Clasificación de Equipos e Instrumentos en Electricidad.docx
Oscar barde pilotres gran diámetro en arcillas duras
1. I CONGRESO – SEMINARIO INTERNACIONAL DEI CONGRESO – SEMINARIO INTERNACIONAL DE
FUNDACIONES PROFUNDASFUNDACIONES PROFUNDAS
SANTA CRUZ DE LA SIERRASANTA CRUZ DE LA SIERRA
BOLIVIABOLIVIA
PILOTES EXCAVADOS DE GRAN DIÁMETRO ENPILOTES EXCAVADOS DE GRAN DIÁMETRO EN
ARCILLAS DURASARCILLAS DURAS
Ing. Oscar VardéIng. Oscar Vardé
Abril de 2013Abril de 2013
5. Datos Básicos
Longitud total de la obra: 59,4 km
Longitud total de viaductos y puentes: 12,2 km
Longitud del puente principal: 608 metros
Viaducto Oeste: 1.122 metros
Viaducto Este : 2.368 metros
Puentes en zona de islas: 8.184 metros.
Longitud total de terraplenes: 47,3 km
Cantidad de pilotes de diámetro 2,0 m/1,8 m: 650
Volumen total del hormigón: 250.000 m3
Volumen total de suelo refulado para terraplenes: 25.000.000 m3
Remoción de arcillas superiores: 11.000.000 m3
Peso total del acero: 63.000 Toneladas, tipo ADN-420
Obenques: peso total 682 Toneladas.
Asfalto: 17.618 Toneladas
6. Contratista y Subcontratistas
• Consorcio Contratista – Puentes del Litoral S.A. : Impregilo-Iglys, Hochtief,
Benito Roggio, Sideco-Iecsa, Techint.
• Construcción de Terraplenes : Boskalis-Ballast Nedam (Holanda)
• Ejecución de Pilotes : Pilotes Trevi (Argentina/Italia)
• Investigaciones Geotécnicas In Situ : Torres y Vercelli (Argentina) y Pilotes Trevi
• Ensayos especiales In Situ, ensayos de laboratorio, coordinación y supervisión
de estudios, diseño de fundaciones, seguimiento del comportamiento : Vardé y
Asociados
• Proyectistas : Puente Principal, Leonhardt Andrä und Partner (Alemania),
Puentes en Zona de Islas, Inco Ingegneri Consulenti (Italia)
• Estudios hidráulicos : Serman y Asociados (Argentina)
7. Traza Conexíon Física
CARBÓN CHICOLA CAMISETA 1
PARANACITO VICTORIA
SAN LORENZO
BANDERAS
CARBÓN GRANDE 2
CARBÓN GRANDE 1
ZANJA LA ZORRA
PARANACITO ROSARIO BARRANCOSO
PUENTE PRINCIPAL
VIADUCTOS ESTE Y
OESTE
PUENTE
PRINCIPAL(608 m)
VIADUCTOOESTE
(1131 m)
VIADUCTO ESTE
(2377 m)
CEIBO/VICTORIA
LA CAMISETA 2
20. Puentes en Zona de Islas
Puente Nombre del Puente Progresiva del eje
del cauce
Longitud del
puente
Longitud de
transparencia bruta
Longitud de
transparencia neta
m m m m
ZA Puente Ceibo/Victoria 56.527,40 512,00 503,34 487,34
ZB Puente Carbón Chico 54.640,15 752,00 743,50 719,50
ZC Puente Carbón Grande 1 51.294,32 632,00 613,90 593,90
ZD Puente Carbón Grande 2 49.375,61 512,00 503,34 487,34
ZE Puente Paranacito Victoria 1 44.926,00 1.112,00 1.101,72 1.065,72
ZG Puente La Camiseta 1 37.659,84 872,00 863,34 835,34
ZH Puente La Camiseta 2 33.313,48 632,00 623,34 603,34
ZI Puente Barrancoso 28.812,30 752,00 743,50 719,50
ZJ Puente Banderas 24.784,49 512,00 503,34 487,34
ZK Puente San Lorenzo 21.193,82 752,00 732,02 708,02
ZN Puente Zanja La Zorra 9.650,15 632,00 623,34 603,34
ZO Puente Paranacito Rosario 6.537,57 512,00 484,78 468,78
Total 8.184,00 8.039,46 7.779,46
Longitud hidráulica actual del valle
sobre la traza
57.292,00 Porcentaje de la longitud actual del
valle sobre la traza (con P.Pcpal.)
