ESTUDIO GEOTÉCNICO EN EDIFICACIONES

CIMENTACIONES PROFUNDAS

Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, PerúFacultad de Ingeniería CivilCentro de Educación Continua

Marzo, 2017 1

Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas GuillenIngeniero Civil, Profesor Universitario - Consultor Geotécnico

jorge.c.guillen@hotmail.com

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 2

Introducción

Pilotes - Definición

Tipología

Estimación de Capacidad de soporte

Aplicaciones

Comentarios Finales

TÓPICOS

INTRODUCCIÓN

3Cimentaciones – Resistencia al Esfuerzo de los Suelos

Grandes Asentamientos

Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Niigata, 1964)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 4

INTRODUCCIÓN

Grandes Asentamientos

Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Kobe, 1995)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 5

INTRODUCCIÓN

Fenómeno de Licuación de Suelos. (Japón, Kobe, 1995)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 6

INTRODUCCIÓN

Grandes Asentamientos

Fenómeno de Consolidación en Suelos Arcillosos. (Torre de Pisa, Italia)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 7

INTRODUCCIÓN

Grandes Asentamientos

El Suelo de Fundación

El suelo de fundación debe garantizar que la estructura no presente problemas de capacidad de soporte y asentamientos que puedan alterar la estatura proyectada sobre esta.

Esta condición debe ser tanto en condiciones estáticas y dinámica

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 8

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Se utilizan cuando el suelo de fundación superficial (estrato) no presenta capacidad de soportar cargas (estáticas o dinámicas) elevadas o están sujetos a procesos erosivos.

En tal sentido, la cimentación profunda trasmitirá las cargas al estrato mas resistente.

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 9

INTRODUCCIÓN

Tipos de Cimentaciones Profundas

Las cimentaciones profundas se pueden clasificar en los siguiente tipos:

Pilote aislado

Grupo de pilotes

Zonas pilotadas

Micropilotes.

Aislado Grupo de Pilotes

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 10

INTRODUCCIÓN

Tipos de Cimentaciones Profundas

Las cimentaciones profundas se

pueden clasificar en los siguiente

tipos:

• Pilote aislado

• Grupo de pilotes

• Zonas pilotadas

• Micropilotes.

Uso de micropilotes

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 11

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Cimentación en suelos en suelos potencialmente licuables.

(Oficinas en Talara, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 12

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Construcción de muros pantalla con pilotes.

(Paso a desnivel Av. 28 de Julio, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 13

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Construcción de muros pantalla con pilotes.

(Paso a desnivel Av. 28 de Julio, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 14

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Uso de Calzaduras en la construcción de Túnel debajo del Puente Trujillo.

(Proyecto Vía Parque Rimac, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 15

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Uso de Calzaduras en la construcción de Túnel debajo del Puente Trujillo.

(Proyecto Vía Parque Rimac, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 16

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.

(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 17

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.

(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 18

INTRODUCCIÓN

Uso de Cimentaciones Profundas

Uso de Pilotes metálicos en la construcción de plataformas sobre mar.

(Ampliación del puerto del Callao, Lima, 2015)

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 19

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 20

Definición

Los pilotes son fundaciones profundas donde las cargas pueden

ser soportadas por la fricción lateral y/o por la base.

PILOTES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 21

Definición

Los pilotes también se utilizan en

trabajos de calzaduras…

PILOTES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 22

Definición

En estabilización de taludes.

PILOTES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 23

• Los pilotes son elementos estructurales utilizados para

cimentación de estructuras y que permite trasladar las cargas

actuantes hasta un estrato resistente del suelo.

• Este tipo de cimentación se utiliza cuando la opción de

cimentación superficial se hace inviable, técnica o

económicamente.

