Briaud-Fundaciones bajo Cargas Estaticas (Spanish)

TEXAS A&M UNIVERSITY 

Jean Louis BRIAUD 1 

Deeyvid SAEZ BARRIOS 2 

1. Presidente de ISSMGE, Profesor Titular-Catedrático-Buchanan-, 

Texas A&M University 

2. Estudiante de Doctorado y Asistente de Investigación, Texas A&M 

University 

TEORIA 

PRACTICA 

Abril 2010 

CONTENIDO DE LA PRESENTACION 

1. Diseño bajo Factores de Resistencia y Carga (LRFD). 

2. Determinación de las propiedades del Suelo 

3. Diseño de Fundaciones Superficiales bajo Cargas 

Verticales 

4. Instalación de Pilotes 

5. Diseño de Pilotes bajo Cargas Verticales 

6. Diseño de un Grupo de Pilotes bajo Cargas 

Verticales 

7. Diseño de Pilotes bajo Cargas Horizontales 

8. Casos Especiales (Contracción-Expansión en Suelos, 

Cálculo de Fricción Negativa en Pilotes and 

Socavación) 

9. El papel de los Ensayos de Carga 

10. Conclusiones 

Jean Louis BRIAUD – TEXAS A&M UNIVERSITY 

1 

1

DISEÑO BAJO FACTORES DE RESISTENCIA Y CARGA (LRFD) 

→ DISEÑO BAJO CARGAS DE TRABAJO 

R 

L = FS≈ 2.0 20to 3.0 30 

FS 

→ DISEÑO BAJO FACTORES DE RESISTENCIA Y CARGA(LRFD) 

γ L = ϕ R 

γ=1.0 to 2.0 

φ=0.30 to 0.90 

L= Carga γ = Factor de Carga 

R= Resistencia Φ = Factor de Resistencia 

FS 

= 

γ 

ϕ 



→ VALORES IMPORTANTES DE FACTORES DE CARGA EN INGENIERÍA 

DE FUNDACIONES 

n 

∑ 

γ 

L 

= 

n 

∑ 

i i 

i= 1 i= 

1 

ϕ 

R 

i 

i 

Σγ i L i = 1.25DL + 1.75LL 

Σγ i L i = 1.0DL + 1.0LL 

Σγ i L i = 1.0DL 

Σγ i L i = 1.25DL + γ EQ LL+1.0EQ 

Para Carga Última 

Para Asentamientos en Arenas & 

Asentamiento Inmediato en Arcillas 

Para Asentamiento a Largo 

Plazo en Arcillas 

Para Sismos 


2 

2


→ VALORES IMPORTANTES DE FACTORES RESISTENCIA PARA 

FUNDACIONES 

SUPERFICIALES 

n 

n 

∑ 

γ L 

= 

∑ 

i i 

i = 1 i = 

1 

ϕ R 

Σφ i R= 0.35R Para el enfoque del ángulo de fricción 

--- ARENAS 

Σφ i R= 0.45R Para el ensayo de Penetración Estándar SPT 

Σφ i R= 0.55R 

---ARENAS 

Para el ensayo del Cono de Penetración CPT 

Σφ i R= 0.60R 

---ARENAS 

Para el ensayo de la resistencia i portanteno- 

t 

drenada del suelo---ARCILLAS 

Σφ i R= 0.50R Para el Ensayo del Cono de Penetración 

---ARCILLAS 

Su= Resistencia al corte no drenada del suelo 

i 

i 




PILOTES HINCADOS 

n 

∑ 

γ 

L 

= 

n 

∑ 

i i 

i= 1 i= 

1 

ϕ 

R 

i 

i 

Σφ i R= 0.56R a 0.70R (Verif.) 

Σφ i R= 0.36R a 0.45R (Verif.) 

Para Método αS u --- EN ARCILLAS 

Para el Ensayo SPT ---EN ARENAS 

Σφ i R= 0.44R a 0.55R (Verif.) 

