Diapositiva 1

CTE. Documento Básico - Seguridad Estructural - Cimientos
5
CIMENTACIONES PROFUNDAS
5.1
Definiciones
5.2
Acciones a considerar
5.3
Análisis y dimensionamiento
5.4
Condiciones constructivas y de control
Anejo F.2
Modelos de referencia para el cálculo
de cimentaciones profundas
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
H
H>8 · B
(01)
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pilote aislado
Grupo de pilotes
Zonas pilotadas
Micropilotes
B
CLASIFICACIÓN DE LOS PILOTES
Por la forma de transmisión de cargas al terreno
Por fuste
Por punta
Por la combinación de ambas
Por el tipo de material
Homogonados "in situ"
De hormigón prefabricado
De acero (perfiles metálicos)
De madera
Mixtos (acero tubular y mortero)
Por el procedimiento de puesta en obra
Por desplazamiento
Por estracción
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(02)
TIPOS DE PILOTES HORMIGONADOS "IN SITU"
Tipología
NTE
Características
CPI-2 Escasa profundidad
Por
Con azuche
desplazamiento
Transmisión por punta
Perfora estratos duros
CPI-3 Por fuste y punta
Con tapón de gravas
Suelos compacidad media
Por rotación
No transmite vibraciones
Con
CPI-4 Escasa profundidad
Por extracción
Recuperable
entubación
Generalmente por punta
CPI-5 Suelos muy agresivos
Camisa perdida
Transmisión por punta
Sin
Lodos tixotrópicos CPI-6 Suelos muy blandos
entubación
Transmisión por punta
Barrenados
CPI-7 Suelos consistentes
Gran profundidad
Barrenados horm. CPI-8 Suelos consistentes
por tubo central
Gran profundidad
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(03)
COMPROBACIONES EN EL DIMENSIONADO DE PILOTES
Estados límites últimos
Fallo de la estabilidad global (terreno-cimento)
Hundimiento del terreno
Rotura por arrancamiento del pilote
Rotura horizontal del terreno bajo cargas del pilote
Capacidad estructural del pilote (tope estructural)
Desplazamientos verticales del pilote (asientos)
Estados límites de servicio
Desplazamientos transversales del pilote
Otras consideraciones
Influencia de vibraciones en edificios próximos
Corrosión de armaduras en zonas bajo nivel freático
Efecto del rozamiento negativo en el pilotaje
Agresividad química del terreno
Posible alteración hidrológica por conexión de acuíferos
Contaminación medioambiental por utilización de lodos
Estabilización de taludes en fase de ejecución de pilotes
Deficiente limpieza de fondo de excavaciones
Posibles efectos sísmicos
Pérdida de capacidad portante del pilote por socavación
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(04)
ACCIONES A CONSIDERAR
Z
V
Mz
Hy
Reparto entre pilotes
Axil:
Y
Ni =
Yi
Ai
My
Cortantes:
Xi
Hx
Mx
Ni
Ai
Ai · Yi
Ai · Xi
· My
·V±
2 · Mx ±
ΣAi
ΣAi · Yi
ΣAi · Xi 2
X
2
Hxi =
Ai
· Hx ±
ΣAi
Ai · Yi
· Mz
2
ΣAi · (Xi 2 + Yi 2 )
Hyi =
Ai
· Hy ±
ΣAi
Ai · Xi
· Mz
2
ΣAi · (Xi 2 + Yi 2 )
2
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(05)
TOPE ESTRUCTURAL RECOMENDADO PARA PILOTES
Procedimiento
Tipo de pilote
Valores de σ (MPa)
Hincados
0.30 · (f ck - 0.9 · f p)
Hormigón pretensado o postesado
0.30 · f ck
Hormigón armado
Metálicos
0.30 · f yk
5
Madera
Tipo de apoyo
Suefo firme
Roca
5
6
Perforados
Entubados
(HA-25)
5
Lodos
4
5
En seco
4
3.5
Barrenados sin control de parámetros
Barrenados con control de parámetros
4
Casos habituales
Tope Estruc.