18,81%
32. Caudales del río Paraná
Caudales de Diseño
Crecida Centenaria: 60.000 m3
/s
Crecida Milenaria: 75.000 m3
/s
Crecida 500 años: 70.000 m3
/s
Caudales en el Cauce Principal en Pico de Crecida
Crecida Centenaria: 27.600 m3
/s
Crecida Milenaria: 32.500 m3
/s
Crecida 500 años: 31.700 m3
/s
33. Resumen Datos Geotécnicos,
Socavaciones y Punta de Pilotes
Nombre Progresiva del eje Lecho del Techo arenas Techo arcillas Socavaciones Punta de
del Puente del cauce río muy densas miocénicas centenaria milenaria Pilotes
m m I.G.M. m I.G.M. m I.G.M. m I.G.M. m I.G.M. m I.G.M.
Puente Principal 1.951,60 –4,70/–7,70 –19,00/–28,00 –35,00/–41,00 –23,50 (1) –51,50/–54,50
Viaducto Este 2.306,60 a 4.632,60 –12,20/+8,00 –22,00/–25,00 –38,00/–41,00 –15,00/–22,00 (1) –46,40/–51,00
Paranacito Rosario 6.537,57 +5,80/+7,20 –12,00 –34,00 –7,00 (1) –29,05 (2)
Zanja La Zorra 9.650,15 +5,40/+7,20 –14,00/–28,00 –38,00 –6,50 –8,00 –34,00 (2)
San Lorenzo 21.193,82 +5,30/+5,80 –12,00/–16,00 –34,00/–38,00 –11,00 –12,50 –39,60/–43,40
Banderas 24.784,49 +4,60/+5,90 –22,00 –37,00 –10,50 –11,50 –42,40
Barrancoso 28.812,30 +5,20/+7,10 –19,00 –23,00/–24,00 –6,00 –8,00 –30,80/–33,80
La Camiseta 2 33.313,48 +5,30/+5,80 –6,00 –30,00 –6,50 –9,50 –36,40
La Camiseta 1 37.659,84 +2,60/+5,10 –12,00/–21,00 –29,00 –7,00 –9,00 –34,80
Paranacito Victoria 44.926,00 +1,60/+6,80 –11,00/–14,00 –22,00/–23,00 –8,00 –11,00 –30,05
Carbón Grande 2 49.375,61 +3,90/+5,40 –13,00 –21,00 –6,00 –7,00 –28,05
Carbón Grande 1 51.294,32 +1,40/+5,30 –13,00 –18,00 –4,70 –8,10 –27,40
Carbón Chico 54.640,15 +4,40/+6,00 –12,00 –19,00/–27,00 –3,70 –11,20 –27,40/–32,40
Ceibo/Victoria 56.527,40 +2,40/+5,20 –12,00 –22,00 –3,50 –7,50 –29,40
(1) igual socavación centenaria y milenaria
(2) pilotes fundados en arenas
34. Socavaciones
Puentes en zona de islas
Se adopta una relación S/φ = 2,25.
Puente Principal
Pila Eje Socavación Localizada
(S/φ)
Pila Defensa agua
arriba
Anclaje Este 41 5,00 4,50
Principal Este 42 5,50 4,75
Principal
Oeste
43 4,75 4,75
Anclaje
Oeste
44 4,00 4,50
Viaducto Este
1. Grupos de 3 pilotes (Tramos 1 y 2):
• Sector 3: 2,55 veces el diámetro del pilote
• Sector 2: 3,25 veces el diámetro del pilote
2. Grupos de 4 a 6 pilotes (Tramo 3): 3,50 veces el diámetro del
pilote
3. Grupo de 5 a 6 pilotes, con defensas contra choque de
embarcaciones (Tramo 4):
Tipo de Pila Eje Progresiva Socavación localizada
/Diámetro
(m) Pilas Defensas
A 35 2.606,60 3,75 2,50
A 36 2.546,60 3,75 2,50
B 37 2.486,60 3,75 3,00
C 38 2.426,60 4,50 3,25
D 39 2.366,60 4,50 3,75
E 40 2.306,60 4,50 4,00
35. 1. Criterios Básicos de Diseño
Como fue establecido en nuestros informes técnicos, los criterios básicos utilizados en el diseño son:
• Uso de pilotes de gran diámetro, 1,80 m y 2,00 m.
