcula forma una barrera impentre el metal y el oxidante, pero solo es efectivcubre completamente la estructura a proteger.

Conectar el metal a un nodo de sacricio, unotro metal que sea ms activo y por lo tantopreferentemente.

Galvanizando o recubriendo acero con zinc, un oxidable.

Permitiendo que una pelcula, tal como un xido mforme de manera natural sobre el metal.

Proteccin andica/catdica.

Adicin de inhibidores de corrosin al medio eSon sustancias orgnicas o inorgnicas que capacidad de adsorberse fuertemente sobre la metlica, provocando un bloqueo parcial de la s

afectando la rapidez de las reacciones que ocuella.

Los pilotes de acero y tablestacas enterrados en suelo o apermanecer en su lugar por un largo tiempo sin que laafecte su capacidad de carga. Los ingenieros generabasan en un enfoque terico cuando se trata de corroprevn condiciones corrosivas difciles. Lo ideal seradiseos no resulten en pilotes de acero ms costoso paraque aquellos que resulten ptimos al de las condicionesservicio y bajos las demandas ltima. El reto es equilibrade prevenir la corrosin con el aumento deseado en la de vida de servicio del pilote.


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e presentan a continuacin algunos mtodos comnmenteizados para proteger los pilotes o contrarrestar los efectos

evistos de la corrosin durante su vida til en situaciones dondeprobable elevadas velocidades de corrosin (Phillips 2012).

3.1 Sobredimensionamiento

mtodo ms fcil para evitar dao por corrosin esbredimensionar el rea de la seccin transversal de los pilotesacero. Aumentar el espesor de la pared del pilote proporcionaespesor de sacricio de corrosin para asegurar un soporte de

rga adecuado sobre la vida de servicio prevista de la estructuracimentacin. Si un sitio se caracteriza por ser no corrosivo,

tonces no es necesario un margen de corrosin (prdida deetal de sacricio). Una prctica comn es incluir un adicional detre 1.5 a 3.2 mm (1/16 a 1/8 pulg.) para acumular un grosor comoedida de contingencia y contrarrestar las mayores velocidades

corrosin previstas, aunque dicho espesor adicional tambinpende del tipo de la agresividad a corrosin del suelo, as comol nmero de aos esperado de la vida til del proyecto.

cantidad de metal de sacricio tambin depender de lantidad de pilotes o rea de supercie de acero expuesta al sueloel agua. Las tablestacas y pilotes I o H pueden experimentar

rrosin en toda su rea de supercie expuesta; en pilotesbulares, la corrosin signicativa se produce normalmente slo

su supercie externa si sus extremos estn abiertos, y ademsrrosin interna si sus extremos cerrados. Si la punta del piloteierta est permanentemente por debajo del nivel fretico y subeza superior est hermticamente sellada, el pilote forma uncubrimiento hermtico y la corrosin de la supercie interna essignicante.

3.2 Uso de acero de alta resistencia

uso de acero de alta resistencia es otro mtodo para contrarrestars prdidas potenciales de corrosin durante la vida del proyecto.

aumento de la resistencia a la uencia mnima del piloteoporciona una medida adicional para que pueda mantener supacidad de soporte de carga.

3.3 Recubrimientos

s recubrimientos protectores de corrosin son muy poco utilizadospilotes de acero debido a los posibles daos que pueden tener

recubrimiento cuando el pilote es hincado. Sin embargo, cuandoconsidere necesario algunos revestimientos de resina orgnica

eden ser una opcin econmica. Existen sistemas de pintura yoteccin especial diseados especcamente para tablestacaspilotes de acero en agua dulce y salada. Los encamisados dencreto y de bras tambin puede ser soluciones muy rentables

ra aplicaciones marinas.

