11.5 MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA
El mecanismo de transferencia de carga de un pilote al suelo es complicado. Para en-tenderlo, considere uno de longitud L, como muestra la figura 11.9a. La carga sobre el pilote se incrementa gradualmente de cero a Q( z=0) en la superficie del terreno. Parte de esta carga será resistida por la fricción lateral, Q 1 desarrollada a lo largo del fuste y parte por el suelo debajo de la punta del pilote, Q2 .
figura 11.9 ¿ómo están relacionadas Q1 ! Q2 con "a carga total# $i se efect%an mediciones para obtener la carga Q Z tomada por el fuste del pilote a cual&uier profundidad ', la naturale'a de la (ariación será como lo muestra la cur(a 1 de la figura 11,9b. La resistencia por fricción por área unitaria a cual&uier profundidad ' se determina como) F ( Z ) *
∆ Q( Z )
( P )( ∆ Z )
donde p = per+metro de la sección trans(ersal del pilote $i la carga en la superficie del terreno se incrementa gradualmente, la resistencia máima por fricción a lo largo del fuste del pilote será totalmente mo(ili'ada cuando el despla'amiento relati(o entre el suelo y el pilote sea aproimadamente de a 1/ mm 0/. a /.2 pulg3, independientemente del tama4o y de su longitud L. $in embargo, la resistencia máima de punta Q 2=Q P no será mo(ili'ada 5asta &ue la punta del pilote se 5aya mo(ido de 1/ a 6 del anc5o 0o diámetro3 del pilote. 0El l+mite inferior se aplicada pilotes 5incados y el l+mite superior a pilotes perforados o pre eca(ados Q( Z =0 ) * QU Entonces) Q 1 * QS Q 2 * Q P
La eplicación anterior indica &ue QS 0o fricción unitaria superficial f a lo largo del fuste del pilote3 se desarrolla bajo un despla'amiento muc5o menor comparado con el de la resistencia de punta Q P . 7ajo carga %ltima, la superficie de falla en el suelo en la punta del pilote 0falla por capacidad de carga causada por Q P 3 es parecida a la mostrada en la figura 11.9e. 8bser(e &ue las cimentaciones con pilotes son cimentaciones profundas y &ue el suelo falla principalmente por pun'onamiento. Es decir, se desarrolla una 'ona triangular, ", en la punta del pilote, &ue es empujada 5acia abajo sin producir ninguna otra superficie (isible de desli'amiento. En suelos de arenas densas y suelos arcillosos firmes se desarrolla parcialmente una 'ona cortante radial, "". Por consiguiente, las cur(as de carga despla'amiento de pilotes.
11.6 ECUACIONES PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DE UN PILOTE La capacidad de carga %ltima QU *
:onde
Q P
QU de un pilote está dada por la ecuación
QS
Q P * capacidad de carga de la punta del pilote
QS * resistencia por fricción 0fricción superficial3 generada en la interfa' suelopilote
L * longitud de penetración ;*longitud de empotramiento en estrato de apoyo
11.7 MÉTODO DE MEYERHOF PARA ESTIMAR Q P 11.7.1 ARENA La capacidad de carga de punta q p de un pilote en arena generalmente crece con la profundidad de empotramiento en el estrato de apoyo y alcan'a un (alor máimo para una relación de empotramiento de Lb / D * 0 Lb *:3 8bser(e &ue en un suelo 5omog
Para pilotes en arena, c> * /, y la ecuación 011.123 se simplifica a Q P = A P q p= A p q ´ N Q ¿
La (ariación de N q con el ángulo ∅ ´ de fricción del suelo. $in embargo, ¿ Q P = A P q ´ N q=≤ A p qi no debe eceder el (alor l+mite A p qi es decir, La resistencia de punta limite es ¿
qi =0.5 p q N q tan ∅ ´
:onde
Pa * presión atmosf
´ ángulo efecti(o de fricción del suelo del estrato de apoyo
Q p
on base en obser(aciones de campo, =eyer5of 019BC3 tambi
donde
N i ¿ 60
¿
*(alor promedio corregido del n%mero de penetración estándar
cerca de la punta del pilote 0aproimadamente 1/: arriba y D: debajo de la punta del pilote3 Pa=¿ presión atmosf
11.7.2 ARCILLA (
∅
= 0)
Para pilotes en arcillas saturadas bajo condiciones no drenadas 0 ∅* /3 Q P = N i cu A p =9 c u A p
donde
c u * co5esión no drenada del suelo debajo de la punta del pilote
11.8 MÉTODO DE ESIC PARA ESTIMAR Q P
Fesic 019BB3 propuso un m
* esfuer'o 0efecti(o3 normal medio del terreno al ni(el de la punta
p ¿
(
1
+ 2 k
0
3
)
q ´
k 0 =¿ coeficiente de presión de tierra en reposo * 1 - sen ¿
∅
´
¿
N C , N γ * factores de capacidad de carga
:e acuerdo con la teor+a de Fesic, ¿
N C = F ( I rr )
donde I rr *+ndice de rigide' reducida para el suelo $in embargo,
:onde I r
I rr *
I r 1
+ I r ∆
* +ndice de rigide'
*
E
( + ! )( c ´ + q ´ tan ´ )
2 1
∅
*
" c ´ + q ´ tan ∅ ´
E *módulo de elasticidad del suelo ! relación de Poisson del suelo
" * módulo cortante del suelo ∆ * deformación (olum
de la punta del pilote.
