Cimentaciones Profundas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST GRADO

CIMENTACIONES PROFUNDAS

Dr. Jorge E. Alva Hurtado

CONTENIDO
• INTRODUCCIÓN
• CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES Y GRUPO DE
PILOTES
• ASENTAMIENTOS DE PILOTES Y GRUPOS
• FORMULAS DE HINCA
• ENSAYOS DE CARGA EN PILOTES
• REFERENCIAS
• ANEXO PROGRAMA FEPC
• CASOS ESTUDIADOS

INTRODUCCIÓN

Generalidades

Funciones yUsos de los Pilotes

Alcance

GENERALIDADES
- Técnica antigua para cimentar en suelo blando
- Diseño basado en experiencia o divina providencia
- Inicialmente hincado de madera, luego de concreto hincado y
vaciado in-situ, luego de acero
- Desarrollo de fórmulas de hinca
- Desarrollo de ensayos de carga
- Cálculo de capacidad portante y asentamiento
- Cálculo del efecto de grupo
- Criterio delingeniero

FUNCIONES Y USOS DE LOS PILOTES
- Transferir carga a través de estratos blandos
- Repartir carga por fricción lateral
- Tomar carga de tracción por fricción negativa
- Proporcionar anclaje y carga horizontal
- Evitar socavación
- Proteger cimentación por excavaciones futuras
- Cimentación en suelos expansivos y colapsables
- Proteger estructuras marinas
- Soportar muros de contención
-Compactar el suelo

CASOS DONDE PUEDEN NECESITARSE PILOTES

ALCANCE

- El diseño de pilotes es muy amplio
- Se presentará los principales tipos de pilotes
- Se evaluará la capacidad portante y asentamientos de pilotes y
grupos bajo carga axial
- Fórmulas de hinca y ensayos de carga
- Programa de cómputo para carga axial por fórmulas empíricas
- Ejemplos de aplicación de fórmulas empíricasCAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES Y GRUPO DE
PILOTES
- Capacidad de carga última de un pilote en suelo cohesivo
- Capacidad de carga última de un pilote en suelo granular
- Capacidad de carga admisible de un pilote
- Fricción negativa
- Capacidad de carga de grupos de pilotes

CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA DE UN PILOTE EN SUELO
COHESIVO

Qu = Qs + Qb
Resistencia por Fricci
Fricción
ón Lateral :

Qs = α c AsDonde:
As =

área superficial lateral empotrada del pilote.

c

=

resistencia cortante no-drenada promedio de la arcilla a lo largo de los
lados del pilote.

α

= factor de adhesión

Resistencia por Punta :

Qb = c Nc Ab

Donde:
c

= resistencia cortante inalterada del pilote.

Ab = área de la base del pilote
Nc = factor de capacidad de carga de Meyerhof, generalmente se toma 9.

FACTORES DEADHESION PARA
PILOTES EXCAVADOS (TOMLINSON)

FACTOR DE ADHESION PARA PILOTES
HINCADOS (NORDLUND)
L < 10B

Se usa un factor de adhesión α de 0.45
para pilotes excavados en muchas arcillas
aunque para pilotes cortos en arcilla muy
fisurada, un valor de 0.3 es más usual. Se
han reportado valores de 0.49 a 0.52 para
arcillas de California. Para arcillas duras α
puede ser tan bajo como 0.1.

ARENA OGRAVA
ARENOSA

L = 20B

B

L
ARCILLA
RIGIDA

L > 40B

RESISTENCIA CORTANTE NO-DRENADA, Cu(kN/m2)

L > 20B

Tomlinson recomienda utilizar un valor de
0.45 si no se tiene experiencia previa con
la arcilla, hasta un valor máximo de 100
KN/m2. Esto puede ser conservador para
arcillas blandas y optimista para arcillas
muy rígidas y fisuradas.

ARCILLA
BLANDA

B

L
ARCILLA
RIGIDA

L = 10B

RESISTENCIACORTANTE NO-DRENADA, Cu (kN/m2)

L >40B
L
B
ARCILLA
RIGIDA

L =10B

RESISTENCIA CORTANTE NO-DRENADA, Cu (kN/m2)

CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA DE UN PILOTE EN SUELO
GRANULAR

Qu = Qs + Qb
f = Ks pd tgδ

Donde:

Ks = coeficiente lateral de tierra, la relación de la presión lateral a vertical en los
lados del pilote.
pd =

esfuerzo efectivo vertical a la profundidad z.

δ

ángulo de fricción entre el pilotey el suelo.

=

Resistencia por Fricci
Fricción
ón Lateral :

Qs = 1 Ks γ (Z1 + Z2) tgδ As
2

Resistencia por Punta :

Qb = pb (Nq - 1) Ab

Donde:
pb = esfuerzo efectivo de sobrecarga en la base del pilote.
Ab = área de la base del pilote.

Ks
Material del

δ

Pilote

Densidad relativa baja

Densidad relativa alta

(φ ≤ 35°)

(φ > 35°)

Acero

20°

0.5

1.0

Concreto

3/4φ

1.0

2.0

2/3φ...