Curso Taller Estudio Geotécnico para Edificaciones. Cimentación Profunda. Aspectos de Calculo

Transcripción

1 Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú Facultad de Ingeniería Civil Centro de Educación Continua Curso Taller Estudio Geotécnico para Edificaciones Aspectos de Calculo Lima, febrero, 2018 Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas Guillen Profesor Universitario, Ingeniero Civil - Consultor Geotécnico Contacto: jorge.c.guillen@hotmail.com

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3 Contenido del Curso Cimentaciones Profundas Aspectos de Calculo Definiciones Métodos de Calculo.» Método Analíticos.» Método Empírico. Carga admisible de un pilote. Ejemplos Aplicativos 3

4 Definiciones Carga ultima de un pilote 4

5 Definiciones Carga ultima por punta 5

6 Definiciones Carga ultima por fricción 6

7 Métodos de Calculo. Método Analíticos. Método Empírico. 7

8 Métodos de Calculo Método Analítico La resistencia del terreno (por punta y por fricción) en el pilote puede ser estimada mediante expresiones analísticas. El criterio de falla de Mohr Coulomb es considerado. Método Empírico La resistencia del terreno puede ser estimada mediante correlaciones de ensayos in-situ. Se disponen de correlaciones de ensayos SPT, CPT, etc. 8

9 Métodos Analítico 9

10 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia en Pilotes Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera. Gobierno de España, Ministerio de Fomento. 10

11 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia por Punta Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera. Gobierno de España, Ministerio de Fomento. 11

12 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia por Punta ( ) Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera. Gobierno de España, Ministerio de Fomento. 12

13 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia por Punta ( ) Referencia: Guía de cimentaciones en obras de carretera. Gobierno de España, Ministerio de Fomento. 13

14 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia Lateral En Suelos granulares con finos 14

15 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia Lateral En Suelos Arcillosos (método alfa) 15

16 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia Lateral En Suelos Arcillosos (método alfa) 16

17 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia Lateral En Suelos Arcillosos (método beta) 17

18 Métodos Analítico Mohr Coulomb Resistencia Lateral En Suelos Arcillosos (método beta) 18

19 Métodos Empíricos 19

20 Método Empírico Basado en correlaciones con ensayos de penetración (SPT): Aoki-Velloso (1975) Décourt & Quaresma (1978, 1982) 20

21 Aoki-Velloso (1975) La resistencia ultima por punta y por fricción es estimada mediante las siguientes correlaciones 21

22 Aoki-Velloso (1975) 22

23 Décourt & Quaresma (1978, 1982) La resistencia ultima por punta y por fricción es estimada mediante las siguientes correlaciones 23

24 Décourt & Quaresma (1978, 1982) 24

25 Capacidad Admisible en Pilotes Factor de Seguridad. 25

26 Capacidad Admisible en Pilotes 26

27 Capacidad Admisible en Pilotes 27

28 Ejemplos aplicativos 28

29 Ejemplo 1 Se ha proyectado la construcción de una plataforma cuadrada de concreto armado (base 12m y espesor 1.0m) para soportar un tanque de almacenamiento de petróleo. El peso del tanque lleno es 900t. El proyecto está ubicado sobre un terreno arenoso de 6m de espesor, cercano a la orilla del mar, cuyo nivel freático está a 2m debajo de la superficie. Debajo del material arenoso se encuentra un estrato granular de 40 m de espesor, y subyaciendo a este material se presenta un estrato rocoso. De acuerdo al estudio de peligro sísmico el lugar es considerado como de alta sismicidad por lo que se debe tomar en cuenta en el diseño de los pilotes. Los resultados de la investigación geotécnica concluyen que el estrato arenoso es potencialmente licuable. Considerar que el nivel de la superficie del terreno arenoso es el nivel de la plataforma. Esquema 1.1. Condición del terreno y características de la cimentación. 29

