MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO VOLUMEN 18–I GUIA DE INGENIERIA
PDVSA N
°
90615.1.001
TITULO
FUNDACIONES SOBRE PILOTES
3
JUL.96
Revisión General
13
L.T.
E.J.
A.N.
2
AGO.94
Revisión General
12
L.T.
E.J.
A.N.
0
JUL. 90
APROBADA
REV.
FECHA
APROB.
PDVSA,
José Gilarranz
1983
6 DESCRIPCION FECHA JUN.90
PAG. APROB.
J.S. REV.
Eduardo Santamaría
APROB. APROB. FECHA
JUL.90
ESPECIALISTAS
GUIA DE INGENIERIA
FUNDACIONES SOBRE PILOTES
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FECHA
3
JUL.96
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Indice 1 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2.1 2.2 2.3 2.4
Especificaciones de Ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procedimientos de Ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Guías de Ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Referencias de la Industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 2 2 2
3 INFORMACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4 FUNDACION FLEXIBLE SOBRE PILOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4.1 4.2
Datos de Diseño (Ver Esquema 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cálculos de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 3
5 FUNDACION RIGIDA SOBRE PILOTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
5.1 5.2
Datos de Diseño (Ver Esquema 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cálculos de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 7
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1
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ALCANCE Esta Guía de Ingenier ía contiene recomendaciones para el dimensionamiento y cálculo de refuerzo de fundaciones de concreto reforzado sobre pilotes.
2 2.1
2.2
2.3
REFERENCIAS Especificaciones PDVSA A – 211
Concreto – Materiales y Construcción
A – 251
Diseño de Concreto bajo Tierra
AI – 211
Limpieza de Sitio y Movimiento General de Tierra
AJ – 211 – POT
Pilotes de Madera
AJ – 212 – POT
Pilotes de Sección de Acero
AJ – 213 – POT
Pilotes Tubulares de Acero con Relleno de Concreto
AK – 211
Movimiento de Tierra – Excavación y Relleno
JA – 221
Diseño Antisísmico de Instalaciones Industriales
JA – 251
Estructuras de Concreto – Diseño
JB – 251
Estructuras de Acero – Diseño
Procedimientos PDVSA L – STC – 001
Procedimiento para el Diseño de Concreto
JA-252
Diseño de Fundaciones
Guías PDVSA 90615.1.003
2.4
Normas COVENIN 1753 2000
2.5
Diseño de Secciones de Concreto Armado
Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones – Análisis y Diseño. Parte II – Edificios
Referencias de la Industria ACI – American Concrete Institute 318
Requerimiento del C ódigo de Especificaciones para Concreto Reforzado.
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INFORMACION El Ingeniero de estructuras verificar á los siguientes renglones:
3.1
Tipo de pilotes a utilizar.
3.2
Ubicación de los pilotes.
3.3
Nivel de corte del pilote.
3.4
Separaci ón mínima y distancia mínima del borde.
3.5
Separaci ón entre cabillas y recubrimiento de concreto.
4 4.1
FUNDACION FLEXIBLE SOBRE PILOTES Datos de Diseñ o (Ver Esquema 1 ) Diámetro del pilote
= 30,5 cm
Columna
= 40,6 cm (cuadrada)
f ’c
= 280 kg/cm2
fy
= 4200 kg/cm2
Carga por pilote:
4.2
Carga muerta
= 9072 kg
Carga viva
= 4536 kg
Cá lculos de Dise ño El dimensionamiento que se presenta a continuaci ón esta hecho s ólo para el caso que considera carga viva y muerta; sin embargo el mismo se deber á verificar para cualquier otro caso de carga al que pueda estar sometida la fundaci ón. Pu por pilote
= 1,4 x 9072 + 1,7 x 4536 (ver PDVSA – 90615.1.003) = 20.412 kg
Determinaci ón de la altura útil del cabezal mediante el esfuerzo cortante en el cabezal Vu = 20.412 x 3 = 61.236 kg (no tomando en cuenta el peso del Cabezal) b = 259 cm
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v c 0, 53 280 8, 87 kgcm 2 Vu 0, 85 b d
vu
Para obtener dmín. se iguala v u = vc 61236 v c 0, 85 x 259 x d
vu
d mín.
Vu v c b
61236 8, 87 x 259 x 0, 85
31, 32 cm
(30 cm es la altura útil mínima para cabezales sobre pilotes) Determinaci ón de la altura útil del cabezal considerando el esfuerzo cortante al punzonado por columna v c 1, 06 280 17, 76 kgcm 2 Vu bo d
vu bo
Vu
20412 x 8
4 (40, 6
d)
162, 4
4d
163296 kg
Para obtener dmín se iguala v u = vc 163296 0, 85 x (162, 4 4d) d
163296
[0, 85 (162, 4
17, 76 cm
4d) d ] x 17, 76 cm
= 2451,6d + 60,38d 2 d2 + 40,60d – 2704,47 = 0 d = 35,5 cm.