3.4 Proteccin catdica

corrosin de los pilotes de acero tambin se puede controlar cona conabilidad con el uso de proteccin catdica. La proteccintdica es un mtodo de proteccin contra la corrosin, donde larriente de corrosin en el pilote se compensa con una corrienteversa protectora. El efecto de la corriente continua (DC) eszar que la supercie metlica se convierta en catdica (es decir,ectora de corriente). Si la corriente es de magnitud suciente,

das las supercies metlicas se convierten en catdica al nodoterno.

8.6 Normatividad

En esta seccin se comenta las disposiciones de diferentes normas internacionales respecto a la proteccin que se debe aplicade acero enterrados en el suelo. En general, la mayora de ellos da valores de espesor mnimo de sacricio para dar proteccina la vida del pilote de acero por corrosin, y algunos otros se menciona la posibilidad de poner recubrimientos protectores.El Eurocdigo (EC3 2004) menciona que la prdida del espesor por corrosin atmosfrica se puede considerar como 0.01 mmen condiciones normales, y de 0.02 mm. por ao para condiciones severas. Respecto a pilotes de acero enterrados en el suque el espesor que debe ser descontado del pilote es funcin de las caractersticas del suelo y de la vida til establecida en ede la cimentacin. La Tabla 1 presenta los valores mnimos de espesores de sacricio sugeridos en el EC3 (2004) para diferentesuelo y vida til; en esta tabla, se incluye en la ltima columna la velocidad promedio de desgaste por corrosin (VCP) en mm.

Considerando que las velocidades de corrosin en terraplenes compactados son menores que las encontradas en terracompactados, donde el contenido de oxigeno es muy superior, los valores indicados en la Tabla 8.1 para terraplenes deben serpor dos en el caso de que el terrapln sea considerado compactado. Es importante resaltar que el EC3 (2004) rene la expractica de muchos pases europeos, con diferentes condiciones de clima y suelos, lo que torna su uso extremadamente conable.

La especicacin AASHTO (2012) considera que los pilotes de acero enterrados en suelos naturales no son afectados por lay por lo tanto, ninguna proteccin especial es necesaria. La corrosin localizada, por pilotes, puede ocurrir en la parte superioren ciertos suelos aireados. Sin embargo, estas reas son normalmente protegidas de la corrosin a travs de la colocaciencepados de concreto.

La Norma Brasilea NBR 6122 (2010) prescribe que los pilotes de acero deben resistir a la corrosin por la propia naturaleza depor tratamiento adecuado. Del mismo modo indica que los pilotes enterrados en suelos naturales, independientemente del nivno requieren tratamiento especial. Para pilotes que permanecen en suelo natural indica descontar un espesor 1.5 mm., excepilote tenga proteccin especial de eciencia comprobada a la corrosin.En Mxico, el Manual IMCA (IMCA 2014) y la NTC de Acero (NTC 2004) mencionan considerar un espesor de sacricio para ede acero con potencial corrosin, aunque no indican un valor mnimo para cada caso. Tambin sugieren colocar proteccincuando se considere necesario.

Tabla 8.1 Espesores de sacricio sugeridos por el EC3 (2002) para pilotes enterrados en el suelo


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9 COMENTARIOS ADICIONALESACERCA DE LA SUPERFICIEDE FALLA

En este estudio exploratorio se han identicado algunospuntos de los cuales se pueden establecer algunas diferenciasesperadas entre el comportamiento de los pilotes de perl I y elcomportamiento de elementos de seccin maciza. Sin embargoes necesario realizar estudios ms detallados acerca de estasdiferencias esperadas para corroborar el comportamiento de lospilotes ante estos factores.

Uno de los puntos fundamentales en la capacidad de carga porfriccin de los pilotes individuales es la supercie lateral del piloteque se debe considerar. Esta supercie depende de cul es elmecanismo de falla esperado por friccin. Esta supercie de fallapuede desarrollarse de muy diferentes maneras, estableciendodos posibilidades extremas. La primera es que la supercie defalla se desarrolle a lo largo del todo el permetro del perl y lasegunda es que se desarrolle en un permetro equivalente querodee toda la seccin (gura 9.1).

