5 CIMENTACIONES PROFUNDAS. 5.3 Análisis y dimensionamiento. 5.4 Condiciones constructivas y de control

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1 CTE. Documento Básico - Seguridad Estructural - Cimientos 5 CIMENTACIONES PROFUNDAS 5.1 Definiciones 5.2 Acciones a considerar 5.3 Análisis y dimensionamiento 5.4 Condiciones constructivas y de control Anejo F.2 Modelos de referencia para el cálculo de cimentaciones profundas

2 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (01) H H > 8 B CIMENTACIONES PROFUNDAS Pilote aislado Grupo de pilotes Zonas pilotadas Micropilotes B CLASIFICACIÓN DE LOS PILOTES Por la forma de transmisión de cargas al terreno Por fuste Por punta Por la combinación de ambas Por el tipo de material Homogonados "in situ" De hormigón prefabricado De acero (perfiles metálicos) De madera Mixtos (acero tubular y mortero) Por el procedimiento de puesta en obra Por desplazamiento Por estracción

3 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (02) Por desplazamiento Por extracción TIPOS DE PILOTES HORMIGONADOS "IN SITU" Tipología NTE Características Con azuche CPI-2 Escasa profundidad Transmisión por punta Perfora estratos duros Con tapón de gravas CPI-3 Por fuste y punta Suelos compacidad media Por rotación - No transmite vibraciones Con Recuperable CPI-4 Escasa profundidad entubación Generalmente por punta Camisa perdida CPI-5 Suelos muy agresivos Transmisión por punta Sin entubación Lodos tixotrópicos Barrenados Barrenados horm. por tubo central CPI-6 CPI-7 CPI-8 Suelos muy blandos Transmisión por punta Suelos consistentes Gran profundidad Suelos consistentes Gran profundidad

4 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (03) COMPROBACIONES EN EL DIMENSIONADO DE PILOTES Estados límites últimos Fallo de la estabilidad global (terreno-cimento) Hundimiento del terreno Rotura por arrancamiento del pilote Rotura horizontal del terreno bajo cargas del pilote Capacidad estructural del pilote (tope estructural) Estados límites de servicio Desplazamientos verticales del pilote (asientos) Desplazamientos transversales del pilote Otras consideraciones Influencia de vibraciones en edificios próximos Corrosión de armaduras en zonas bajo nivel freático Efecto del rozamiento negativo en el pilotaje Agresividad química del terreno Posible alteración hidrológica por conexión de acuíferos Contaminación medioambiental por utilización de lodos Estabilización de taludes en fase de ejecución de pilotes Deficiente limpieza de fondo de excavaciones Posibles efectos sísmicos Pérdida de capacidad portante del pilote por socavación

5 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (04) ACCIONES A CONSIDERAR Z Yi V Mz Hy Y Reparto entre pilotes Axil: Ni = Ai ΣAi Ai Yi Ai Xi V ± 2 Mx ± ΣAi Yi ΣAi Xi 2 My Ai My Cortantes: Xi Hxi = Ai ΣAi Hx ± 2 Ai Yi Mz ΣAi (Xi + Yi ) Hx Hyi = Ai ΣAi Hy ± 2 Ai Xi Mz ΣAi (Xi + Yi ) Mx X Ni

6 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (05) TOPE ESTRUCTURAL RECOMENDADO PARA PILOTES Procedimiento Tipo de pilote Valores de σ (MPa) Hincados Hormigón pretensado o postesado Hormigón armado 0.30 (fck fp) 0.30 fck Metálicos 0.30 fyk Madera 5 Perforados (HA-25) Entubados Lodos En seco Barrenados sin control de parámetros Barrenados con control de parámetros Tope estructural: Qtope = σ Ap σ: Tensión del pilote (ver cuadro superior) Ap: Área de la sección transversal del pilote Tipo de apoyo Suefo firme Roca Casos habituales Ø del Pilote Tope Estruc. 500 mm 981 kn 750 mm 2208 kn 900 mm 3180 kn

7 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (06) RESISTENCIA A HUNDIMIENTO Rck Resistencia característica al hundimiento: Rck = Rpk + Rfk siendo: Zona de Influencia de la punta 6 Øp 3 Øp Rfk Øp Rpk Resitencia soportada por la punta: Rpk = qp Ap qp: Resistencia unitaria por la punta Ap: Área de la punta (sección del pilote) Resitencia soportada por el fuste: Rfk = Στf Af τf: Resistencia unitaria por el fuste Af: Área del fuste (perímetro longitud) COMPROBACIÓN A HUNDIMIENTO Rcd = Rck γr EFECTO GRUPO DE PILOTES Rckg = n Rck η η: γr = 3 (según art ) n: número de pilotes del grupo = 1 separación entre pilotes >3Ø = 0.7 separación entre pilotes =1Ø