Para el Ensayo CPT---EN ARENAS 

Utilizar 0.85φ (en compresión) Para φ (en levantamiento) 



3 

3



PILOTES PERFORADOS 

n 

∑ 

γ 

L 

= 

n 

∑ 

i i 

i= 1 i= 

1 

ϕ 

R 

i 

i 

Σφ i R= 0.65R 

Σφ i R= 0.55R 

Para el Método αSu ---EN ARCILLAS 

Para el Método 9Su ---EN ARCILLAS 

Σφ i R= 0.65R 

Para el Método βσ ’ V ---EN ARENAS 

Σφ i R= 0.55R 

Para el Método 0.057N ---EN ARENAS 

Utilizar 0.85φ (en compresión) para φ (en levantamiento) 




1. Diseño bajo Factores de Resistencia y Carga (LRFD) 



Verticales 




Verticales 




Socavación) 




4 

4

ESTUDIO DE SUELO– PORQUE ES IMPORTANTE LA 

EXPLORACION DEL SUELO? 

http://www.earth-engineers.com/DSC01903.JPG 


ESTUDIO DE SUELO – ENSAYO DE PENETRACION ESTANDARD (SPT) 

MAYNE, P., CHRISTOPHER, B., & DEJONG, J. (2002). 


5 

5

ESTUDIO DEL SUELO – ENSAYO DE PENETRACION ESTANDARD 

(SPT) 

MAYNE, P., CHRISTOPHER, B., & DEJONG, J. (2002) 

Ventajas 

1) Se puede adquirir una muestra de suelo 

2) Es simple 

3) Es aplicable a varios tipos de suelo 

Desventajas 

1) Perturbación en la muestra de suelo 

2) No es aplicable para arcillas blandas o 

limosas 

3) Pose alta variabilidad 


ESTUDIO DEL SUELO – ENSAYO DEL CONO DE PENETRACION (CPT) 



6 

6

ESTUDIO DEL SUELO – ENSAYO DE PENETRATION DEL CONO (CPT) 


Ventajas 

1) Es rápida y provee un 

perfil continuo del 

suelo a ensayar. 

2) Es aplicable a suelos 

blandos. 

3) Posee una fuerte base 

teórica en su 

interpretación. 

Desventajas 

1) Requiere de cierta 

habilidad por parte 

del operador. 

2) No se puede obtener 

muestra de suelo. 

3) Inadecuado para 

gravas o depósitos de 

rocas. 


ESTUDIO DEL SUELO–-ENSAYO SISMICO-- “PIEZOCONO” 



7 

7

ESTUDIO DEL SUELO – ENSAYO DEL PRESURIMETRO -PMT” 



ESTUDIO DEL SUELO – ENSAYO DEL PRESURIMETRO -PMT” 


Ventajas 

1) Posee un buen fundamento teórico en la 

determinación de los parámetros del suelo. 

2) Aplica para mayores áreas de terreno que el 

resto de las pruebas de campo. 

3) Provee una curva completa de esfuerzo – 

deformación. 

Desventajas 

1) Se requiere de cierto grado de experiencia 

2) El ensayo consume bastante tiempo 

3) El equipo es delicado 


8 

8

LABORATORY TESTS 

1. Clays and Silts: 

• Classification Tests, 

• Undrained Shear Tests, 

• Drained Shear Tests, 

• Consolidation Tests 

2. Sands and Gravels: 

• Classification Tests 






Verticales 




Verticales 




Socavación) 




9 

9

DISEÑO DE FUNDACIONES SUPERFICIALES 

→ COMPORTAMIENTO DE SUELOS ARENOSOS Y ARCILLOSOS BAJO 

CONDICIONES DE CARGA 

EN ARCILLAS 

EN ARENAS 

Q u 

Qu Q FS 

Q 

(Carga) 

Q u 

FS 

Qu 

Q (Carga) 

S < S all 

S > S all 

0.1B 0.1B 

B=Ancho de la fundacion 

S (Asentamiento) 

Carga Controla 

S (Asentamiento) 

Asentamiento Controla 


ECUACION GENERAL DE CAPACIDAD DE SOPORTE (G.B.C.E) 

Q 

γ 1 

D 

γ 1 

D 

D 

f s P p P p 

B 

1 

2 

f s 

γ 

2 

P u 

= S 

ccN 

c 

+ S 

γ 

γ 

2 

BN 

γ 

+ S 

q 

γ 

1 

DN 

LA ECUACION GENERAL DE CAPACIDAD DE CARGA 

RARAS VECES TRABAJA 

q 

S c , S γ , S q = Factores de Corrección (forma, inclinación, excentricidad y cargas inclinadas) 

N c , N γ , N q = Factores de Capacidad de Soporte (son función del ángulo de fricción, φ) 


10 

10

ENSAYO DE CARGA ESTATICA PARA FUNDACIONES SUPERFICIALES 


RESULTADOS DE LA CURVA DE FUERZA - DESPLAZAMIENTO 


11 

11

G.B.C.E vs ECUACION DE RESISTENCIA 

RESISTENCIA 

RESISTENCIA 

PROFUNDIDAD 

PROFUNDIDAD 


LA ECUACION DE RESISTENCIA SIEMPRE ES VALIDA 

EN SUELOS ARENOSOS 

P 

u 

= 

K 

p 

P + γ D 

L 

Para el Ensayo del Presurimetro (PMT) 

Kp=1.0 para fundaciones cuadradas 

P 

u 

= 

K 

c 

q 

c 

+ γ D 

Para el Ensayo del Cono de Penetración (CPT) 

Kc≈ 0.20 para suelos arenosos. 

