1. DISEÑO GEOTECNICO
INDICE
1. Introducción
Pag.2
2. Objetivo
Pag.3
3. Características de Diseño
Pag.3
4. Programa de Cómputo
Pag.3
5. Aplicación del Programa
Pag.5
6. Resultados
Pag.12
7. Conclusiones
Pag.13
8. Bibliografía
Pag.13
9. Anexos
Pag.14
1

2. DISEÑO GEOTECNICO
CALCULO DE LA CAPACIDAD ULTIMA DE UN PILOTE CON EL PROGRAMA DE PEDRO
PAULO VELLOSO
1.
INTRODUCCION
En 1997-98 en la zona norte de Perú, el fenómeno de El Niño ocasionó que los
ríos registren sus mayores caudales, llegando por ejemplo el Río Piura hasta los
4,424 m3/s; sobrepasando las descargas de diseño de las obras hidráulicas,
ocasionando la falla total o parcial de más de 50 puentes. La falta de
funcionamiento de un puente significa el aislamiento de las zonas de producción,
interrupción temporal del tránsito y el aislamiento de poblaciones aledañas. El
impacto de FEN en los puentes muestra la vulnerabilidad del servicio, debido a
que los diseños de estas obras no se adecuaron a los niveles de escorrentía
generados por El Niño.
La principal causa por la que los puentes colapsaron se debió a la socavación,
una vez más se resalta la importancia de estimar la profundidad de socavación;
basada en estudios de hidrología e hidráulica conjuntamente con los estudios
geotécnicos. Además, es importante evaluar el potencial de licuación sabiendo
que en el Perú se ha reportado la ocurrencia de licuación en diversos lugares
como Ica, Moyobamba, y Chimbote, durante terremotos severos ocurridos en el
pasado.
Las cimentaciones profundas mediante pilotes proporcionan una excelente
protección del daño por socavación, sin embargo pueden fallar cuando la
socavación llega hasta profundidades superiores al lecho natural de la corriente.
Todas las consideraciones antes mencionadas son integradas en el diseño de
carga axial mediante los programas de cómputo, y la facilidad de usarlos para
diversos tipos de pilotes por diferentes metodologías hace que los resultados
obtenidos en los proyectos sean eficientes.
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3. DISEÑO GEOTECNICO
2.
OBJETIVO
El objetivo principal del trabajo consiste en minimizar errores en la predicción de la
capacidad de carga última de pilotes.
Analizar y diseñar la capacidad de carga axial de un pilote, mediante el programa
de cómputo FEPC con el método de Pedro Paulo Velloso.
3.
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
El programa de cómputo FEPC es utilizado para el diseño de pilotes hincados,
pilotes excavados y pozos perforados. Antes de utilizar el programa se recomienda
elaborar el perfil estratigráfico del suelo y sus respectivos parámetros de diseño
por capa.
4.
PROGRAMA DE CÓMPUTO FECP
El programa agrupa las propuestas hechas por Aoki-Velloso (1975), P.P. Velloso
(1982), Meyerhof (1976) y Decourt-Quaresma, está basado en la utilización de
fórmulas empíricas para el cálculo de la capacidad de carga de pilotes
individuales. El programa fue presentado originalmente por Bortolucci et al (1988)
y modificado por Guillén (1993).
4.1 CONSIDERACIONES ADOPTADAS
a) Se desecha el valor de N (SPT) en el primer metro del sondaje, N=0.00.
b) Si la transición de estratos ocurre después de 0.50 m se adoptan los
parámetros del estrato superior, caso contrario, se consideran los parámetros del
estrato inferior. El valor N es el que corresponde al metro subsiguiente. Evitar
ingresar estratos menores que un metro de espesor.
4.2 DATOS DE ENTRADA
Los datos comunes de entrada para todos los métodos del programa FEPC son:
número de estratos, profundidad del sondaje, profundidad final de cada estrato,
código de suelo de cada estrato (propuesto por Aoki-Velloso), peso específico de
cada estrato, valores del ensayo SPT para cada metro y el factor de seguridad es
opcional para la corrida, este valor no se utilizará en la fórmula de Decourt-
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4. DISEÑO GEOTECNICO
Quaresma, ya que los autores trabajan con valores fijos de 1.3 para carga lateral y
4.0 para carga por punta.
4.2.1 MÉTODO DE AOKI - VELLOSO
La entrada de datos para el cálculo basado en el método de Aoki-Velloso
dependen de los parámetros relativos al tipo de pilote F1 y F2:
Los resultados son proporcionados desde 1.0 a 2.0 m. de longitud del pilote hasta
la profundidad final del sondaje.
4.2.2 MÉTODO DE DECOURT - QUARESMA
No existe entrada de datos específicos y los resultados se presentan para
longitudes del pilote desde 1.00 m. hasta la profundidad final del sondaje. Los
valores de N considerados para determinar la carga por punta será el promedio de
valores en 3.0 m de longitud; 1.0 m por encima y 2.0 m por debajo de la punta del
pilote respectivamente.