Para condiciones sin cambio de (olumen 0por ejemplo, arena densa o arcilla saturada3, ∆ * /, por lo &ue I r = I rr
Los (alores de I r se logran de pruebas en laboratorio de consolidación y triaiales correspondientes a los ni(eles apropiados de esfuer'o. $in embargo, para uso preliminar, se recomiendan los siguientes (alores)
TIPO DE SUELO Grena B/-1/ Limos y arcillas 0condición drenada3 Grcillas 0condición no drenada3
/-1//
1//-//
11.! MÉTODO DE "AM#U PARA ESTIMAR Q P "$%&' (1!76) *'+* ,$-,'-$ Q P ,*% -$ /+% ¿
¿
Q P = A P ( e ´ N C + q ´ N q) ¿
¿
Los factores de capacidad de carga N C # N q se calculan suponiendo una superficie de falla en el suelo en la punta del pilote similar. Las relaciones de capacidad de carga son entonces ´
+ √ 1 + tan ¿
tan ∅ ´
tan ∅´
2 $ ´
2
∅
¿ 3
e ¿ N q=¿
11.10 MÉTODO DE COYLE Y CASTELLO PARA ESTIMAR EN ARENA Q P oyle y astello 019H13 anali'aron D pruebas de carga en campo a gran escala de pilotes 5incados en arena. on esos resultados sugirieron &ue, en arena. ¿
Q P =q ´ N q A P
:onde &I * esfuer'o (ertical efecti(o en el ni(el de la punta del pilote ¿
N q *factor de capacidad de carga
La figura 11.1D muestra la (ariación de suelo ∅ ´
¿
N q con LA: y el ángulo de fricción del
11.11 O$+ ,*-$,*%+ $$ ,$-,'-$ Q P ,*% +'-$3*+ SPT 4 CPT Eisten (arias correlaciones en la literatura t
11.11.1 M*3* LCPC :e acuerdo con el m
donde
q c ( ep) *resistencia e&ui(alente promedio del cono k p * factor emp+rico de capacidad de carga
La magnitud de q c ( ep) se calcula de la siguiente manera)
usando la
1.onsidere la resistencia q c en la punta del cono dentro de un inter(alo de 1.: debajo de la punta a 1./ : arriba de la punta del pilote. .alcule el (alor promedio de
q c ⌊ qc ( pr%m) ⌋ dentro de la 'ona.
2. Elimine los (alores q c &ue son mayores &ue 12 q c ( pr%m) y los (alores &c &ue son menores &ue /.B q c ( pr%m) . D. alcule
q c promediando los (alores
q c restantes.
11.11.2 M*3* *-$%3+ q c en el :e acuerdo con el m
1. Promedie los (alores q c en una distancia y : debajo de la punta del pilote. Esta es la trayectoria a-b-c. $ume los (alores q c a lo largo de la trayectoria descendente a-b 0o sea, la trayectoria real á3 y la trayectoria ascendente b-c 0o sea, la trayectoria m+nima3. :etermine el (alor m+nimo q c 1 * (alor promedio de para q c /.B K y K D. . Promedie los (alores q c ( q c 2 ) entre la punta del pilote y H: arriba de la punta a lo largo de la trayectoria c-d-e-f-g, usando la trayectoria m+nima e ignorando las de-presiones puntuales menores. 2.alcule q p =
qc 1+ qc 2 2
´
k b ≤ 150 p a
donde pa * presión atmosf