8 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (07) RESISTENCIA UNITARIA POR LA PUNTA: "qp" (MÉTODO ANALÍTICO) L1 Estrato 1 γt1 Suelos granulares: qp = fp σ'vp Nq < 20 MPa siendo: fp σ'vp: = 3 para pilotes hincados = 2.5 para pilotes hormigonados "in situ" Presión vertical efectiva al nivel de la punta antes de instalar el pilote σ'vp = L1 γt1 + L2 γt2 + L3 γt3 Lp L2 Estrato 2 γt2 Nq: Factor de capacidad de carga Nq = 1+ sen Ø 1- sen Ø e tg Ø Ø: ángulo de roz. int. del suelo Ø = 20º Nq = 6.40 Ø = 25º Nq = Ø = 30º Nq = Ø = 35º Nq = Ø = 40º Nq = L3 Estrato 3 γt3 Suelos finos sin drenaje: qp =Np cu (MÉTODO BASADO EN EL ENSAYO SPT) Np: Factor según empotramiento del pilote. Puede adoptarse un valor de: 9 cu: Resistencia al corte sin drenaje qp =fn NSPT (qp en MPa y NSPT 50) fn = 0.4 para pilotes hincados = 0.2 para pilotes hormigonados "in situ"

9 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (08) RESISTENCIA UNITARIA POR FUSTE: "τf" (MÉTODO ANALÍTICO) Suelos granulares: τf = σ'v Kf f tg ø < 120 kpa L1 Estrato 1 γt1 siendo: σ'v: Presión vertical efectiva al nivel considerado antes de instalar el pilote Kf: Coef. de empuje horizontal = 1 para pilotes hincados = 0.75 para pilotes perforados Lp L2 Estrato 2 γt2 f: Factor de reducción del rozamiento del fuste Ø: Ángulo de rozamineto interno del suelo = 1 para pilotes horm. "in situ" = 0.9 para pilotes pref. de horm. = 0.8 para pilotes pref. de acero L3 Estrato 3 γt3 Suelos finos sin drenaje: τf = 100 cu cu τf y Cu en kpa cu: Resistencia al corte sin drenaje del suelo limoso o arcilloso (MÉTODO BASADO EN EL ENSAYO SPT) τf =2.5 NSPT (τf en kpa y NSPT 50)

10 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (09) Lp L1 L2 Rck δ.plt Rfk (-) Rfk (+) δ.trn EFECTO DE ROZAMIENTO NEGATIVO Posobles causas de rozamiento negativo Consolidación de rellenos por su propio peso Consolidación de niveles compresibles bajo sobrecargas superficiales Descensos del nivel freático en suelos deformables Humectación de niveles colapsables Asientos de materiales granulares inducidos por cargas dinámicas (vibraciones, sismo) Rpk Rck = Rpk + Rfk (+) - Rfk (-) Resistencia unitaria negativa: τf,neg = β σ'v siendo: σ'v: β: Presión vertical efectiva al nivel considerado antes de instalar el pilote = 0.25 en arcillas y limos blandos = 0.1 en arenas flojas = 0.8 en arenas densas

11 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (10) ASIENTOS EN PILOTES AISLADOS P Estimación aproximada: Si = 0.01 Øp Para: P = Rck l 1 Øp 40 Rck l1 + α l2 Ap Ep Asiento del pilote: Si = ( + ) P siendo: Si: Asiento del pilote individual aislado Øp: Diámetro del pilote P: Carga sobre la cabeza del pilote l 2 Øp Rck: Resistencia característica de hundimiento l1: Longitud del pilote fuera del terreno l2: Longitud del pilote dentro del terreno Ap: Área de la sección del pilote Ep: Módulo de elasticidad del pilote ( MPa) Si α: = 1 transmisión por punta = 0.5 transmisión por el fuste casos intermedios: α = 1 Rck (0.5 Rfk + Rpk)

12 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (11) CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS PILOTES HORMIGONADOS "IN SITU": DOSIFICACIONES DE AMASADO Contenido de cemento Vertido en seco Hormigonado sumergido Relación agua-cemento (A/C) Contenido de finos d < mm Árido grueso d > 8 mm (cemento incluido) Árido grueso d < 8 mm > 325 Kg/m 3 > 375 Kg/m 3 < 0.6 > 400 Kg/m 3 > 450 Kg/m 3 CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN Asientos cono de Abrams Condiciones típicas de uso (ejemplos) 130 < H < 180 mm Hormigón vertido en seco H > 160 mm Hormigón bombeado o bien hormigón sumergido, vertido bajo agua con tubo tremie H > 180 mm Hormigón sumergido, vertido bajo fluido estabilizador con tubo tremie PILOTES PREFABRICADOS HINCADOS: Ver especificaciones constructivas recogidas en la norma UNE-EN 12699:2001

13 CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C) (12) Tipo de pilote Horm. "in situ" Prefabricado CONTROL DE EJECUCIÓN Tipo de control a realizar Partes de ejecución (entubación, cotas, terreno, hormigones,...) Según UNE-EN 1536:2000 (replanteos, excavaciones, lodos,...) Ensayos de integridad a lo largo del pilote Ensayos de carga (estáticos o dinámicos) Plan de ejecución y sistema de hinca previsto en el proyecto Efectos de la hinca en edificaciones próximas o taludes inestables Registro de curva completa de hinca para un cierto núm. de pilotes TOLERANCIAS DE EJECUCIÓN Tolerancia Posición a nivel de plataforma de trabajo Inclinación Para: Øeq < 1.5 m Para: Øeq > 1.5 m Para: θ < 4º Para: θ > 4º Tipo de pilote horm. "in situ" Prefabricado emax = 0.1 Øeq Valor mayor entre emax = 0.15 Øeq emax = 0.15 m 5 cm imax = 0.02 m/m imax = 0.04 m/m

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