DISEÑO GEOTECNICO

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INDICE

1. Introducción Pag.2

2. Objetivo Pag.3

3. Características de Diseño Pag.3

4. Programa de Cómputo Pag.3

5. Aplicación del Programa Pag.5

6. Resultados Pag.12

7. Conclusiones Pag.13

8. Bibliografía Pag.13

9. Anexos Pag.14

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CALCULO DE LA CAPACIDAD ULTIMA DE UN PILOTE CON EL PROGRAMA DE PEDRO

PAULO VELLOSO

1. INTRODUCCION

En 1997-98 en la zona norte de Perú, el fenómeno de El Niño ocasionó que los

ríos registren sus mayores caudales, llegando por ejemplo el Río Piura hasta los

4,424 m3/s; sobrepasando las descargas de diseño de las obras hidráulicas,

ocasionando la falla total o parcial de más de 50 puentes. La falta de

funcionamiento de un puente significa el aislamiento de las zonas de producción,

interrupción temporal del tránsito y el aislamiento de poblaciones aledañas. El

impacto de FEN en los puentes muestra la vulnerabilidad del servicio, debido a

que los diseños de estas obras no se adecuaron a los niveles de escorrentía

generados por El Niño.

La principal causa por la que los puentes colapsaron se debió a la socavación,

una vez más se resalta la importancia de estimar la profundidad de socavación;

basada en estudios de hidrología e hidráulica conjuntamente con los estudios

geotécnicos. Además, es importante evaluar el potencial de licuación sabiendo

que en el Perú se ha reportado la ocurrencia de licuación en diversos lugares

como Ica, Moyobamba, y Chimbote, durante terremotos severos ocurridos en el

pasado.

Las cimentaciones profundas mediante pilotes proporcionan una excelente

protección del daño por socavación, sin embargo pueden fallar cuando la

socavación llega hasta profundidades superiores al lecho natural de la corriente.

Todas las consideraciones antes mencionadas son integradas en el diseño de

carga axial mediante los programas de cómputo, y la facilidad de usarlos para

diversos tipos de pilotes por diferentes metodologías hace que los resultados

obtenidos en los proyectos sean eficientes.

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2. OBJETIVO

El objetivo principal del trabajo consiste en minimizar errores en la predicción de la

capacidad de carga última de pilotes.

Analizar y diseñar la capacidad de carga axial de un pilote, mediante el programa

de cómputo FEPC con el método de Pedro Paulo Velloso.

3. CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO

El programa de cómputo FEPC es utilizado para el diseño de pilotes hincados,

pilotes excavados y pozos perforados. Antes de utilizar el programa se recomienda

elaborar el perfil estratigráfico del suelo y sus respectivos parámetros de diseño

por capa.

4. PROGRAMA DE CÓMPUTO FECP

El programa agrupa las propuestas hechas por Aoki-Velloso (1975), P.P. Velloso

(1982), Meyerhof (1976) y Decourt-Quaresma, está basado en la utilización de

fórmulas empíricas para el cálculo de la capacidad de carga de pilotes

individuales. El programa fue presentado originalmente por Bortolucci et al (1988)

y modificado por Guillén (1993).

4.1 CONSIDERACIONES ADOPTADAS

a) Se desecha el valor de N (SPT) en el primer metro del sondaje, N=0.00.

b) Si la transición de estratos ocurre después de 0.50 m se adoptan los

parámetros del estrato superior, caso contrario, se consideran los parámetros del

estrato inferior. El valor N es el que corresponde al metro subsiguiente. Evitar

ingresar estratos menores que un metro de espesor.

4.2 DATOS DE ENTRADA

Los datos comunes de entrada para todos los métodos del programa FEPC son:

número de estratos, profundidad del sondaje, profundidad final de cada estrato,

código de suelo de cada estrato (propuesto por Aoki-Velloso), peso específico de

cada estrato, valores del ensayo SPT para cada metro y el factor de seguridad es

opcional para la corrida, este valor no se utilizará en la fórmula de Decourt-

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Quaresma, ya que los autores trabajan con valores fijos de 1.3 para carga lateral y

4.0 para carga por punta.

4.2.1 MÉTODO DE AOKI - VELLOSO

La entrada de datos para el cálculo basado en el método de Aoki-Velloso

dependen de los parámetros relativos al tipo de pilote F1 y F2:

Los resultados son proporcionados desde 1.0 a 2.0 m. de longitud del pilote hasta

la profundidad final del sondaje.

