EJEMPLO DE DISEÑO DE PILOTE: DISEÑO DE PILOTES DE CONCRETO: (1) DETERMINACION DE CARGA ADMISIBLE: ADMISIBLE:
Diámetro mínimo de pilotes: 30cm Resultados de ensayo SPT: a una profundidad de exploración variable máxima entre !"0m y #!"0m CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y ESTUDIOS BASICOS (2)
Resultados de ensayo SPT: a una profundidad de exploración variable máxima entre !"0m y #!"0m Zona 1: sondeo S$: arena limosa con %ravilla &S'( a una profundidad de
0!"0 a "!0m! S$": arena arcillosa caf) oscuro &S'( y arena limosa caf) oscuro con restos de roca &S*(+ a una profundidad de 0!" a 3!0m y de 3!0 a ,!"m+ respectivamente! Tenderá a ser usado para el desarrollo de tipo 'omercial! Zona 2: sondeo S$,: arena arcillosa+ saturada &S'( y arena mal %raduada
satur aturad ada a &SP &SP(- a una una prof profu undid didad de .!0 .!0 a ,!0 ,!0m y ,!0 ,!0 a "!0 "!0m+ respectivamente! proyectado de acuerdo a las condiciones del lu%ar un desarrollo de tipo /ndustrial! RS12TD4S 'P'/DDS D 'R5 D*/S/62S PR4718D/DD
S48D4S
&mts( S$ 0!"0 .!90 .!00 .!30 .!"0 0!0 !00 .!30 !"0 .!;0 3!00 ,!0 3!"0 !#0 ,!00 3!00 ,!"0 ,!#0 "!00 "!00 "!"0 "!00 'apacidades de car%a+ <%=cm se%>n la
S, S" ,!30 0!#0 ,!00 .!0 .!;0 0!;0 .!.0 !00 0!90 0!90 0!"0 .!00 0!"0 0!#0 "!00 3!"0 "!00 "!00 "!00 "!00 "!00 profundidad de penetración
RS/ST8'/ D P/24T: S1*/*4S 2 D/*TR4 D/*TR4 */8/*4 D P/24T: 30 cm cm
Tomaremos las características del suelo de la ?ona . por ser la más crítica ya @ue presenta arcilla en todos sus estratos Se utili?a la fórmula de resistencia de la punta del pilote+ asumiendo @ue el pilote colado in situ tiene un funcionamiento similar+ ya @ue se apoya sobre un suelo firme! Qu Q!" Q#$ %n #u%&o# a'&&o#o# Q# *
Au: capacidad ultima del suelo Ap: capacidad de car%a de punta AsB resistencia por friccion Qs=∑ P∗VL∗f
p:perimetro de seccion de pilote vl: lon%! incremental d epilote sobre la cual p y f se considera constante f: resistencia unitaria por friccion a cual@uier profundidad ? De la cuación *eyerCof+ 'apítulo + pá%! #+ tenemos: Q! A! (N+ " ,-N,+)
dónde: Q!: resistencia de la punta A!: área de la punta del pilote : coCesión del suelo @ue soporta la punta del pilote ,-: esfuer?o vertical efectivo a nivel de la punta del pilote N+. N,+: factores de capacidad de car%a Ca&u&o /% &o# Da0o#: •
n el estudio de suelos+ se recomienda el diámetro del pilote i%ual a 30 cm+ por lo @ue: D ** 3+ diámetro del pilote 'álculo de área del pilote: A! 4D567 A! B 3!.,.# &0!30m( = , B **8*9 35
'álculo de la coCesión+ de acuerdo a la fórmula empírica utili?ada por los laboratorios nacionales basada en los ensayos y experiencias reali?adas en el país:
Qu 6 2 B " E%=cm = B 2.*** ;<635
Donde: B coCesión del suelo Qu B " E%=cm+ capacidad >ltima de car%a del suelo donde se apoyará el
pilote! • •
Fn%ulo de fricción: = *> 2os factores de se%uridad de car%a de *eyerCof+ Can sido tomados de acuerdo al án%ulo de fricción interna del suelo y son adimensionales N+ *17 N,+ 1?7*
•
2a profundidad de desplante ó lon%itud del pilote Df+ fue recomendada por el laboratorio de suelos+ basados en la capacidad del suelo a esa
• •
profundidad y los resultados 8 de penetración estándar: D@ 7* 3 peso volum)trico del material &G(: 1.8** ;<63 Para obtener el esfuer?o vertical en la punta del pilote ,- D@ B ,!0 x .+900 B 9.?** ;<635
Dónde: ,- esfuer?o vertical efectivo a nivel de la punta del pilote D@ B profundidad de desplante o lon%itud del pilote B peso volum)trico del material •
'omo factor de se%uridad para el empleo de pilotes+ se Can se%uido los lineamientos referenciados en el *anual de 'imentaciones Profundas de
•
la Sociedad *exicana de *ecánica de Suelos: S * Sustituyendo los datos anteriores en la ecuación de *eyerCof+ tenemos: Q! B 0!090# m &"+000 E%=m &30!.,( H #+00 E%=m &.!,0(( Q! B #+030!"9 E%
•