Ø del Pilote
Tope estructural: Qtope = σ · Ap
500 mm
981 kN
σ: Tensión del pilote (ver cuadro superior)
750 mm
2208 kN
Ap: Área de la sección transversal del pilote
900 mm
3180 kN
}
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
RESISTENCIA A HUNDIMIENTO
Rck
Resistencia característica al hundimiento: Rck = Rpk + Rfk
siendo:
Resitencia soportada por la punta: Rpk = qp · Ap
qp: Resistencia unitaria por la punta
Ap: Área de la punta (sección del pilote)
}
Resitencia soportada por el fuste: Rfk = Στf · Af
τf: Resistencia unitaria por el fuste
}
Rfk
Af: Área del fuste (perímetro · longitud)
Zona de
Influencia
de la punta
Øp
COMPROBACIÓN A HUNDIMIENTO
Rcd =
γR = 3
Rck
γR
(según art. 2.4.2.6)
6·Øp
EFECTO GRUPO DE PILOTES
Rpk
Rckg = n · Rck · η
n:
η:
número de pilotes del grupo
}
3·Øp
=1
= 0.7
separación entre pilotes >3Ø
separación entre pilotes =1Ø
(06)
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(07)
RESISTENCIA UNITARIA POR LA PUNTA: "qp" (MÉTODO ANALÍTICO)
Suelos granulares: qp = f p · σ'vp · Nq < 20 MPa
fp
L1
Estrato 1
t1
γ
σ'vp:
}
siendo:
=3
para pilotes hincados
= 2.5 para pilotes hormigonados "in situ"
Presión vertical efectiva al nivel de la punta
antes de instalar el pilote
σ'vp = L1·γt1 + L2·γt2 + L3·γt3
Nq:
Lp
L2
Estrato 2
t2
γ
Factor de capacidad de carga
1+ sen Ø
Nq = 1- sen Ø · e
· tg Ø
Ø = 20º
Ø = 25º
Ø = 30º
Ø = 35º
Ø = 40º
Nq = 6.40
Nq = 10.66
Nq = 18.40
Nq = 33.30
Nq = 64.20
Ø: ángulo de roz. int. del suelo
Estrato 3
t3
γ
Suelos finos sin drenaje: qp =Np · cu
Np: Factor según empotramiento del pilote. Puede adoptarse un valor de:
cu: Resistencia al corte sin drenaje
}
(MÉTODO BASADO EN EL ENSAYO SPT)
qp =f N · NSPT
(qp en MPa y
NSPT
50)
fN
}
L3
= 0.4 para pilotes hincados
= 0.2 para pilotes hormigonados "in situ"
9
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(08)
RESISTENCIA UNITARIA POR FUSTE: "τf" (MÉTODO ANALÍTICO)
Suelos granulares:
Estrato 1
t1
γ
Kf:
f:
Lp
L2
Presión vertical efectiva al nivel considerado
antes de instalar el pilote
Estrato 2
t2
Coef. de empuje horizontal
Factor de reducción del
rozamiento del fuste
γ
=1
para pilotes hincados
= 0.75 para pilotes perforados
}
L1
σ'v:
}
siendo:
τf = σ'v · Kf · f · tg ø < 120 kPa
=1
para pilotes horm. "in situ"
= 0.9 para pilotes pref. de horm.