4.2.3 MÉTODO DE PEDRO PAULO VELLOSO
Además de los datos generales se darán los valores de “lambda”y “theta”, que son los
factores relativos de carga y tipo de pilote:
Los resultados se presentan desde una profundidad de “8De” hasta una
profundidad de “3.5 De” por encima de la profundidad final del sondaje.
4.2.4 MÉTODO DE MEYERHOF
Sólo se aplica a suelos no cohesivos y limos no plásticos. La entrada varía para
este método con los parámetros Mn y Nm, que son los factores relativos a la forma
de ejecución del pilote:
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5. DISEÑO GEOTECNICO
Los resultados se presentan para longitudes de pilote de 1.0 m hasta una
profundidad de 2.0 m por encima del fondo del sondaje. La salida presenta dos
casos: sin y con corrección de los valores N (SPT). Las correcciones que realiza
son por sobrecarga.
La salida del programa incluye en la impresión la entrada de datos y la distribución
de esfuerzos efectivos, ángulo de fricción, número de golpes (N) y el resultado de
la capacidad de carga axial del pilote.
5.
APLICACIÓN DEL PROGRAMA
Para la aplicación del programa de cómputo que se presenta para determinar la
capacidad de carga última se empleó el sondaje L-2A (Anexo Nº01) del estudio de
suelos entregado en clase.
Para dar a conocer la utilización del programa se ha revisado el Manual del
Programa FEPC (Anexo Nº02) y se explica mediante los siguientes pasos:
Paso Nº01: Portada de Inicio del Programa FEPC para el Cálculo de la Capacidad
Ultima de Pilotes Individuales.
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6. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº02: Ventana que nos muestra las opciones que deseamos aplicar.
Usamos la opción (1) cuando deseamos ingresar nuevos datos, la opción (2)
cuando se desea usar datos archivados y la opción (3) cuando se desea salir del
programa.
En este caso usaremos la opción (1) para ingresar nuevos datos como se muestra
en la imagen siguiente.
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7. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº03: En esta ventana el programa nos pide ingresar Datos del Sondaje
como:
-
Nombre del Interesado
-
Lugar
-
Identificación del Sondaje
-
Número de Estratos
-
Profundidad de Sondaje (m)
-
Cota de Superficie
Después de ingresar la cota de superficie el programa nos pide ingresar de cada
estrato:
-
Profundidad Final de Estrato
-
Código de Estrato del Suelo (Tabla A-1 del Manual)
-
Peso Específico Efectivo en (gr/cm3) del Estrato (Anexo Nº03)
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8. DISEÑO GEOTECNICO
Luego se ingresan los datos del SPT que lo hallamos con el dato N60
proporcionado por el estudio de suelos entregado en clase para el sondeo L-2A.
Ahora calculamos el N70 ( Ndiseño) con la siguiente fórmula:
N70= N60*60/70
N70 = 2.57 (SPT)
Paso Nº04: El programa pregunta si se desea verificar o corregir los datos.
Colocamos la letra “N” porque no deseamos corregir los datos.
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9. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº05: El programa pregunta si se desea archivar el sondaje en el disco.
Colocamos la letra “S” porque se desea archivar el sondaje.
Paso Nº06: El programa consulta el drive en donde se desea archivar el sondaje.
Colocamos “C” para que se archive en el disco duro de la unidad C.
Luego nos pide ingresar el nombre del archivo más la extensión. El nombre es L2A.doc
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10. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº07: En esta ventana el programa nos pide ingresar Datos Relativos al
Pilote como:
-
Identificación del Pilote
-
Tipo de Pilote
-
Cota superior del Pilote
-
Sección del fuste
-
Diámetro de la base alargada
Después ingresamos los datos del Factor de Seguridad y los valores que nos pide
el programa según el método.
Al final escribimos “S” para indicar que todos los valores están correctos.
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11. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº08: El programa consulta el drive en donde se desea archivar el sondaje.
Colocamos “C” para que se archive en el disco duro de la unidad C.
Luego nos pide ingresar el nombre del archivo más la extensión. El nombre es
Pilote03.doc
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12. DISEÑO GEOTECNICO
Paso Nº09: En esta ventana el programa muestra los resultados finales de cada
Método. El resultado de interés para nuestro caso es del Método de Pedro Paulo
Velloso.
6. RESULTADOS (Anexo Nº04)
DATOS DEL PILOTE
INTERESADO
LOCALIDAD DE LA OBRA
IDENTIF. DE SONDAJE
IDENTIF. DE PILOTE
TIPO DE PILOTE
DIAMETRO DEL PILOTE
COTA DEL TERRENO
COTA SUP. DEL PILOTE
:
:
:
:
:
:
:
:
GRUPO 03
Callao-Lima
L-2A
PILOTE 03
HINCADO
.25
100
99.8
METODO PEDRO PAULO VELLOSO
LONG.