4.2.2 MÉTODO DE DECOURT - QUARESMA

No existe entrada de datos específicos y los resultados se presentan para

longitudes del pilote desde 1.00 m. hasta la profundidad final del sondaje. Los

valores de N considerados para determinar la carga por punta será el promedio de

valores en 3.0 m de longitud; 1.0 m por encima y 2.0 m por debajo de la punta del

pilote respectivamente.

4.2.3 MÉTODO DE PEDRO PAULO VELLOSO

Además de los datos generales se darán los valores de “lambda”y “theta”, que son los

factores relativos de carga y tipo de pilote:

Los resultados se presentan desde una profundidad de “8De” hasta una

profundidad de “3.5 De” por encima de la profundidad final del sondaje.

4.2.4 MÉTODO DE MEYERHOF

Sólo se aplica a suelos no cohesivos y limos no plásticos. La entrada varía para

este método con los parámetros Mn y Nm, que son los factores relativos a la forma

de ejecución del pilote:

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Los resultados se presentan para longitudes de pilote de 1.0 m hasta una

profundidad de 2.0 m por encima del fondo del sondaje. La salida presenta dos

casos: sin y con corrección de los valores N (SPT). Las correcciones que realiza

son por sobrecarga.

La salida del programa incluye en la impresión la entrada de datos y la distribución

de esfuerzos efectivos, ángulo de fricción, número de golpes (N) y el resultado de

la capacidad de carga axial del pilote.

5. APLICACIÓN DEL PROGRAMA

Para la aplicación del programa de cómputo que se presenta para determinar la

capacidad de carga última se empleó el sondaje L-2A (Anexo Nº01) del estudio de

suelos entregado en clase.

Para dar a conocer la utilización del programa se ha revisado el Manual del

Programa FEPC (Anexo Nº02) y se explica mediante los siguientes pasos:

Paso Nº01: Portada de Inicio del Programa FEPC para el Cálculo de la Capacidad

Ultima de Pilotes Individuales.

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Paso Nº02: Ventana que nos muestra las opciones que deseamos aplicar.

Usamos la opción (1) cuando deseamos ingresar nuevos datos, la opción (2)

cuando se desea usar datos archivados y la opción (3) cuando se desea salir del

programa.

En este caso usaremos la opción (1) para ingresar nuevos datos como se muestra

en la imagen siguiente.

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Paso Nº03: En esta ventana el programa nos pide ingresar Datos del Sondaje

como:

- Nombre del Interesado

- Lugar

- Identificación del Sondaje

- Número de Estratos

- Profundidad de Sondaje (m)

- Cota de Superficie

Después de ingresar la cota de superficie el programa nos pide ingresar de cada

estrato:

- Profundidad Final de Estrato

- Código de Estrato del Suelo (Tabla A-1 del Manual)

- Peso Específico Efectivo en (gr/cm3) del Estrato (Anexo Nº03)

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Luego se ingresan los datos del SPT que lo hallamos con el dato N60

proporcionado por el estudio de suelos entregado en clase para el sondeo L-2A.

Ahora calculamos el N70 ( Ndiseño) con la siguiente fórmula:

N70= N60*60/70 N70 = 2.57 (SPT)

Paso Nº04: El programa pregunta si se desea verificar o corregir los datos.

Colocamos la letra “N” porque no deseamos corregir los datos.

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Paso Nº05: El programa pregunta si se desea archivar el sondaje en el disco.

Colocamos la letra “S” porque se desea archivar el sondaje.

Paso Nº06: El programa consulta el drive en donde se desea archivar el sondaje.

Colocamos “C” para que se archive en el disco duro de la unidad C.

Luego nos pide ingresar el nombre del archivo más la extensión. El nombre es L-

2A.doc

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Paso Nº07: En esta ventana el programa nos pide ingresar Datos Relativos al

Pilote como:

- Identificación del Pilote

- Tipo de Pilote

- Cota superior del Pilote

- Sección del fuste

- Diámetro de la base alargada

Después ingresamos los datos del Factor de Seguridad y los valores que nos pide

el programa según el método.

Al final escribimos “S” para indicar que todos los valores están correctos.

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Paso Nº08: El programa consulta el drive en donde se desea archivar el sondaje.

Colocamos “C” para que se archive en el disco duro de la unidad C.

Luego nos pide ingresar el nombre del archivo más la extensión. El nombre es

Pilote03.doc

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Paso Nº09: En esta ventana el programa muestra los resultados finales de cada

Método. El resultado de interés para nuestro caso es del Método de Pedro Paulo

Velloso.

