Cátedra de Geotecnia II Año 2007 Trabajo Práctico de Fundaciones indirectas Facultad de Ingeniería U.NL.P.

Transcripción

1 Cátedra de Geotecnia II Año 007 DIMESIOADO DE U PILOTE CO FRICCIÓ EGATIVA Existen nuerosas situaciones en las ue un ingeniero debe construir pilotes donde gran parte de la capacidad de carga adisible del iso es absorbida por la fricción negativa ue se genera en el fuste del iso por la consolidación de los antos arcillosos blandos ue debe atravesar para llegar a un anto de ayor capacidad portante. En este ejeplo se solicita calcular la capacidad portante de un pilote aislado ue forará parte de la fundación de un puente ue se ubica en un valle inundable con las crecientes del propio río ue se intenta atravesar, por lo ue para el acceso al puente habrá ue realizar un terraplén de acceso de 5,00 de altura ue se apoya sobre los suelos arcillosos blandos de la planicie inundable del valle. El pilote ue se proyecta es un pilote hincado de sección cuadrada de 0,40 x 0,40. T Pilote Sección 40c x 40c RELLEO.F PF: H H H γh.90/³ cu.00/² φu 0º γsat.80/³ γ' 0.80/³ wl 60 wp 5 cu.50/² φu 4º γsat.0/³ γ'.0/³ proedio 4 proedio 5 Figura º Debido a ue la punta del pilote está apoyada en un anto de arena, procedereos a deterinar los paráetros de corte de la isa través de forulas epíricas, para luego poder deterinar la capacidad de carga por punta del pilote. c C. proedio Donde: c úero de golpes corregido Corrección del núero de golpes Prof. Augusto José Leoni

2 Cátedra de Geotecnia II Año 007 C 0 / σ ' v σ v es la tensión vertical efectiva en la altura edia del anto expresada en /² úero de golpes proedio del anto ubicado debajo de la punta proedio Por lo tanto: C 0 / σ ' v 0 / γ '. H + γ '. H / El ángulo de fricción efectivo estará dado por la expresión: φ ' 8º c proedio 5 c..5 9 φ ' 8º c 8º º - DETERMIACIÓ DE LA TESIÓ ADMISIBLE DE PUTA DEL PILOTE La capacidad de punta en arena es: pr.. Sc. dc El factor de capacidad de carga está en función del ángulo de fricción interna φ', para encontrarlo utilizareos el Gráfico º Prof. Augusto José Leoni

3 Cátedra de Geotecnia II Año 007 Con φ' 44 de tabla obteneos: 0 Gráfico º Dado ue el pilote está apoyado en el nivel inediataente superior del anto resistente, D ue es la profundidad en la ue se introduce el pilote en un anto de iguales o ejores características ecánicas ue la ue tiene en la punta, resulta igual a 0, por lo tanto D/B 0/0.400 y el factor Sc.dc resulta igual a. (B lado del pilote) La tensión de punta a rotura del pilote será: pr.. Sc. dc pr γ '. H + '. H ).. Sc. dc ( γ pr ( ) Se adopta en estos casos un factor de seguridad FS, por lo tanto la tensión de punta adisible es: pr FS pad - DETERMIACIÓ DE LA TESIÓ ADMISIBLE DE FUSTE DEL PILOTE En la figura veos ue el pilote traspasa un relleno, este relleno está apoyado en un anto de arcilla blanda del tipo saturada. El anto de arcilla blanda saturada se consolida por acción de la sobrecarga ue le ipone el terraplén, por lo tanto, experienta asentaientos ue se traducen en tensiones de fuste negativas f(-) sobre el pilote, coo uestra la figura y Prof. Augusto José Leoni

4 Cátedra de Geotecnia II Año 007 T Pilote Sección 40c x 40c RELLEO f (-).F PF: f (-) f (+) P Figura º T.. Pilote Sección 40c x 40c Fricción negativa - Diagraa de Tensiones Diagraa Real Diagraa Siplificado RELLEO H f (-) H σ γ'.z σ γ'.z.f H H f (-) f (+) P s H s H σedio σ f(-)σedio. ( Ip) f(-) cu + σedio. ( Ip) σedio Figura º La resistencia al corte de una arcilla copresible blanda auenta a edida ue el suelo se consolida, por lo tanto se increenta la cohesión (c). Este auento se observa Prof. Augusto José Leoni 4