Distintos autores plantean diferentes posibilidades de lassupercies de falla que deben considerarse en el clculo de laresistencia a friccin de este tipo de perles. Parece claro que estasupercie de falla depender fundamentalmente que la adherenciaentre el pilote y el suelo sea sufuciente para que al momento deque exista el desplazamiento relativo, la porcin de suelo incluida

Figura 9.1 Supercies de falla potenciales

a) Supercie de falla por el permetro total del perl

b) Supercie de falla por el permetro exterior

entre los patines del perl se mueva en conjunto comismo. Si esto sucede, la supercie de falla que debe coser la correspondiente al permetro equivalente. Sin si el connamiento que establecen los patines y el almincluido en dichas zonas no es suciente, esta porcin dese desplazar junto con el perl, por lo cul la supercieconsiderar debera ser el permetro completo de perl.

Es de esperarse que estos mecanismos estn fundamentalmente por la adherencia o friccin que exismaterial del pilote y el suelo, las caractersticas geomperl, las propiedades mecnicas del suelo e incluso la de comportamiento del suelo, ya sea cohesivo o friccionPara el caso de pilotes en suelos friccionantes, el caso mque se esperaria es aquel en el que el suelo no se despcon el perl, ya que a diferencia del pluggin que se plos perles tubulares, en los perles I el suelo no se totalmente connado, por lo que el permetro de falladebera ser el permetro total del perl. Esta prctica esdesarrolla por ejemplo en Brasil en el cul el uso de peacero es en general para arenas.

Por otra parte, para los pilotes en suelos friccionantes, lade falla debe estar denida por la compracain entre la a

entre el material del pilote y el suelo y la cohesin internaSi la adherencia entre el pilote y el suelo es mayor que lainterna del mismo, es de esperarse que la supercie de faproduzca sea en la interfaz suelo-suelo, siendo la menorde falla posible la corresponidiente al permetro equivaembargo, para el caso en que la adherencia entre el suelo es menor que la cohesin interna del mismo, lade falla tendra que desarrollarse en la interfaz pilote-suenecesariamente debe de ser a lo largo del permetro del


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ara poder denir cul de las potenciales supercies de falladesarrolla, puede realizarse un anlisis comparativo de la

sistencia de la supercie de falla mnima en la interfaz suelo -elo ( Qs (eq)en el permetro equivalente Ceq) y la supercie dela en la interfaz pilote-suelo (QsI en el permetro del perl CI)nidas en las ecuaciones 9.1.

1)

ara los casos en que QsI Qs(eq) la supercie de falla que sesarrollar ser aquella que corresponde al permetro total delrl y viceversa. Desarrollando esta desigualdad se puedetablecer fcilmente que para los casos en que CeqC l lapercie de falla esperada ser en la interfaz pilote-suelo,entras que para > Ceq/ Cl , la supercie de falla ser aquellala interfaz suelo-suelo. Recordemos que el factor dene la

acin que existe entre la adherencia entre el pilote y el suelo y lahesin interna del mismo (Tomlinson 1987).

n la tabla 9.1 se muestran algunas relaciones de Ceq/ C l paragunos de los perles I recomendados para su uso como piloteserdau ,2015).

e la tabla 4 se puede observar que en la mayora de los casos laacin Ceq/ Cl oscila alrededor de un valo de 0.7, lo que signicae para arcillas en las cuales el factor < 0.7 se esperar que lapercie de falla se presente en la periferia del pilote. Este es elso para arcillas relativamente resistentes.

necesario desarrollar un trabajo ms detallado acerca des potenciales supercies de falla en distintos tipos de suelo yerentes tipos y tamaos de perles, el cul considere pruebasmricas con alguna tcnica de elementos nitos y pruebasperimentales de carga en perles a escala natural.

Tabla 9.1 Relaciones entre C_eqC_I para algunos

perles I comunes para el uso en pilotes.

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