6. RESULTADOS (Anexo Nº04)

DATOS DEL PILOTE

INTERESADO : GRUPO 03

LOCALIDAD DE LA OBRA : Callao-Lima

IDENTIF. DE SONDAJE : L-2A

IDENTIF. DE PILOTE : PILOTE 03

TIPO DE PILOTE : HINCADO

DIAMETRO DEL PILOTE : .25

COTA DEL TERRENO : 100

COTA SUP. DEL PILOTE : 99.8

METODO PEDRO PAULO VELLOSO

LONG. PROF. SPT RL(KN) RP(KN) RT(KN) RADM(KN)

3 3 3 37.3 50.2 87.5 35.0

Los resultados se presentan de una profundidad de “8De” hasta una profundidad de

“3.5De” por encima de la profundidad final de sondaje.

RL = Capacidad Lateral

RP = Capacidad de punta

RL + RP = RT _____Capacidad Total

RT / FS = RADM _____ Capacidad Admisible

NOTA: 1 KN = 0.1 TON

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7. CONCLUSIONES

- El Factor de Seguridad usado es 2.5.

- El cálculo fue para un pilote hincado de fuste circular.

- Los resultados se dieron a los 3.00 metros de profundidad.

- La capacidad lateral es 37.3 kn (3.73 ton).

- La capacidad de punta es 50.2 kn (5.02 ton).

- La capacidad total es 87.5 kn (8.75 ton).

- La capacidad admisible es 35 kn (3.5 ton).

8. BIBLIOGRAFIA

- Alva Hurtado, J. “Historia del Fenómeno de Licuación de Suelos”, V Congreso

Nacional de Mecánica de suelos e Ingeniería de Cimentaciones”. Lima –

Setiembre de 1983.

- Federal Highway Administration of U.S Department of Transportation Reports.

Washington, D.C. June, 1993.

- Tomlinson, M. J., “Cimentaciones: Diseño y Construcción”. Trillas, S.A de C. V.

México, Enero de 1996.

- Meyerhof, G.G., “Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations” Journal

of the Geothecnical Engineering Division ASCE Vol. 102 PP. 195-228. Marzo,

1976.

- O´Neill. M. W. and S. A. Sheitkn, “Geotechnical Behavior of Underreams in

Pleistocene Clay,” Drilled Piers and Caissons II, pp. 57-75. Ed. By C. N. Baker, Jr.,

ASCE. May, 1985.

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9. ANEXOS

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ANEXO Nº01 – Sondeo L-2A

GRAVA DENSA

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ANEXO Nº02 – Manual del Programa FEPC

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ANEXO Nº03 – Cuadro de Peso Unitario (g/cm3)

TIPO DE SUELOS PESO UNITARIO (g/cm3)

SUMERGIDO SECO

ARCILLA 0.48 - 0.96 0.96 - 1.28

LIMO 0.88 - 1.20 1.20 - 1.36

ARCILLA LIMO 0.64 - 1.04 1.04 - 1.36

LIMO ARENA 1.20 - 1.52 1.52 - 1.76

ARCILLA LIMO ARENA 0.80 - 1.20 1.28 - 1.60

ARENA 1.36 - 1.60 1.36 - 1.60

GRAVA 1.36 - 2.00 1.36 - 1.60

ARENA MAL GRADUADA Y GRAVA 1.52 - 2.08 1.52 - 2.08

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ANEXO Nº04 – Hoja de Resultados de Programa FEPC

DATOS DEL PILOTE

INTERESADO : GRUPO 03

LOCALIDAD DE LA OBRA : Callao-Lima

IDENTIF. DE SONDAJE : L-2A

IDENTIF. DE PILOTE : PILOTE 03

TIPO DE PILOTE : HINCADO

DIAMETRO DEL FUSTE : .25

COTA DEL TERRENO : 100

COTA SUP. DEL PILOTE : 99.8

METODO AOKI-VELLOSO

LONG. PROF. SPT RL(KN) RP(KN) RT(KN) RADM(KN)

2 2 3 10.4 18.5 28.9 11.6

3 3 3 17.3 18.5 35.8 14.3

4 4 3 24.2 18.5 42.7 17.1

METODO DECOURT-QUARESMA

LONG. PROF. SPT RL(KN) RP(KN) RT(KN) RADM(KN)

1 1 3 9.4 21.5 30.9 12.6

2 2 3 24.7 16.1 40.8 23.0

3 3 3 39.5 16.1 55.6 34.4

METODO PEDRO PAULO VELLOSO

LONG. PROF. SPT RL(KN) RP(KN) RT(KN) RADM(KN)

3 3 3 37.3 32.2 69.5 27.8

METODO MEYERHOFF SIN CORRECCION DE SPT

LONG. PROF. SPT RL(KN) RP(KN) RT(KN) RADM(KN)