5 .. Cátedra de Geotecnia II Año 007 coparando los resultados de un ensayo Q con otro R ejecutados sobre el iso suelo (Ver figura 4). Veos adeás ue para una deterinada tensión σ el valor de la tensión de corte se increenta de ccu a un valor ccu + ccu. Esto llevó a Skepto a plantear la siguiente ecuación para estiar el valor de la fricción negativa sobre pilotes en este tipo de suelos: τ Ensayo triaxial no consolidado - no drenado "Q" φ 0 CRI ccu cu σ Ensayo triaxial consolidado - no drenado "R" τ φcu ccu CRI cu σedio.( ip) ccu ccu σ σ Figura º 4 f ( ) f + f ( ) Donde f ( ) σ edio.( Ip) f ( ) : Fricción negativa f : Tensión de fuste f ( ) σ edio : Increento en la tensión de fuste : Tensión edia en el anto copresible Ip : Índice de plasticidad del suelo copresible expresado en % En definitiva la fricción negativa resulta: f ( ) cu + σ edio.( Ip) Calculaos el Índice de Plasticidad Ip Prof. Augusto José Leoni 5

6 Cátedra de Geotecnia II Año 007 Ip wl wp A - TESIÓ DE FUSTE E EL MATO DE ARCILLA BLADA SATURADA - MATO Toando el diagraa de tensiones siplificado, es decir, reeplazaos σedio por σ, continuaos con el cálculo: σ γ '. z f ( ) σ.( Ip) f ( ) 9.50.( ). 99 f ( ) cu + σ.( Ip) f ( ) B - TESIÓ DE FUSTE E EL RELLEO MATO La tensión de fuste en el relleno ue tabién resulta negativa es igual a: H f ( ) cu + γ '.. K 0. tg( δ ) De notarse ue se toa la tensión proedio en la altura edia del relleno El ángulo de fricción suelo pilote, δ es igual a: δ. φ'.0º º El coeficiente de los suelos en reposo en el relleno, lo adoptaos utilizando la expresión de Jaky: Ko Senφ ' Sen (0) 0.66 Por lo tanto, H f ( ) cu + γ '.. K 0. tg( δ ) Prof. Augusto José Leoni 6

7 Cátedra de Geotecnia II Año f ( ) tg(º ). 78 C - TESIÓ DE FUSTE E EL MATO DE AREA MATO La tensión de fuste en el anto de arena se realiza siguiendo los siguientes pasos: C- Corrección del núero de golpes c C. proedio C 0 / σ ' v C 0 / σ ' v 0 / H γ '. H + γ ' / ote ue la tensión efectiva es la tensión efectiva edia en el pilote en el anto de arena, es decir se toa una altura H/ proedio 4 El núero de golpes corregido será: c C- Obtención del ángulo de fricción interna Se obtiene el ángulo de fricción interna para cada anto de arena a través de la siguiente forula epírica: φ ' 8º c φ ' 8º º C- Cálculo de la densidad relativa La densidad relativa se obtiene a través de la siguiente expresión epírica: Dr.66. c Dr % C4- Deterinación del ángulo de fricción entre pilote y suelo Prof. Augusto José Leoni 7

8 Cátedra de Geotecnia II Año 007 δ φ' 40º 7º C5- Obtención del coeficiente de epuje de la arena y para un pilote hincado Se realiza a través siguiente fórula: Ks Dr K %.4 s Y por últio, la forula general para calcular la capacidad de carga por fuste en arenas está dada por la siguiente ecuación: H f ' K s. tg δ ( γ '. H + γ '. ) K s. tg δ. f ' K s. tg δ ( ).4. tg 7º f 7.78 f ad. 90 FS - CAPACIDAD TOTAL DE CARGA DEL PILOTE La carga total adisible será: Qt ad Ap. pad + 4B. li. fi Donde: Ap: área de punta del pilote pad: tensión adisible de punta del pilote 4.B períetro del pilote li: largo i del pilote en el anto i fi: tensión adisible de fuste del pilote en el anto i Qt ad Qt ad B. pad + 4. B.( f ad. l f. l f. l ) ( ) Qt ad Prof. Augusto José Leoni 8

9 obre de archivo: 9A5F5.doc Directorio: C:\Docuents and Settings\Adinistrador\Configuración local\archivos teporales de Internet\Content.MSO Plantilla: C:\Docuents and Settings\Adinistrador\Datos de prograa\microsoft\plantillas\oral.dot Título: Asunto: Autor: a Palabras clave: Coentarios: Fecha de creación: /0/007 06:05:00 p.. Cabio núero: Guardado el: 0//009 :5:00 p.. Guardado por: a Tiepo de edición: 49 inutos Ipreso el: 0//009 0:5:00 p.. Últia ipresión copleta úero de páginas: 8 úero de palabras:,0 (aprox.) úero de caracteres: 5,68 (aprox.)