luego, predomina el esfuerzo cortante al punzonado. Para evitar el refuerzo por punzonado use: d = 35,5 cm. Chequeo del Esfuerzo Cortante al punzonado local por un pilote cr ítico (esquina) (Diámetro pilote + d) = 30,5 + 35,5 = 66 cm
bo = 38 x 2 vu
4
66 = 127,83 cm
20412 0, 8 5 x 127, 8 4 x 35, 5
vu = 5,29 kg/cm 2< 17,76 kg / cm 2
O.K
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Refuerzo del cabezal del pilote Mu = 3 x 20412 x 0,71 = 43.477,6 kg – m F
259, 0 x 35, 5 2 100
Ku
43.477, 6 3264
3264
13, 32
13,32 = 0,9 x 281w (1 – 0,59w) w = 0,055 au
0, 9 x 2812 (1 – 0, 59 x 0, 055) 100
As
43.477, 6 25 x 35, 5 min
As
49 cm 2; 14 4200
verificar la cuantía mínima:
0,003
= 0,003 x 259 x 35,5 = 27,58 cm2 < 49
O.K
N de barras # 7 requeridas: 49/3,88 = 12,63
24,5 (aproximadamente 25)
13
Use 13 barras # 7 en cada direcci ón – (cara inferior)
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NOTA: 1. TODAS LAS MEDIDAS ESTAN EN MILIMETROS A MENOS QUE SE INDIQUE LO CONTRARIO
CORTE
PLANTA
ESQUEMA 1
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FUNDACION RIGIDA SOBRE PILOTES
5.1
Datos de Diseñ o (Ver Esquema 2 ) Diámetro de los pilotes = 35 cm Columna = 40 cm (cuadrada) f ’c = 280 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2 Cargas sobre la columna: Carga muerta CP = 54432 kg Carga Viva CV = 27216 kg Carga admisible por pilote: Pup = 25000 kg Separaci ón entre ejes de pilotes: e = 130 cm
5.2
Cá lculos de Dise ño El dimensionamiento que se presenta a continuaci ón esta hecho s ólo para el caso que considera carga viva y muerta; sin embargo el mismo se deber á verificar para cualquier otro caso de carga al que pueda estar sometida la fundaci ón. Pu de la columna Puc
5.2.1
= 1,4 CP + 1,7 CV (Ver PDVSA – 90615.1.003) =1,4 x 54432 + 1,7 x 27216 =122.272 kg
Determinación del número de pilotes Se incrementa en un 5% la carga actuante P u para estimar el peso propio del cabezal.
5.2.2
n
1,05P x Pu c
n
x 122.472 1, 0525.000
n
5,14
up
tomamos n = 6
Dimensiones del cabezal (Ver Esquema 2) Para una separaci ón entre ejes de pilotes de 130 cm en un cabezal rectangular y dejando 15 cm (como m ínimo recomendado) entre la cara del pilote y la cara del pedestal resulta:
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L=
Largo del cabezal
B=
Ancho del cabezal
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L = 2 x 130 + 2 x 15 + 35 L = 325 cm B = 130 + 2 x 15 + 35 B = 195 cm Altura del cabezal Se determina de manera tal que la biela comprimida, desde el centro de la columna al pilote m ás alejado tenga una inclinaci ón de 50. S
l=
l2
b2
distancia horizontal de la columna al pilote m ás alejado en el eje x.
b = distancia horizontal de la columna al pilote m ás alejado en el eje y. S
130 2 S
65 2
145, 34 cm
Altura útil del cabezal “d” d d
S tan 50o
145, 34 tan 500 d
173 cm
Altura “H” del cabezal ser á la suma de la altura útil más la penetraci ón del pilote en el cabezal, la cual se recomienda no menor de 25 cm. H
d penetración del pilote en el cabezal H 173
H
198 cm
25
tomamos H 200 cm
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5.2.3
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Indice norma
Peso propio del cabezal P p
P p
L x B x H x peso especí fico concreto
3,25 x 1,95 x 2,00 x 2400 30420 kg
P p
5.2.4
Indice volumen
Carga total sobre los pilotes P t
Pu c
P t 122472 P t
P p
30420
152892 kg
Carga por pilote incluyendo peso propio del cabezal. Carga por pilote
P t 6
Carga por pilote
152.892 6
Carga por pilote
25.480 kg
Los 480 kg por encima de la carga admisible del pilote representa aproximadamente 2%, lo cual no es significativo como para aumentar el n úmero de pilotes, por lo cual se mantiene el mismo arreglo de n = 6. Area de acero en la zona de tracci ón de la base del cabezal (ver tabla para cabezal rectangular de 6 pilotes anexa). Fuerza de tracci ón en x. t x
t x
P ut x e 3d
x 130 152892 3 x 173
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t x
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38296, 64 kg
Fuerza de tracci ón en y t y
P ut x e 4 x d
x 130 152.892 4 x 173
t y t y
28722, 48 kg
Area de refuerzo Direcci ón x A sx
t x f y
A sx
64 38296, 4200
A sx
9,12 cm 2
Direcci ón y A sy
t y 4200
A sy
48 28722, 4200
A sy
6,84 cm 2
Chequeo del área de acero m ínimo. mí nimo
Asx mínimo = Asx mínimo = Asx mínimo = Asy mínimo = Asy mínimo =
14 f y
mí nimo
0,003 x B x d 0,003 x 195 x 173 101,21 cm2 > 9,12 cm2 0,003 x L x d 0,003 x 325 x 173
0, 003
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Asy mínimo = 168,68 cm2 > 6,84 cm2 Número de barras en el sentido x. 28 barras 7/8 ” Número de barras en el sentido y. 44 barras 7/8 ”
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NOTA: 1. TODAS LAS MEDIDAS ESTAN
CORTE
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ANEXO Cabezal 2 Pilotes
Valor de T T
P ( 2 e – a ) 8 d
3 – a 2 18 3 d
P 2e
3 Pilotes
T
4 Pilotes
T
P ( 2 e – a ) 8 d
5 Pilotes
T
P ( 2 e – a ) 10 d
6 Pilotes Hexagonal
T x
Pe 3 d
T y
Pe 2 3 d
6 Pilotes Rectangular
T x
Pe 3 d
T y
Pe 4 d
7 Pilotes
T x
2 P e 7 d
T y
Pe 3 7 d
8 Pilotes
T x
5 P e 16 d
T y
9 Pilotes
T
10 Pilotes
T x
3
3
3
3
Pe 16 d
2
Pe 6 d
4 P e 10 d
T y
Pe 20 d