Teniendo la capacidad de car%a del pilote+ procedemos al cálculo de su capacidad admisible de car%a: Qa/3 Q!6 S 92.**8 ;< 6 2*.989?* ;< Qa/3 /%& &ao'a0o'o 2** Ton 2*.*** ;<
Dónde: Qa/3 capacidad de car%a admisible Q! capacidad de car%a del pilote S B factor de se%uridad
Sustituyendo en ecuación tenemos: CONSIDERACIONES DE DISEÑO EN EL ESUERZO CORTANTE ENTRE EL GRUPO DE PILOTES Y LA ZAPATA
2os pilotes se distribuyen %eneralmente baIo las ?apatas en %rupos+ uno baIo cada columna! l %rupo se corona con una ?apata de distribución+ el cual distribuye la car%a de la columna a todos los pilotes del %rupo! 2os pilotes se distribuyen %eneralmente en patrones aIustados+ @ue minimi?an el costo de la ?apata de coronamiento+ pero no pueden colocarse a espaciamientos menores @ue los permitidos por las condiciones de CincCamiento! Se acostumbra a utili?ar un espaciamiento aproximado de tres veces el diámetro de la cabe?a del pilote+ pero no menor de #0 cms! EICIENCIA DE GRUPO DE LOS PILOTES
Se%>n el libro Principios de /n%eniería de 'imentaciones+ 6raIa *! Das+ 00.:J2a determinación de la capacidad de car%a del %rupo de pilotes es extremadamente complicada+ y no se Ca resuelto todavía por completo! 'uando los pilotes se colocan cerca uno de otro+ una ra?onable Cipótesis es @ue los esfuer?os transmitidos por los pilotes al suelo se traslapan+ reduciendo así la capacidad de car%a de los pilotes! /dealmente+ los pilotes en un %rupo deben espaciarse de manera @ue la capacidad de car%a del %rupo no sea menor @ue la suma de sus capacidades individuales! n la práctica+ la separación mínima de centro a centro de los pilotes es !"D y en situaciones ordinarias es aproximadamente es D y D! &D B diámetro del pilote(K! EJEMPLO PARA LA ZONA 1:
Para el cálculo de la eficiencia de %rupo de pilotes+ es necesario considerar un n>mero de pilotes @ue resistirán las car%as @ue soportan las ?apatas! Para este caso+ se Ca establecido una car%a de 0 ton+ @ue lle%an a una ?apata de .!"m x !"m: Lay diferentes fórmulas para calcular la eficiencia+ consideraremos la fórmula establecida por 7eld &Principios de /n%eniería de 'imentaciones+ 6raIa *! Das+ 00.(+ en la cual la capacidad de car%a del pilote se reduce en .=.# por cada dia%onal adyacente o fila de pilotes: •
sumiendo un total de , pilotes: cada uno resistirá una car%a de 0 ton! p)rdida de car%a de los pilotes trabaIando en %rupo F 1** H (Qa/3 )
Donde: F B eficiencia del %rupo de pilotes Qa/3 B capacidad de car%a admisible del pilote B 0 ton! B sumatoria de la capacidad admisible perdiendo cada uno .=.# por
cada pilote en fila o adyacente! Para cada pilote tenemos una perdida en %rupo de 3=.#!
P B P)rdida del pilote B 3=.#
Sustituyendo datos en la ecuación de eficiencia del %rupo de pilotes tenemos para , pilotes: F B .00M $ N &0 x 3=.# H 0 x 3=.# H 0 x 3=.# H 0 x 3=.#( B .00M $."M F ? &eficiencia del %rupo de pilotes(
'apacidad de car%a del %rupo Q< Qa/3 F N!&o0%# Q< B 0ton&"M(&,( 9? 0on
Donde:
Q< car%a de %rupo de pilotes N!&o0%# numero de pilotes &,(
•
Teniendo una capacidad de car%a menor @ue la establecida por la estructura @ue es de 0 ton! Se establece matemáticamente: lo si%uiente @ue con , pilotes obtenemos una car%a menor de 0 ton+ por lo @ue se procederá a aumentar el n>mero de pilotes ó aumentar su diámetro: Aumentando 1 pilote a la zapata:
ficiencia para %rupo de " pilotes: F 1** H (Qa/3 )
B .00M $ N &0 x 3=.# H 0 x 3=.# H 0 x 3=.# H 0 x 3=.# H 0 x ,=.#( B .00M $ 0M F ?* &eficiencia del %rupo de pilotes(
'ar%a total del %rupo de " pilotes: Q< Qa/3 F N!&o0%# 0 ton &0M( &"( Q< ?* 0on
P
B
P)rdida
del
pilote
B
,=.#
Se concluye @ue aumentando un pilote lo%ramos la car%a necesaria de 0 ton @ue soportará la estructura+ mediante el %rupo de " pilotes!
6iblio%rafia: &.( Cttp:==OOO!univo!edu!sv:0.=tesis=0.33#;=0.33#;'ap3!pdf &( Cttp:==OOO!univo!edu!sv:0.=tesis=0.33#;=0.33#;'ap!pdf laboratorio de /n%enieros 'iviles y sociados+ S!! de '!Q!