P 

u( 

kPa) 

= K 

N 

N + γ D 

Para el Ensayo De Penetración Estándar (SPT) 

KN=75 

P l = Presión límite de la prueba PMT. 

N= Número de golpes por pie de penetración, 

determinado del ensayo SPT. 

q c = Resistencia de punta del 

cono. 


12 

12

LA ECUACION DE RESISTENCIA SIEMPRE ES VALIDA 

EN SUELOS ARCILLOSOS 

P 

u 

P 

u 

P 

u 

= 

S 

N 

u 

= K 

p 

= K q 

c 

c 

+ 

γ 

D 

P + γ D 

L 

c 

+ γ D 

Mediante el cálculo de la resistencia al corte no 

drenada del suelo, Su 

N c ≈6.0 para fundaciones cuadradas. 

Para el Ensayo del Presurimetro (PMT) 

K p =1.0 para fundaciones cuadradas 

Para el Ensayo del Cono de Penetración (CPT) 

K c ≈ 0.40 para suelos arcillosos . 

P l = Presión límite de la prueba PMT. 

N= Número de golpes por pie de penetración, 

determinado del ensayo SPT. 

q c = Resistencia de punta del 

cono. 

S u = Resistencia al corte no 

drenada del suelo 


ZONA DE INFLUENCIA EN FUNDACIONES SUPERFICIALES 

B 

Zi 

B 

Zi 

FUNDACIONES 

CUADRADAS 

FUNDACIONES 

CORRIDAS 

FUNDACIONES 

RECTANGULARES 

Z i 

= 2B 

Z i 

= 4B 

Z i 

⎛ 2B 

⎞ 

= ⎜ 4 − ⎟B 

⎝ L ⎠ 


13 

13

INCREMENTO DE ESFUERZO BAJO LA FUNDACION 

(MURTHY, 2002) 

CARTA DE INFLUENCIA DE NEWMARK 



(SOWER, G. 1961 ; MURTHY, 2002) 

MÉTODO DEL BULBO DE PRESIÓN 


14 

14


MÉTODO DE RELACIÓN DE 2:1 

Q 

Fundación Corrida 

Q' 

Δσ 

= 

z + B 

( ) 

Fundación Cuadrada 

Q 

Δσ = 

z + B 

( ) 2 

1 

2 

∆σ (2:1) 

B 

∆σ 

2 

1 

Fundación Rectangular 

Q 

Δσ = 

z + B z + L 

z 

( )( ) 

Fundación Circular 

Δσ 

= 

π 

4Q 

( z + D) 2 

z/2 

B z/2 

Q ’ = Carga por unidad de longitud 

∆σ= distribución real de presión en el suelo 

∆σ (2:1) = presión promedio determinada con 

el método de 2:1 


CALCULO DE ASENTAMIENTO EN FUNDACIONES SUPERFICIALES 

--MÉTODO GENERAL- 

σ' 

σ'+∆σ’ 

σ' 

εb 

εa 

Curva de Esfuerzo-deformación 

calculada l de cualquier prueba 

aplicable 

ε 

H i σ v u o σ' v ∆σ’ ε b ε a ∆H=∆εxH i 

H 1 

Zi 

H 2 

H 3 

H 4 

n 

∑ i = 1 

H T 

= ΔH 

i 


15 

15


--TEORÍA DE CONSOLIDACIÓN- 

eo 

e 

e1 

C 

Cr 

1 

σ vo 

' 

σ p 

' 

σ vo' +∆σ ' 

σ' 

Arcillas Normalmente Consolidadas 

s 

c 

= C 

c 

' 

' 

H 

⎛ 

⎞ 

0 

σ vo 

+ Δσ 

v 

log 

⎜ 

⎟ 

' 

1+ 

e0 

⎝ σ vo 

⎠ 

Arcillas Preconsolidadas 

Si σ ’ vo+Δσ ’ < σ ’ p 

e2 

Cc 

s 

c 

= C 

r 

' 

' 

H ⎛ σ v + Δ 

⎜ 

o 

σ 

0 v 

log 

+ ⎜ 

' 

