CÁLCULOS DE CAPACIDAD EN CIMENTACIONES PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DE UN PILOTE DE PUNTA QP La capacidad de carga de un pilote de punta, tiene una forma semejante a la formula de cimentaciones poco profundas, expresada como esfuerzo se puede representar:
Considerando que el diámetro del pilote D, es relativamente pequeño, el primer término de la ecuación se puede eliminar sin una afectación considerable de la determinación de la capacidad de carga.
c= cohesión del suelo que soporta la punta del pilote q´=esfuerzo vertical efectivo a nivel de la punta del pilote =factores de capacidad de carga para cimentaciones profundas.
La capacidad de carga de un pilote de punta, expresada como fuerza, se determina multiplicando el esfuerzo por el área transversal del pilote Ap, y se puede representar como:
EJEMPLO Determinar la capacidad de carga por punta de un pilote de 10 metros de largo y una sección transversal circular de 30 centímetros de diámetro, hincado en un estrato de arena (c=0) con las siguientes características:
Datos: Suelo: Arena homogénea
De acuerdo a la formula para capacidad de carga por punta:
Por ser un suelo puramente friccionante c=0, la formula se reduce:
Considerando que existe una la resistencia límite por punta definida por la formula:
Aplicando los valores para hacer la comparación.
Por lo tanto la capacidad de carga última por punta del pilote es la menor:
CAPACIDAD DE CARGA DE UN PILOTE POR LA RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE (SUELO – PILOTE) DE LA SUPERFICIE DEL FUSTE QS
La capacidad de carga de un pilote tomada por la resistencia al esfuerzo cortante (suelo – pilote), se puede determinar. Q =pLf Donde: p= perímetro de la sección transversal del pilote L= longitud del pilote f= resistencia al esfuerzo cortante suelo – pilote
EJEMPLO Determinar la capacidad de carga por fricción de un pilote de 12 metros de largo y una sección transversal circular de 30 centímetros de diámetro, hincado en un estrato de arena (c=0) con las siguientes características:
De acuerdo a la formula para capacidad de carga por la resistencia al esfuerzo cortante (fricción):
En arenas el valor de f se puede determinar considerando el la fricción suelo pilote como un porcentaje de la fricción interna del suelo y el efecto del empuje de tierra sobre el pilote en función del esfuerzo efectivo vertical (a 15 veces el diámetro o lado), expresada con la siguiente formula:
El valor de K varía entre los coeficientes Rankine de los estados de reposo Ko y del estado activo Kp, para fines del ejemplo toma K=1 El esfuerzo efectivo vertical, en el ejemplo considera el de la profundidad Z=15d por tanto:
de se
se lo
La fricción suelo – pilote, en este caso se considera como un 60% de la fricción interna del suelo.
Por lo tanto el valor de f en este ejemplo es:
Substituyendo los valores en la ecuación carga última por fricción: =
EJEMPLO Determinar la capacidad de carga por adherencia de un pilote de 14 metros de largo y una sección transversal cuadrada de 40 centímetros de lado, hincado en un estrato de arcilla saturada (ϕ=0) con las siguientes características:
De acuerdo a la formula para capacidad de carga por la resistencia al esfuerzo cortante (adherencia):
En arcillas el valor de f de adherencia, se puede determinar considerando como un porcentaje α de la cohesión del suelo.
En donde α varia del 25% al 100%, para cohesiones no drenadas de 30 a 4 t/m2, por lo que para este ejemplo donde cu=5t/m2 consideramos α = 0.8, por lo tanto:
Substituyendo los valores en la ecuación carga última por adherencia: = =
CAPACIDAD DE CARGA DE UNA PILA PERFORADA La capacidad de carga de una pila perforada, se puede determinar en forma semejante a la de los pilotes: Qu= Qp+ Qs La capacidad de carga de punta de una pila, tiene una forma semejante a la formula de cimentaciones poco profundas, y se puede representar como:
Considerando que el diámetro de la base de la pila es D Donde: Ap= Área de la base de la pila (con o sin campana) γ = Peso especifico del suelo de la base D = Diámetro de la base de la pila c= cohesión del suelo que soporta la punta de la pila q´=esfuerzo vertical efectivo a nivel de la punta de la pila =factores de capacidad de carga para cimentaciones profundas.
La capacidad de carga por la adherencia o fricción del fuste de la pila, en algún caso se puede considerar despreciable, de no ser así, tiene una forma semejante a la formula pilotes, y se puede representar:
Donde: p = perímetro de la pila L = longitud de la pila f = resistencia unitaria por fricción o adherencia.