3
PROF.
3
SPT
3
RL(KN)
37.3
RP(KN)
50.2
RT(KN)
87.5
RADM(KN)
35.0
Los resultados se presentan de una profundidad de “8De” hasta una profundidad de
“3.5De” por encima de la profundidad final de sondaje.
RL = Capacidad Lateral
RP = Capacidad de punta
RL + RP = RT _____Capacidad Total
RT / FS = RADM _____ Capacidad Admisible
NOTA: 1 KN = 0.1 TON
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13. DISEÑO GEOTECNICO
7. CONCLUSIONES
-
El Factor de Seguridad usado es 2.5.
El cálculo fue para un pilote hincado de fuste circular.
Los resultados se dieron a los 3.00 metros de profundidad.
La capacidad lateral es 37.3 kn (3.73 ton).
La capacidad de punta es 50.2 kn (5.02 ton).
La capacidad total es 87.5 kn (8.75 ton).
La capacidad admisible es 35 kn (3.5 ton).
8. BIBLIOGRAFIA
- Alva Hurtado, J. “Historia del Fenómeno de Licuación de Suelos”, V Congreso
Nacional de Mecánica de suelos e Ingeniería de Cimentaciones”. Lima –
Setiembre de 1983.
-
Federal Highway Administration of U.S Department of Transportation Reports.
Washington, D.C. June, 1993.
- Tomlinson, M. J., “Cimentaciones: Diseño y Construcción”. Trillas, S.A de C. V.
México, Enero de 1996.
-
Meyerhof, G.G., “Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations” Journal
of the Geothecnical Engineering Division ASCE Vol. 102 PP. 195-228. Marzo,
1976.
- O´Neill. M. W. and S. A. Sheitkn, “Geotechnical Behavior of Underreams in
Pleistocene Clay,” Drilled Piers and Caissons II, pp. 57-75. Ed. By C. N. Baker, Jr.,
ASCE. May, 1985.
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14. DISEÑO GEOTECNICO
9. ANEXOS
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15. DISEÑO GEOTECNICO
ANEXO Nº01 – Sondeo L-2A
GRAVA DENSA
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16. DISEÑO GEOTECNICO
ANEXO Nº02 – Manual del Programa FEPC
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17. DISEÑO GEOTECNICO
ANEXO Nº03 – Cuadro de Peso Unitario (g/cm3)
PESO UNITARIO (g/cm3)
SUMERGIDO
SECO
0.48 - 0.96
0.96 - 1.28
0.88 - 1.20
1.20 - 1.36
0.64 - 1.04
1.04 - 1.36
1.20 - 1.52
1.52 - 1.76
0.80 - 1.20
1.28 - 1.60
1.36 - 1.60
1.36 - 1.60
1.36 - 2.00
1.36 - 1.60
1.52 - 2.08
1.52 - 2.08
TIPO DE SUELOS
ARCILLA
LIMO
ARCILLA LIMO
LIMO ARENA
ARCILLA LIMO ARENA
ARENA
GRAVA
ARENA MAL GRADUADA Y GRAVA
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18. DISEÑO GEOTECNICO
ANEXO Nº04 – Hoja de Resultados de Programa FEPC
DATOS DEL PILOTE
INTERESADO
LOCALIDAD DE LA OBRA
IDENTIF. DE SONDAJE
IDENTIF. DE PILOTE
TIPO DE PILOTE
DIAMETRO DEL FUSTE
COTA DEL TERRENO
COTA SUP. DEL PILOTE
:
:
:
:
:
:
:
:
GRUPO 03
Callao-Lima
L-2A
PILOTE 03
HINCADO
.25
100
99.8
METODO AOKI-VELLOSO
LONG.
2
3
4
PROF.
2
3
4
SPT
3
3
3
RL(KN)
10.4
17.3
24.2
RP(KN)
18.5
18.5
18.5
RT(KN)
28.9
35.8
42.7
RADM(KN)
11.6
14.3
17.1
RL(KN)
9.4
24.7
39.5
RP(KN)
21.5
16.1
16.1
RT(KN)
30.9
40.8
55.6
RADM(KN)
12.6
23.0
34.4
RP(KN)
32.2
RT(KN)
69.5
RADM(KN)
27.8
RT(KN)
RADM(KN)
METODO DECOURT-QUARESMA
LONG.
1
2
3
PROF.
1
2
3
SPT
3
3
3
METODO PEDRO PAULO VELLOSO
LONG.
3
PROF.
3
SPT
3
RL(KN)
37.3
METODO MEYERHOFF SIN CORRECCION DE SPT
LONG.
PROF.
SPT
RL(KN)
18
RP(KN)