1 e0 

vo 

⎝ 

σ 

⎞ 

⎟ 

⎟ 

⎠ 

Si σ ’ vo+Δσ ’ > σ ’ p 

1 

⎪⎧ 

' 

⎛ ⎞ 

' 

' 

H σ ⎛ ⎞⎪⎫ 

0 p 

⎨ ⎜ ⎟ 

σ vo 

+ Δσ 

v 

s 

+ 

⎬ 

e 

⎜ 

⎟ 

c 

= Cr 

log Cc 

log 

+ 

' 

' 

1 e0 

⎪⎩ ⎝σ 

v ⎠ ⎝ σ p 

0 ⎠⎪⎭ 

σ ' p= máxima presión experimentada por el suelo en el pasado 



--CONSOLIDACIÓN-ASENTAMIENTO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO- 

t 

= 

T 

v 

H 

C 

v 

2 

dr 

U 

ave 

= 

Δ H 

Δ 

() t 

H max 

H dr =distancia de drenaje mas corta 

U ave = grado de consolidación promedio 

50% 90% Tiempo, t 

H 1 

Zi 

H 2 

H 3 

H 4 

∆H max 

Consolidación, ΔH 


16 

16


--ASENTAMIENTO ELÁSTICO-- 

I 1 − ν 

E 

Q ( ) 

= 

; 

S e 

2 

q 

B 

q = 

Q 

BL 

B 

I=0.88 

E≈100 S u para arcillas 

E≈750 N (SPT) para arenas limpias 

E≈450 N (SPT) para arenas limosas 

FACTORES DE FORMA 

0.5 

⎛ L ⎞ 

I = 0.88⎜ 

⎟ ⎝ B ⎠ 

I=π/4 

B 

B 

B 

L 

D 

VISTA DE PLANTA 



--MÉTODO DE LA CURVA DE ESFUERZO–DESPLAZAMIENTO DEL PMT-- 

PMT 

∆R 

P 

P 

2Ro 

P 

PL 

Esfuerzo Límite 

∆R/Ro 


17 

17



s 

B 

= 

0.24Δ 

R 

R 

O 

P . P 

f 

= f 

L / B 

. f 

e. 

fδ 

. f 

β , d 

Γ 

( e B ) 

f e 

1 − 0.33 / 

f 

f 

= Excentricidad 

( 1 D ) 0 . 1 

B , D 

.8 + / 

= 0 B Proximidad a una Pendiente 

( B L) 

L / B 

0.8 + 0.2 / 

= Forma 

p 

f δ 

= 

( F / ) 2 

−1 

⎡ tan 

⎤ 

h 

F 

1 v 

⎥ ⎦ 

− ⎢ 

⎣ 

90 

Inclinación 





18 

18







19 

19

ANALISIS DE CINCO ZAPATAS EN SUELO ARENOSO 



ENSAYOS DE LABORATORIO 

→ Contenido de Agua & Peso 

Unitario 

→Límites de Atterberg 

→Densidad Relativa 

→Ensayo Tri-axial 

→ Ensayo de Resonancia de 

Columna 

ENSAYOS EN SITIO 

→ Ensayos de “Borehole Shear & 

Cross-Hole Wave” 

→ Ensayo de Penetración del 

“PiezoCone” 

→ Ensayo del Dilatómetro 

→ Ensayo del Presurimetro 

→ Ensayo de “Step Blade” 

→ Ensayo de Penetración Estándar 

&E Ensayo de Penetración del 

Cono. 


20 

20





21 

21


Modelo de“Creep” 

S 

S 

1 

= 

⎛ 

⎜ 

⎝ 

t 

t 

1 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

n 




22 

22



RESULTADOS IMPORTANTES OBTENIDOS 

P u (kPa) = 75 N 

LA ECUACION GENERAL DE CAPACIDAD 

DE SOPORTE NO FUNCIONO EN ESTE 

CASO 

DESAROLLO DEL METODO DE LA 

CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION 

UTILIZANDO EL PRESURIMETRO PMT 


23 

23


Comparación entre de la capacidad de carga calculada y medida a 150 mm de Asentamiento 

Comparación entre la Carga Calculada y Medida a 25 mm de Asentamiento 


EJEMPLO - MONUMENTO DE SAN JACINTO 

Monumento de San Jacinto 

Houston (1936) 

CARGAS: 

