Expo De Suelos.docx

EJERCICIO 1: Calcular la capacidad de carga del pilote de concreto prefabricado, perforado en un suelo granular, que tiene las siguientes carácteristicas.

SOLUCIÓN: a) La fórmula estática, para pilotes excavados en suelos cohesivos

𝑄𝑑 = 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap + Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL Donde: 𝑃ₒ T = γ ∗ Df =presión vertical efectiva, hasta la punta del pilote Nq = Factor de capacidad de carga Ap: Area de la punta del pilote Khc: factor de acuerdo al tipo de pilote 𝑃ₒ: Presión efectiva promedio de cada estrato Tgδ : Tangente del angulo de friccion entre el suelo y pilote AL: Área lateral del pilote

b) De la formula anterior, calculamos: 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap i.

Calculamos 𝑃ₒ T para ello es necesario calcular peso específico del tercer estrato. 𝑆𝑠 − 1 𝛾′ = ∗ 𝛾𝑤 1+𝑒 Reemplazando los datos en la ecuación: 2.70 − 1 𝛾′ = ∗ 1𝑇𝑛/𝑚3 1 + 0.53 𝛾 ′ = 1.11 𝑇𝑛/𝑚3 𝑃ₒ T = 0.9 ∗ 3 + 1.60 ∗ 4 + 1.11 ∗ 2 𝑃ₒ T = 11.32 Tn/m2

ii.

Calculamos Nq: Para ello utilizaremos la TABLA, para pilotes excavados:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA Nq = 14 iii.

Calculamos Ap: (0.30)2 Ap = π ∗ 4 Ap = 0.0706 m2

Por lo tanto, tenemos: 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap = 11.32 ∗ 14 ∗ 0.0706 = 11.19 Tn

c) De la formula anterior, calculamos:

Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL  para el primer estrato de 3m i.

De la TABLA, Hallamos Khc:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA Khc = 0.70

ii.

Calculamos 𝑃ₒ del primer estrato: 𝑃ₒ = 2.7 𝑇𝑛/𝑚2

iii.

De la TABLA calculamos δ:

FUENTE: MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES DEL ING. HUANCA BORDA

𝛿=

3 (32) 4

𝛿 = 24 iv.

Calculamos AL

𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 𝐷 ∗ 𝐻 𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 3 = 2.827 𝑚2 Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 2.7 ∗ Tg(24) ∗ 2.827 = 2.379 Tn  para el segundo estrato i.

Calculamos Khc

ii.

Calculamos 𝑃ₒ

Khc = 0.7

𝑃ₒ = iii.

2.7 + 9.1 = 5.9 𝑇𝑛/𝑚2 2

De la TABLA calculamos δ: δ=

iv.

3 (30) = 22.5 4

Calculamos AL: 𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 4 = 3.770 𝑚2

Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 5.9 ∗ Tg(22.5) ∗ 3.770 = 6.450Tn

 para el tercer estrato

i.

Calculamos Khc Khc = 0.7

ii.

Calculamos 𝑃ₒ 𝑃ₒ =

iii.

9.1 + 11.32 = 10.21 𝑇𝑛 2

De la TABLA calculamos δ

3 𝛿 = (32) = 24 4 iv.

Calculamos AL

𝐴𝐿 = 𝜋 ∗ 0.30 ∗ 2 = 1.885 𝑚2

Por tanto, reemplazando los valores tenemos Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 0.70 ∗ 10.21 ∗ Tg(24) ∗ 1.885 = 6.00Tn Tenemos: Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL = 2.379 + 6.450 + 6.00 = 14.829 Finalmente se remplaza todos los valores hallados en la siguiente ecuación: para poder determinar la capacidad de carga del pilote. 𝑄𝑑 = 𝑃ₒ T ∗ Nq ∗ Ap + Ʃ Khc ∗ 𝑃ₒ ∗ Tgδ ∗ AL 𝑄𝑑 = 11.19 + 14.829 = 26.019 𝑇𝑛

Ejercicio 2: Se muestra un pilote de tubo hincado, en arcilla con un diamtero esterior de 406 mm y un espesor de pared de 6.35 mm. a) Calcular la capacidad de carga de punta. b) Calcule la resistencia superficial (1) usando el (metodo α). Para todos los estratos de arcilla, Ø=30. Los 10 m superiores de la arcilla estan normalmente consolidados. El estrato inferior de arcilla tiene una OCR de 2. c) Estime la capacidad neta admisible del pilote. Use FS=4

SOLUCION: El area de la seccion transversal del pilote, incluyendo el suelo dentro del pilote, es (0.406)2 Ap = π ∗ = 0.1295 𝑚2 4 a) Arcilla (Condición Ø=0) Para pilotes en arcilla saturadas en condiciones no drenadas (Ø=0) utilizamos el siguiente formula: 𝑄𝑝 = 𝑁𝑐 ∗ 𝐶𝑢 ∗ 𝐴𝑝 = 9 𝐶𝑢 ∗ 𝐴𝑝 Reemplazando tenemos: 𝑄𝑝 = 9 ∗ 𝐶𝑢(2) ∗ 𝐴𝑝 𝑄𝑝 = 9 ∗ 100 ∗ 0.1295 = 116.55 𝐾𝑁 b) Calculo de la resistencia por friccion 𝑄𝑠 = Ʃ α ∗ Cu ∗ ƿ ∗ ∆𝐿 Para el suelo de primer y segundo estrato: Cu(1)=Cu(2)=30 KN/m2, de acuerdo con la grafica promedio de la figura 9.22, α=1.0 Para el tercer estrato: Cu(3)=100 KN/m2, donde, α=0.5

FUENTE: FUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTECNICA ( BRAJA M DAS)

Donde: ƿ=π*D D=diametro Entonces reemplazamos los valores en la ecuacion para cada estrato 𝑄𝑠 = Ʃ α ∗ Cm ∗ ƿ ∗ ∆𝐿 𝑄𝑠 = 𝜋 ∗ 0.406[1 ∗ 30 ∗ 5 + 1 ∗ 30 ∗ 5 + 0.5 ∗ 100 ∗ 20] 𝑄𝑠 = 1658.13 𝐾𝑁 c) Calculo de la capacidad ultima (Qu) 𝑄𝑢 = 𝑄𝑝 + 𝑄𝑠 Reemplazando los valores tenemos

𝑄𝑢 = 116.55 + 1658.13 𝑄𝑢 = 1774.68 𝐾𝑁 Por lo tanto la carga admisiblesera:

𝑄𝑎𝑑𝑚 = 𝑄𝑎𝑑𝑚 =

𝑄𝑢 𝐹𝑆

1774.68 = 443.67 𝐾𝑁 4