= 0.8 para pilotes pref. de acero
Ø: Ángulo de rozamineto interno del suelo
Suelos finos sin drenaje:
L3
Estrato 3
t3
γ
cu:
100 · cu
τf = 100
+ cu
τf y Cu en kPa
Resistencia al corte sin drenaje del suelo limoso o arcilloso
(MÉTODO BASADO EN EL ENSAYO SPT)
τf =2.5 · NSPT
τ
( f en kPa y
NSPT
50)
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
Rck
EFECTO DE ROZAMIENTO NEGATIVO
δ.plt
δ.trn
L1
(09)
Rfk (-)
Lp
Rfk (+)
L2
Posobles causas de rozamiento negativo
Consolidación de rellenos por su propio peso
Consolidación de niveles compresibles bajo sobrecargas
superficiales
Descensos del nivel freático en suelos deformables
Humectación de niveles colapsables
Asientos de materiales granulares inducidos por cargas
dinámicas (vibraciones, sismo)
Resistencia unitaria negativa:
σ'v:
Rpk
β:
Rck = Rpk + Rfk (+) - Rfk (-)
Presión vertical efectiva al nivel considerado
antes de instalar el pilote
}
siendo:
τf,neg = β · σ'v
= 0.25 en arcillas y limos blandos
= 0.1 en arenas flojas
= 0.8 en arenas densas
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(10)
ASIENTOS EN PILOTES AISLADOS
P
Estimación aproximada: Si = 0.01 · Øp
l1
Asiento del pilote: Si = (
Øp
40 · Rck
+
Para: P = Rck
l1 + α · l2
Ap · Ep
)·P
siendo:
Øp
l1:
l2:
Ap:
Ep:
Si
α:
Asiento del pilote individual aislado
Diámetro del pilote
Carga sobre la cabeza del pilote
Resistencia característica de hundimiento
Longitud del pilote fuera del terreno
Longitud del pilote dentro del terreno
Área de la sección del pilote
Módulo de elasticidad del pilote ( 20000 MPa)
}
l2
Si:
Øp:
P:
Rck:
=1
transmisión por punta
= 0.5 transmisión por el fuste
casos intermedios:
α=
1
· (0.5 · Rfk + Rpk)
Rck
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
(11)
CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS
PILOTES HORMIGONADOS "IN SITU":
DOSIFICACIONES DE AMASADO
Contenido de cemento
Vertido en seco
Hormigonado sumergido
Relación agua-cemento (A/C)
Contenido de finos d < 0.125 mm Árido grueso d > 8 mm
Árido grueso d < 8 mm
(cemento incluido)
> 325 Kg/m3
> 375 Kg/m3
< 0.6
> 400 Kg/m3
> 450 Kg/m3
CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN
Asientos cono de Abrams
Condiciones típicas de uso (ejemplos)
130 < H < 180 mm
Hormigón vertido en seco
H > 160 mm
Hormigón bombeado o bien hormigón sumergido, vertido
bajo agua con tubo tremie
H > 180 mm
Hormigón sumergido, vertido bajo fluido estabilizador con
tubo tremie
PILOTES PREFABRICADOS HINCADOS:
Ver especificaciones constructivas recogidas en la norma UNE-EN 12699:2001
CIMENTACIONES PROFUNDAS (DB-SE-C)
Tipo de pilote
Horm. "in situ"
Prefabricado
(12)
CONTROL DE EJECUCIÓN
Tipo de control a realizar
Partes de ejecución (entubación, cotas, terreno, hormigones, ...)
Según UNE-EN 1536:2000 (replanteos, excavaciones, lodos, ...)
Ensayos de integridad a lo largo del pilote
Ensayos de carga (estáticos o dinámicos)
Plan de ejecución y sistema de hinca previsto en el proyecto
Efectos de la hinca en edificaciones próximas o taludes inestables
Registro de curva completa de hinca para un cierto núm. de pilotes
TOLERANCIAS DE EJECUCIÓN
Tolerancia
Tipo de pilote
Prefabricado
horm. "in situ"
Posición a nivel de plataforma Para: Øeq < 1.5 m emax = 0.1 · Øeq Valor mayor entre
emax = 0.15 · Øeq
de trabajo
emax = 0.15 m
5 cm
Para: Øeq > 1.5 m
Para: θ < 4º
imax = 0.02 m/m
Inclinación
imax = 0.04 m/m
Para: θ > 4º