•Presión Absoluta= 224 kPa 

•Presión Max (Muerta + Viento) = 273 kPa 

•Excavación= - 83 kPa 

•Presión Neta =141 kPa 

•Presión Neta después de vaciado del 

Mat = 10 kPa 

•Presión de las Terrazas = 34 kPa & 84 kPa 


24 

24

ESTRATIGRAFIA - MONUMENTO DE SAN JACINTO 


PROPIEDADES DEL SUELO 


25 

25

CARACTERISTICAS DE CONSOLIDACION 


DISTRIBUCION DE ESFUERZOS 


26 

26

CARACTERISTICAS DE CONSOLIDACION 


ASENTAMIENTO EFECTIVO 


27 

27

ASENTAMIENTO EFECTIVO 

DESCRIPCION 

CASO 8a (Incluyendo rebote del 

suelo) 

CASO 7a (Sin incluir rebote del 

suelo) 

S(m) 

0.607 060 

0.370 

PREDICCION DE DAWSON 0.187 

ASENTAMIENTO MEDIDO 0.329 






Verticales 




Verticales 




Socavación) 




28 

28

DISENO DE FUNDACIONES PROFUNDAS-TIPOS DE PILOTES 

PILOTES PERFORADOS 

→ Concreto (perforación en 

seco o húmeda “mud”), de 

madera o acero. 

→ Se utiliza en suelos duros 

o cuando se tienen 

grandes cargas. 

→ Dímetros Nominales entre 

0.40 a 4.0 m. 

→ Longitudes típicas entre 3 

ma45m. 

PILOTES A CAPACIDAD DE 

PUNTA 

PILOTES HINCADOS 

→ Pilotes de madera, 

concreto o acero. 

→ Se utilizan en suelos 

blandos. 

→ Diámetros Nominales 

entre 0.30 a 3.0 m. 

→ Longitudes típicas entre 

3.0 m a 60 m. 

PILOTES A FRICCION 


ANALISIS DE PILOTES HINCADOS 

N (bpf) 

W 

W 

“Set-Up” 

W 

I- 

IIs 

ΣN (bpf) 

III- 

FINAL DEL HINCADO 

DEL PILOTE 

s 


29 

29

INSTALACION DE PILOTES PERFORADOS 

http://www.coastalcaisson.com 

http://www.vibropile.com.au 

PERFORACION EN 

SECO 

PERFORACION 

HUMEDA 

UTILIZANDO UNA 

CAMISA DE ACERO 


PERFORACION EN SECO- INSTALACION DE PILOTES 

PERFORADOS 

http://www.moretrench.com/~moretren/cmsAdmin/uploads/thumb2/Drilled_Shafts_001.jpg 


30 

30

PERFORACION HUMEDA- INSTALACION DE PILOTES 

PERFORADOS 

http://www.kbtech.com/images/photos/Anderson%2022%20Cobble%20on%20Auger%20Pilot.jpg 


INSTALACION DE PILOTES PERFORADOS UTILIZAND UNA 

CAMISA DE ACERO 

http://www.agrafoundations.ca/images/large/3.0-Bored-Piles/Thumb-2.jpg 


31 

31

ENSAYOS NO- DESTRUCTIVOS PARA PILOTES PERFORADOS 

BULBO DE CONCRETO, CAPA DURA≈ EXTREMO FIJO 

WAK 

V 

A 

at A 

tiempo 

L 

COMP. 

COMP. 

F 

t 

= 

2L 

c 

at A 

tiempo 

2L 

t = 

c 


ENSAYOS NO- DESTRUCTIVOS PARA PILOTES PERFORADOS 

ESTRICCION, CAPA DEBIL≈ EXTREMO LIBRE 

WAK 

V 

A 

at A 

tiempo 

L 

COMP. 

TENS. 

F 

t 

= 

2L 

c 

at A 

tiempo 

t = 

2 L 

c 


32 

32

HINCADO DE PILOTES 

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www2.dot.ca.gov/hq/esc/geotech/projects/t 


ANALISIS DEL HINCADO DE PILOTES 

W 

h 

R 

UD 

= 

eWh 

300 

N 

( mm 

+ 

) 

c 

2 

Carga, Q 

s t 

s t 

L 

R 

s b 

Asentamiento, s 


33 

33

ANALISIS DEL HINCADO DE PILOTES 

RUD 

Energía 

Total 

Energía 

Elástica 

RUD 

R = 

RUD 

UD max 

eWh 

( mm ) 

2.5 

R 

UD 

= 

s c 

eWh 

( mm ) 