• Penetración mínima de 3 diámetros en las arcillas duras
• Embebimiento total en suelos competentes:
1. Por debajo de socavación centenaria más la socavación localizada: 10 diámetros
2. Por debajo de socavación milenaria más la socavación localizada: 8 diámetros en puentes en zona de
islas, 10 diámetros en el Puente Principal y Viaducto Este.
2. Capacidad de Carga de Punta
Para el cálculo de la capacidad de carga del suelo se utilizaron los datos obtenidos en los ensayos especiales de
laboratorio realizados sobre muestras extraídas con sacamuestras Denison (4 sondeos) y las fórmulas estáticas
de Brinch Hansen y Caquot – Kerisel.
Como elemento básico comparativo se utilizaron también los resultados de las determinaciones efectuadas con el
presiómetro Ménard (3 sondeos). Se considera que las determinaciones del presiómetro Ménard son válidas y
representativas de las condiciones geotécnicas de las arcillas.
Criterios de Diseño para Pilotes de Gran Diámetro
36. Fórmula de Brinch Hansen
Parámetros Drenados
(cohesión: c’; y ángulo de fricción interna: φ’ )
c’ (kg/cm2
) φ’
(º)
tg(φ’) Nq Nc qu (tn/m2
)
0,25 27 0,5095 13,20 23,94 631
0,40 27 0,5095 13,20 23,94 702
0,20 28 0,5317 14,72 25,80 675
0,30 28 0,5317 14,72 25,80 725
0,25 29 0,5543 16,44 27,86 777
0,30 28 0,5317 14,72 25,80 725
0,30 26 0,4877 11,85 22,25 593
0,35 26 0,4877 11,85 22,25 614
0,20 29 0,5543 16,44 27,86 750
0,25 28 0,5317 14,72 25,80 700
qu = sc.dc (c.Nc + q.Nq)
donde:
• qu : tensión última de punta
• sc : factor de forma
• dc : factor de profundidad
• sc.dc = 1,95 (se adopta este valor como promedio inferior conservativo)
• Nc y Nq : factores de capacidad de carga
• c : cohesión
• q : sobrecarga debido al suelo en el nivel de punta del pilote, se adopta un valor de 20 tn/m2
Parámetros No Drenados
(cohesión: cu; y ángulo de fricción interna: φu )
cu (kg/cm2
) φu
(º)
tg(φu) Nq Nc qu (tn/m2
)
1,90 17 0,3057 4,77 12,34 643
2,50 14 0,2493 3,59 10,37 645
1,70 24 0,4452 9,60 19,32 1.015
1,80 23 0,4245 8,66 18,05 971
2,20 16 0,2867 4,34 11,63 668
1,70 23 0,4245 8,66 18,05 936
2,40 15 0,2679 3,94 10,98 667
1,80 19 0,3443 5,80 13,93 715
2,10 16 0,2867 4,34 11,63 645
1,80 21 0,3839 7,07 15,81 831
38. Ensayos Presiométricos
El cálculo de las tensiones de punta de pilotes sobre la base de los resultados de los ensayos presiométricos se
realizó siguiendo los procedimientos especificados en la norma francesa DTU – 13.2. La capacidad de carga de los
pilotes por punta puede calcularse utilizando la fórmula:
qu = Kp . Pl
donde:
• qu : tensión última de punta
• Kp : factor que depende del tipo de pilote y de suelo
• Pl: presión límite, obtenida del ensayo presiométrico
Em (MPa) Pl (MPa) qu (tn/m2
)
193 8,6 1.376
92 6,7 1.072
93 6,3 1.008
138 5,1 816
135 7,5 1.200
211 9,7 1.552
203 10,9 1.744
173 7,7 1.232
208 10,2 1.632
149 9,6 1.536
171 10,9 1.744
464 11,6 1.856
107 9,7 1.552
87 5,1 816
116 6,6 1.056
155 8,3 1.328
85 6,3 1.008
42. Capacidad de Carga por Punta
Se adoptó como valor último ponderado, qu = 600 tn/m2
.
