Cálculo resistencia por punta y fuste pilotes según CTE-SEC.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de cimentaciones profundas según el Código Técnico de la Edificación Español.

En el  post de hoy incluimos el cálculo online de la resistencia por fuste y punta de un pilote. Con dicho cálculo podrás dimensionar tus pilotes tanto en longitud como en diámetro y con ello optimizar la cimentación.

Una cimentación profunda se denomina según el Código Técnico de la Edificación como una cimentación cuyo extremo inferior respecto al terreno se sitúa a una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho.

Normalmente se recurre a este tipo de cimentación cuando se presentan una o varias de las siguientes condiciones:

• Terreno con baja resistencia y alta deformabilidad.
• Terrenos colapsables
• Terrenos expansivos
• Nivel freático elevado en terrenos muy permeables
• Cargas sobre la cimentación importantes
• Superficies de cimentación reducidas
• Asientos nulos o despreciables para la estructura
• Situaciones especiales

Por tanto, en estos casos, frecuentemente se recurre a una cimentación pilotada donde las cargas son transmitidas a niveles inferiores más resistentes o repartidas a lo largo de toda la longitud de los pilotes. Pueden emplearse distintos tipos de pilotes en función de las condiciones geotécnicas y estructurales. Para más información consultar el anterior enlace.

Para ello es necesario conocer la carga de hundimiento del terreno. En un pilote aislado, puede dividirse en resistencia por punta y resistencia por fuste las cuales pueden determinarse según distintos métodos, los cuales se exponen a continuación:

Si la resistencia por fuste de un pilote es mayoritaria respecto a la resistencia de la punta se suelen llamar a estos pilotes, pilotes flotantes y se suelen dar en terrenos homogéneos donde el pilote no alcanza un sustrato lo suficientemente competente. En cambio si la resistencia por punta de un pilote es mayoritaria, se llaman pilotes columnas y son frecuentes cuando el pilote empotra en un terreno muy resistente como roca o un suelo granular denso.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de pilotes mediante métodos analíticos.

Puede utilizarse en suelos granulares o suelos finos en los que se utilizan los métodos basados en la teoría de la plasticidad.

Resistencia unitaria pilotes suelos granulares

Rellenar solo las celdas celestes

Siendo:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes en suelos granulares.

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes en suelos granulares.

Parámetros del terreno

ϕ´_vp: Ángulo de rozamiento interno del suelo al nivel de la punta o del fuste según corresponda. Dicho valor debe ser debidamente contrastado dada la dificultad de obtener muestras inalteradas en estos materiales.

σ´_vp: Presión vertical efectiva al nivel considerado antes de instalar el pilote.

N_q: Factor de capacidad de carga.

Parámetros dependientes del tipo de pilote

f_p: Factor cuyo valor puede considerarse igual a 3 para pilotes hincados y 2,5 para pilotes hormigonados in situ.

K_f: Coeficiente de empuje horizontal. Para pilotes hincados adopta un valor de K_f=1 y para pilotes perforados K_f=0,75. Para pilotes híbridos se puede tomar un valor intermedio en función de la reducción al desplazamiento que produzca.

f: Factor de reducción del rozamiento del fuse en función del tipo de pilote: Para pilotes hormigonados in situ o pilotes de madera f=1, para pilotes prefabricados de hormigón hincados f=0,9 y para pilotes de acero hincados f=0,8.

La resistencia por fuste en suelos granulares no será superior a 0,1 MPa.

Resistencia unitaria pilotes suelos finos

En este caso debe calcularse la carga de hundimiento en situaciones sin drenaje y en situaciones con drenaje.

Resistencia unitaria pilotes de suelos finos sin drenaje o a corto plazo

Rellenar solo las celdas celestes

Siendo:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes en suelos finos (no drenado).

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes en suelos finos (no drenado).

Parámetros del terreno

c_u: Resistencia al corte no drenada, teniendo en cuenta la presión de confinamiento.

Parámetros dependientes del tipo de pilote

N_p: Factor dependiente del empotramiento del pilote. Se puede adoptar un valor igual a 9.

En pilotes de acero debe aplicarse un factor de reducción de 0,8 para la resistencia por fuste a corto plazo.

Resistencia unitaria pilotes de suelos finos con drenaje o a largo plazo.

Rellenar solo las celdas celestes

Siendo:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes en suelos finos (drenado).

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes en suelos finos (drenado).

Parámetros del terreno

ϕ´_vp: Ángulo de rozamiento interno del suelo al nivel de la punta o del fuste según corresponda. Dicho valor debe ser debidamente contrastado dada la dificultad de obtener muestras inalteradas en estos materiales.

c´_vp: Cohesión efectiva. Del lado de la seguridad y siguiendo la normativa se desprecia el valor de la cohesión.

σ´_vp: Presión vertical efectiva al nivel considerado antes de instalar el pilote.

N_q: Factor de capacidad de carga.