300 + 

c 

N 2 

S 

75 

e=eficiencia de la máquina 

N p 

W= peso del martillo 

h= altura de caída del martillo 

N p = número de golpes por pie 

C= compresión elástica 

RUD= resistencia ultima del pilote terminada el hincado 


ANALISIS DE LA ECUACION DE ONDA 

WAK 

D 

2 

2 

∂ U π D ρ ∂ U 

− R = 

2 

2 

∂ z AE E ∂ t 

E 

c = Velocidad de Onda 

ρ 

ρ=densidad del pilote 

E=módulo elástico 

A=area de la sesión transversal del pilote 

RUD= resistencia última del pilote al final del 

hincado 

L 

RUD 

Np 


34 

34

ANALISIS DE LA ECUACION DE ONDA 

WAK 

WAK 

D 

D 

L 

+ 

- 

Suelo Blando 

L 

+ 

+ 

Suelo Firme 


L 

ANALIZADOR DE HINCA DE PILOTES 

W 

R 

h 

s t 

Medidores de 

deformación y 

aceleración 

• Software: CAPWAP 

• Proceso de Hincado 

•Capacidad del Pilote 

•IntegridadI d dl del pilote 

•Esfuerzo a lo largo del pilote 

DEFORMACION 

s b 

tiempo 

ACELERACION 


35 

35





Verticales 




Verticales 




Socavación) 




CAPACIDAD DE SOPORTE ULTIMA DE UN PILOTE 

Q u 

Q u 

Q = Q + 

u 

fu 

Q 

pu 

Cargas de 

Trabajo 

Q = 

f 

A 

+ 

u 

u 

s 

p 

u 

A 

p 

L f u Qfu 

Carga 

Última 

f u = Resistencia Última de Fricción 

Superficial (kPa) 

A s = Área Superficial del Pilote 

p u = Esfuerzo Último en la Punta del 

Pilote (kPa) 

A p = Área Transversal en la Punta del 

Pilote. 

p u Q pu 


36 

36

CAPACIDAD ULTIMA DE PUNTA PARA PILOTES HINCADOS 

q 

max 

= 9 S u 

' 

q max 

= σ vo N q 

( kPa) 1000( N ) 0. 5 

A Corto y Largo Plazo 

Para Arcillas-A Corto Plazo. 

Para Arcillas –A Largo Plazo 

(Nq del API) 

q 

max 

= Para Arenas (A Corto y Largo Plazo) 

q 

max 

= σ 

' 

vo 

N q 

Para Arenas-A Corto y Largo Plazo 

(Nq del API) 

Existen Otros Métodos basados en el Ensayo del Presurimetro y 

en el Ensayo de Penetración del Cono 

Frank, R. (1997), Calcul des Fondations Superficielles et Profondes, Presses de 

L’Ecole Nationale des Ponts et Chaussees, pp141 


RESISTENCIA ULTIMA DE FRICCION PARA PILOTES 

HINCADO EN SUELOS ARCILLOSOS 

f 

u max 

S u 

A Corto y Largo Plazo 

= α 

fu 

max 

= 

βσ 

' 

v 


37 

37

RESISTENCIA ULTIMA DE FRICCION PARA PILOTES 

HINCADOs EN SUELOS ARENOSOS 

Pilotes en Arena 

max 

( kPa ) 5( N ) 0. 7 

f u 

= 

A corto y Largo Plazo 

N=SPT número de golpes 

Utilizar 

f umax =0.75f umax (Hincado) 

para pilotes perforados 

f 

u max 

= 

βσ 

' 

v 


CAPACIDAD DE SOPORTE ULTIMA DE UN PILOTE 

PERFORADO 

Método de Reese & O’Neil 

Para Suelos Arcillosos: 

f 

u = 

0.55 

Su 

S 

u 

≤ 

275 

KPa 

N c 

Ciment. Cuadrada 

Ciment. Corrida 

P 

u 

= N 

c 

S 

u 

⎡ ⎛ L ⎞ ⎤ 

; N 6 ⎢1 

0 .2 

⎜ 

⎟ 

c 

= + 

⎥ ≤ 9 

⎣ ⎝ B 

b ⎠ ⎦ 

Para Suelos Arenosos: 

f = βσ = − 

z ft 

u 

0.5 

' 

v 

; β 

1.5 0.135( ( )) ; 

0.25 ≤ β ≤1.2; f ≤ 200 kPa 

u 

D/B 

P u(kPa) =57 N SPT for 0≤ N SPT ≤75 golpes por pie 

P u = 4300 kPa for N SPT ≥ 75 golpes por pie 


38 

38

PARA MAYOR INFORMACION REFERENTE A FRICCION NEGATIVA EN 

PILOTES REFIERASE A: 

Software Gratis: PILNEG 

http://ceprofs.tamu.edu/briaud/ 

tamu edu/briaud/ 

Briaud J.-L., Tucker L.M., 1998, “Design guidelines for 

downdrag on uncoated and bitumen coated piles”, NCHRP 

Report 393, National Academy of Sciences. 