30 Ejemplo 1 ( ) La Tabla 1.1 presenta el resumen de los resultados obtenidos del Estudio de Mecánica de Suelos (EMS) con fines de cimentación. Considerar la resistencia unitaria lateral y de punta constante en los estratos. Tabla 1.1. Parámetros del Material. Se solicita: Estimar las dimensiones de la cimentación profunda (pilote de concreto), para tal considerar un factor de seguridad mínimo requerido igual a 3. Considerar: (1) Cargas que se transmiten son de tipo vertical. (2) Equipos disponibles para la ejecución de pilotes excavados pueden realizar excavaciones circulares de diámetro: 0.8; 1.0 y 1.2m. (3) Peso específico del concreto igual a 2.4 t/m³. (4) Pilotes deben estar espaciados necesariamente de 3 veces su diámetro. 30

31 Ejemplo 2 Estimar la longitud del Pilote considerando lo siguientes datos: Datos del Pilote: Criterios de diseño: Cargas actuantes: Esquema 2.1. Sección de análisis. 31

32 Ejemplo 3 Estimar la longitud del Pilote considerando lo siguientes datos: Bloque de cimentación: 1m Diámetro: 30cm Nivel freático a 2.0m. Carga actuante: 13t Arcilla arenosa blanda Arcilla limosa con arena Arena limosa con arcilla Nota: Utilizar el método de Aoki Velloso y Décourt & Quaresma. Arcilla arenosa con limos, rígido Esquema 3.1. Sección de análisis. 32

33 Ejemplo 4 Estimar la capacidad admisible de un pilote de concreto de 7.5m de profundidad y de diámetro de 30cm (ver Esquema 4.1). Considerar nivel freático a 2.0m. El nivel del inicio de pilote es 1.0m debajo del terreno natural. Nota: Utilizar el método de Aoki Velloso y Décourt & Quaresma. Arcilla arenosa blanda Arcilla limosa con arena Arena limosa con arcilla Arcilla arenosa con limos, rígido Esquema 4.1. Sección de análisis. 33

34 Ejemplo 4 Estimar la longitud del empotramiento de los pilotes: L1 y L2 que soporta un bloque de sección cuadrada sometido a una carga distribuida. Considerar FS=3. Los pilotes son hincados y de concreto, de sección cuadrada y de alma llena de 0.5x0.5m. El espaciamiento entre los pilotes verticales es de 2m. El proyecto está ubicado en una zona sísmica y está apoyado sobre un terreno conformado de arena suelta sin finos. Tabla 4.1. Parámetros del material. Esquema 4.1. Detalle de la cimentación profunda. 34

35 Ejemplos aplicativos 35

36 Ejemplo 1 Estimar la capacidad admisible de un pilote de concreto de 7.5m de profundidad y de diámetro de 30cm (ver Esquema 4.1). Considerar nivel freático a 2.0m. El nivel del inicio de pilote es 1.0m debajo del terreno natural. Nota: Utilizar el método Décourt & Quaresma. Arcilla arenosa blanda Arcilla limosa con arena Arena limosa con arcilla Arcilla arenosa con limos, rígido Esquema 4.1. Sección de análisis. 36

37 Ejemplo 1 - Solución 37

38 Ejemplo 2 Estimar la longitud del empotramiento de los pilotes: L1 y L2 que soporta un bloque de sección cuadrada sometido a una carga distribuida. Considerar FS=3. Los pilotes son hincados y de concreto, de sección cuadrada y de alma llena de 0.5x0.5m. El espaciamiento entre los pilotes verticales es de 2m. El proyecto está ubicado en una zona sísmica y está apoyado sobre un terreno conformado de arena suelta sin finos. Tabla 4.1. Parámetros del material. Esquema 4.1. Detalle de la cimentación profunda. 38

39 Ejemplo 2 - Solución Para el pilote inclinado: Diagrama de fuerzas: 39

40 Ejemplo 2 - Solución 40

41 Ejemplo 2 - Solución 41

42 Ejemplo 2 - Solución Para el pilote vertical Diagrama de fuerzas: 42

43 Ejemplo 2 - Solución 43

44 Ejemplo 2 - Solución 44

45 GRACIAS POR LA ATENCIÓN PREGUNTAS? 45