Capacidad de Carga por Fricción
Como valores últimos de resistencia a fricción se adoptaron, en principio los indicados a
continuación:
• arenas medianamente densas a densas: 8 tn/m2
• arenas muy densas: 15 tn/m2
• arcillas muy firmes y duras: 15 tn/m2
En los pilotes correspondientes a los estribos se evaluó el efecto de la fricción negativa.
Capacidad de Carga
43. Para la verificación del comportamiento de las fundaciones frente a esfuerzos horizontales se utilizaron los
siguientes valores del coeficiente de reacción horizontal (kh).
a) Arenas
Para todas las arenas se utilizaron valores de kh linealmente variables con la profundidad.
• Diagrama básico
En primer lugar se define un diagrama denominado “básico” de kh que varía linealmente en función de la
profundidad, adoptando un valor nulo en el nivel adoptado de socavación generalizada.
Los incrementos de kh por metro de profundidad para las arenas se indican a continuación:
Material ∆kh (kg/cm3
/m de profundidad)
Arenas medianamente densas a densas 0,20
Arenas muy densas 0,40
• Diagrama de uso incluyendo la socavación localizada
Se definió, sobre la base del diagrama “básico”, adoptando un valor nulo (0 kg/cm3
) al nivel de la erosión
localizada y uniendo este punto con el diagrama básico a una profundidad igual a 2,5 diámetros por
debajo de dicho nivel, mediante una ley lineal.
b) Arcillas
Para las arcillas se utilizaron valores constantes de kh:
Material kh (kg/cm3
)
Arcillas muy firmes 4
Arcillas duras 5
Coeficientes de Reacción Horizontal
81. Ensayo de Carga
Curva Carga – Asentamiento Integrada
con ajuste por compresión de pilote
82. Evaluación de Cargas Admisibles
Verificación Pilote Pila Principal Estea) Datos del Pilote:
• Diámetro: 2 metros
• Área transversal: 3,14 m2
• Perímetro: 6,28 m2
/m de longitud
• Cota de Punta: -54,50 m I.G.M.
b) Niveles de Solicitación
• Estado 1: Peso Propio + Sobrecarga de Servicio
• Estado 2: Peso Propio + Sobrecarga de Servicio + Viento
c) Perfil del Suelo
• Cota de socavación generalizada: -23,50 m I.G.M.
• Socavación Localizada: 11 m
• Cota de socavación total: -34,50 m I.G.M.
d) Cargas admisibles para los Estados 1 y 2
Cota Estado 1 Estado 2
Tensiones Cargas Tensiones Cargas
(m I.G.M.) (tn/m2
) (tn) (tn/m2
) (tn)
Arenas muy densas -34,50 a -35,00 7,5 23,55 10,0 31,40
Arcillas -35,00 a -54,50 7,5 918,45 11,25 1.377,68
Fricción 942,00 1.409,08
Punta 160 502,40 240 753,6
Total 1.444,44 2.162,68
Estos valores son superiores a las cargas de trabajo definidas por el cálculo estructural.
83. CONCLUSIONES
• Los estudios realizados para la
construcción de las fundaciones de
la obra mediante pilotes de gran
diámetro han permitido lograr un
importante conocimiento de las
propiedades de las arcillas duras y
de la interacción suelo-pilote.
84. • Los métodos empleados en los
ensayos de carga, instalando celdas
hidráulicas en la punta del pilote,
han tenido una utilidad relevante en
la definición de la carga última de
punta y las relaciones tensión –
deformación de las arcillas de
fundación.
85. • Las evaluaciones para el
dimensionado de los pilotes con el
empleo de métodos habituales de la
ingeniería geotécnica y el uso de
criterios aplicados para el tipo de
fundación involucrada dieron
resultados satisfactorios.