PROFUNDIDAD CRITICA DE UN PILOTE 

Qu 

Q u 

L1 f u 

Dc=4B 

Estrato 1 

4B Estrato 2 

p u 

CARTA DE SKEMPTON 

N c 

Ciment. Cuadrada 

9.0 

Ciment. Corrida 

7.0 

B 

4.0 

D/B 


39 

39

CALCULO DE ASENTAMIENTO EN PILOTES 

Q top 

PROCEDIMIENTO GENERAL 

Stop 

S 

S 

top 

= 

base 

+ 

Pave 

L 

AE 

L 

fu 

P = 

ave 

0 .6 Q 

top 

(? 

) 

q 

Sbase 

( 1 − υ ) 

2 

s base 

= I 

p 

B 

E 


CALCULO DE ASENTAMIENTO EN PILOTES 

L1 

Q top 

f1 

P = q A + 

1 1 p 

2 

1 

A s 1 

wT 

f 

f1 

1 

f 

w 

w w + 

2 

= 

1 

PL 

AE 

P3 

Q top 

Q 

w3 

f2 

L2 

f2 

w 

P2 

L3 

f3 

w2 

f1 

q 

P1 

q 

w1 

w 

w 

q1 


40 

40





Verticales 




Verticales 




Socavación) 




CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA DE UN GRUPO DE PILOTES 

Q upilote 

Q ugrupo 

L 

L 

Zona de Influencia 

Q 

ugrupo 

= enQ upilote 

e=factor global de eficiencia≈1.0 


41 

41

BLOQUE DE FALLA DE UN GRUPO DE PILOTES EN SUELOS 

ARCILLOSOS 

Q ugrupo 

D 

B 

L 

( B + L ) D N S BL 

Q 

ubloque 

= 2 S 

u 

+ 

( nQ Q ) 

Q = min , 

ugrupo 

upilote 

ubloque 

c 

u 


ANALISIS DE TRANSFERENCIA DE CARGA PARA UN GRUPO DE 

PILOTES 

Q ugrupo 

Q ugrupo 

2/3L L 

L 

Estrato Firme 

Transferir la Carga a 2/3 L si el 

estrato de suelo es uniforme 

(Pilotes a Fricción) 

Transferir la carga a la base del grupo 

de pilotes si el estrato es firme 

(Pilotes a Capacidad de Punta) 


42 

42

CASO HISTORICO – HOSPITAL DE NEW ORLEANS 

1500 MN 

•10000 Pilotes de madera 

•0.3 m de diámetro en promedio 

•16 Niveles 

•15 m de Longitud 

• Estrato superficial es arcilla suave 

•2-m de espesor de arena densa a 14.5 m 

H=14.5 m 

H=2 m 

H 1 

Su=20 kPa 

Arena 

Ensayo de Carga Estática 

CARGA 

H 2 

Su=30 kPa 

H=83.5, 

H 3 

L 

H 4 

H 5 


CASO HISTORICO – HOSPITAL DE NEW ORLEANS 

1500 MN 

Peso del Hospital =1500 MN 

R u para un Pilote= 300 kN 

10000 x R u =3000 MN ----FS=2.0 ok. 

Capacidad dÚltima del Bloque de Pilotes= 1200 MN 

(PROBLEMA) 

H=14.5 m 

H=2 m 

H 1 

∆H total = 0.50 m 

H i σ v ∆σ U o ∆σ’ ε b ε a ∆H=∆εxH i 

H 2 

H=83.5 

, 

H 3 

H 4 

H 5 

43 

43





Verticales 




Verticales 




Socavación) 




DISEÑO DE PILOTES BAJO CARGAS HORIZONTALES 


44 

44





45 

45




CARGA HORIZONTAL ULTIMA 

H 

ou 

= 

3 

4 

p 

l 

BD 

v 

⎛ π ⎞ 

D 

v 

= ⎜ ⎟ l 

o 

for L > 3l 

⎝ 4 ⎠ 

L 

D 

v 

= for L < l o 

3 

1 / 4 

⎛ 4 EI ⎞ 

l o 

= ⎜ ⎟ 

⎝ K ⎠ 

o 

P l= presión limite de la prueba PMT 

B= ancho proyectado del pilote 

E= módulo del material del pilote 

I= momento de inercia 

K=2.3 Eo 

L=Longitud Longitud del pilote 

Dv=(π/lo)conI o =(4EI/K) 1/4 para l>3lo 

Dv=L/3 para l


CABEZAL FIJO 

M 

y o 

H ou 

CABEZAL LIBRE 

M 

y o 

H ou 

' 