Aspectos Generales

PILOTES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 24

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 25

Esquema de cimentación profunda

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 26

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 27

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 28

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 29

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 30

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 31

TIPOLOGÍA

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 32

MÉTODO CONSTRUCTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 33

Pilote Barrenado Sin Sostenimiento

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 34

Pilote Barrenado Sin Sostenimiento

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 35

Pilote perforado sin entubación y con lodos bentoníticos

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 36

Pilote perforado sin entubación y con lodos bentoníticos

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 37

MÉTODO CONSTITUTIVO

Pilote excavado con camisa recuperable

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 38

Pilote excavado con camisa recuperable

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 39

Pilote perforado con hélice

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 40

Pilote Perforado con hélice

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 41

Pilote perforado con hélice y entubación recuperable

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 42

Pilote perforado con hélice y entubación recuperable

MÉTODO CONSTITUTIVO

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 43

Estimación de la Capacidad Admisible

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 44

Carga ultima de un pilote

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 45

Carga ultima de un pilote

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 46

Carga ultima de un pilote

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 47

Carga ultima de un pilote

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 48

Métodos de Calculo

Método Analítico

(uso de parámetros de resistencia)

Método Empírico

(correlaciones)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 49

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 50

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 51

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 52

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 53

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 54

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 55

Métodos de Calculo

Método Analítico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 56

Métodos de Calculo

Método Empírico

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 57

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Meyerhof (1976)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 58

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 59

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 60

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Aoki-Velloso (1975)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 61

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Décourt & Quaresma (1978, 1982)

Diseño Geométrico de Cimentaciones Proundas

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 62

Métodos de Calculo

Método Propuesto por Décourt & Quaresma (1978, 1982)

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 63

Capacidad Admisible en Pilotes

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 64

Capacidad Admisible en Pilotes

CAPACIDAD ADMISIBLE

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 65

Parámetros de Resistencia

Conglomerado de Lima

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 66

¿Parámetros de Resistencia?

• Cohesión

• Angulo de Fricción

Criterio de Falla:“Mohr-Coulomb”

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 68

Se define como la resistencia al esfuerzo cortante que ofrece el material(suelo) en la superficie de falla (superficie de perdida de resistencia).

Esquema de superficie de falla y zona de corte.

Resistencia Cortante

Esfuerzo Actuante

Esfuerzo Resistente

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 69

Tensiones actuantes en el plano de falla.

Efecto combinado de cohesión y fricción

Comportamiento del suelo en la Superficie de Falla

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 70

Los parámetros de Parámetros de Resistencia (en la falla), de acuerdo al Modelo de Mohr-Coulomb son:

• Angulo de fricción interna (Parámetro de fricción).

• Intercepto cohesivo (Parámetro de Cohesión).

Parámetros de Resistencia Curva empírica!!!

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 71

La ecuación de la envolvente de falla representa la “ecuación de resistencia del suelo”:

Donde:

Criterio de Falla “Mohr-Coulomb”:

¿Siempre lineal?

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 72

Parámetros de ResistenciaNo linealidad de la Curva de Mohr-Coulomb

¿Qué significa no lineal?

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 73

Parámetros de ResistenciaReducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante

En relleno rocoso

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 74

Ensayos a

gran escala

Palma, et. al., Caracterización Geotécnica de Materiales de Lastre en Botaderos de Gran Altura

Mediante Ensayos Triaxiales y Odométricos de Gran Tamaño

Parámetros de ResistenciaReducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante

DEFINICIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 75

• Corte Directo• Triaxial• Compresión Simple

Corte Directo TriaxialCompresión Confinada

Compresión Simple Compresión no-Confinada

Ensayos de Laboratorio

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 76

Valores típicos en suelos granulares:

Valores típicos en suelos finos:

Ensayos de Laboratorio – Resultados Típicos

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 77

Ensayos in-situ – Corte Directo

Esquema del Ensayo

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 78

Ensayos de Laboratorio – Corte Directo a Gran escala

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 79

Ensayos de Laboratorio – Corte Directo a Gran escala

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 80

Fuente: TYPSA

Carga rotura arrancamiento en ensayo 140 tCarga servicio en cálculo 59 t

Ensayos in-situ - micropilotes

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS

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Aplicaciones

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 82

APLICACIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 83

APLICACIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 84

APLICACIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 85

APLICACIONES

Cimentaciones Profundas – Aspectos Generales 86

GRACIAS POR LA ATENCIÓN

Contacto: jorge.c.guillen@hotmail.com

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