Parámetros dependientes del tipo de pilote

f_p: Factor cuyo valor puede considerarse igual a 3 para pilotes hincados y 2,5 para pilotes hormigonados in situ.

K_f: Coeficiente de empuje horizontal. Para pilotes hincados adopta un valor de K_f=1 y para pilotes perforados K_f=0,75. Para pilotes híbridos se puede tomar un valor intermedio en función de la reducción al desplazamiento que produzca.

f: Factor de reducción del rozamiento del fuste en función del tipo de pilote: Para pilotes hormigonados in situ o pilotes de madera f=1, para pilotes prefabricados de hormigón hincados f=0,9 y para pilotes de acero hincados f=0,8.

Salvo justificación, la resistencia por fuste a largo plazo en suelos cohesivos no será superior a 0,1 MPa.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de pilotes mediante ensayos SPT.

Este método es aplicable a suelos granulares cuya proporción de gravas y bolos superiores a 2 cm es inferior al 30% ya que dichos clastos pueden afectar al golpeo del ensayo de penetración estándar SPT. tanto la resistencia por fuste y punta se puede calcular con la siguiente fórmula, donde solo deben rellenarse las celdas celestes:

Donde:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes.

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes.

Parámetros del terreno

N_SPT: Valor medio del golpeo N_SPT del nivel considerado. Para el caso de la resistencia por punta se obtendrá la media de la zona activa inferior y de la zona pasiva superior. No debe considerarse golpeos N_SPT superiores a 50.

Parámetros dependientes del tipo de pilote

f_N: Factor que vale 0,4 para pilotes prefabricados y 0,2 para pilotes in situ.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de pilotes mediante ensayos de penetración dinámica o penetrómetros.

Se puede utilizar las mismas formulaciones que las empleadas para el cálculo de la resistencia de hundimiento de pilotes según el SPT pero relacionando los valores del N₂₀ del ensayo de penetración dinámica al N_SPT con correlaciones bien fundadas en la experiencia local o con ensayos de contraste que refuercen la correlación utilizada.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de pilotes mediante ensayos de penetración estática CPT o CPTU.

De forma similar a los otros métodos, con el método del CPT puede obtenerse la resistencia por hundimiento de un pilote mediante la resistencia unitaria de la punta del cono q_c así como la resistencia lateral t_f para culauier tipo de suelo compatible con este ensayo. De este modo, la resistencia por hundimiento del pilote se puede calcular tal y como sigue (se ha considerado al 80% del valor determinado tal y como expone el CTE-SEC):

Siendo:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes

Parámetros del terreno

qc: Resistencia unitaria de la punta del cono al nivel considerado teniendo en cuenta que debe considerarse el valor medio de la zona activa inferior y de la zona pasiva superior.

Tipo de terreno: Introducir en la celda «cohesivo» si el suelo es  cohesivo y «granular» si el suelo es granular.

t_f: Resistencia unitaria lateral al nivel considerado.

Parámetros dependientes del tipo de pilote

f_q: Factor que puede tomarse 0,5 para pilotes hincados y 0,4 para pilotes hormigonados in situ.

En el caso de pilotes de diámetro mayores a 0,5 m es recomendable utilizar el valor mínimo obtenido de q_p en esa zona.

La resistencia por fuste obtenida mediante este método no debe ser superior a 0,1 MPa.

Determinación de la resistencia por punta y fuste de pilotes mediante ensayos presiométricos.

Los ensayos presiométricos determinan la presión horizontal necesaria para plastificar un terreno en el interior de un sondeo por tanto puede calcularse la la resistencia de hundimiento de un pilote según la presión límite obtenida del presiómetro tal y como sigue:

Donde:

Resistencia hundimiento pilotes

q_p: Resistencia unitaria de hundimiento por punta de pilotes.

q_f: Resistencia unitaria de hundimiento por fuste de pilotes.

Parámetros del terreno

p_l: Presión límite del ensayo al nivel considerado. En el caso de la punta el valor debe tomarse como el valor medio correspondiente a la zona activa y pasiva de la punta.

p_o: Presión vertical efectiva al nivel considerado. antes de cargar el pilote.

k_o: Coeficiente de empuje en reposo. De forma general  k_o= 0,5.

k: Coeficiente de proporcionalidad el cual puede tomarse igual 3,2 para suelos granulares y 1,5 para suelos cohesivos.

La resistencia por fuste obtenida del ensayo presiométrico debe limitarse a 120 KPa en suelos granulares y a 100 KPa en suelos finos. Esta limitación no está incluida en los cálculos.

Por último indicarte que los resultados obtenidos en las formulaciones anteriores tanto del cálculo de la resistencia por fuste de un pilote como de la punta no incluyen factores de seguridad por lo que deberás incluirlos antes de calcular la capacidad portante del pilote.

 

Recuerda que antes de realizar cualquier cálculo debes consultar la normativa y/o manual de referencia. No nos hacemos responsables de errores ni de una incorrecta interpretación de los cálculos online. Para más información consulta la Home.

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