y o 

≠ 0 

L 

y' o =0 

L 

L =longitud del pilotes 

H ou =carga horizontal última 

M =momento en el extremo del pilote 

y o =desplazamiento horizontal el la parte 

superior del pilote 

y' o =deflexión en la parte superior del pilote 



yo 

DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL @Hou/3 

CASO GENERAL 

2 H 2 M 

= l Largo y Flexible 

o 

o 

y o 

+ 

for 

L 

> 

o 

l 

o 

K l 

o 

k 

3 

2 

− 2 

( 2H 

L + 3M 

) 

for 

o 

y 

o 

= < 

2 

KL 

l 

l 

o 

Corto y Rigido 

K = 2 . 3 E o 

P l = presión límite del ensayo PMT 




K=2.3 Eo 

L=longitud del pilote 

Dv=(π/lo)yI o =(4EI/K) 1/4 para l>3lo 

Dv=L/3 para l


yo 


CABEZAL LIBRE 

2 H 

= l 

o Largo y Flexible 

o 

y o 

= 

for 

L 

> 

l 

o 

K 

3 

4 H 

LK 

o 

y 

o 

= − for L < 

l 

o 


K = 2 . 3 E 

o 

P l =presión limiteit dl del ensayo PMT 




M= momento en el extremo superior 


Hou=carga horizontal última 

lo =longitud de transferencia 

Ho=carga horizontal aplicada 




yo 

CABEZAL FIJO 

H 

= Largo y Flexible 

o 

y o 

= 

for 

L 

> 

lo 

loK 

3 

H 

KL 

o 

y 

o 

= − 

< 

2 

K = 2 . 3 E o 

for 

l 

l 

o 


P l =presión limiteit dl del ensayo PMT 




M= momento en el extremo superior 


Hou=carga horizontal última 

lo =longitud de transferencia 

Ho=carga horizontal aplicada 


48 

48



CARGA LATERAL A LARGO PLAZO 

H 

H 

ou 

ou 

() t 

( t ) 

o 

= 

⎛ 

⎜ 

⎝ 

t 

t 

o 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

− n 

y 

y 

o 

o 

() t 

( t ) 

o 

= 

⎛ 

⎜ 

⎝ 

t 

t 

o 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

n 

n=0.01 to 0.03 en arenas 

n=0.02 to 0.08 en arcillas 

Hou= carga horizontal última al tiempo t 

Hou= carga horizontal última al tiempo to 

yo = deflexión lateral al tiempo t 

yo = deflexión lateral al tiempo to 


49 

49

VALORES DE “n” DEL ENSAYO DEL PRESURIMETRO 

Δ R 

Δ 

R 

() t ⎛ t 

= 

( t ) ⎜ 

o t 

o 

⎝ 

⎞ 

⎟ ⎠ 

− n 

n 

= 

− 

⎛ 

log 

⎜ 

⎝ 

log 

Δ R 

Δ R 

⎛ 

t 

⎜ 

⎝ t 

o 

( t ) 

( t ) 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

o 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

n=0.01 to 0.03 en arenas 

n=0.02 to 0.08 en arcillas 

∆R= cambio en el radio de cavidad al tiempo t. 

∆R= cambio en el radio de la cavidad al tiempo to 


VALORES DE “n” DEL ENSAYO DEL PRESURIMETRO 


50 

50

CARGA LATERALES CICLICAS 

y 

N 

= y 

1 

a promedia 0.1 para arcillas (en una y dos direcciones) 

a promedia 0.08 para arenas bajo cargas en una dirección 

a promedia 0 para arenas bajo cargas en dos direcciones 

N 

a 

Ho 

CARGA CICLICA EN 

UNA DIRECCION 

Ho 

CARGA CICLICA EN 

DOS DIRECCIONES 

y 

y 


VALORES DE “a” DEL ENSAYO DEL PRESURIMETRO 

⎛ Δ R 

Δ R 

N 

N 

a 

log 

= N 

⎜ 

R 

1 

Δ 

R 1 a = 

⎝ 

log ( N ) 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

EL ENSAYO PMT SOLO ES APLICABLE PARA 

CARGAS CICLICAS EN UNA DIRECCION 


51 

51

ENSAYO DEL PRESURIMETRO 


ENSAYO DEL PRESURIMETRO 


52 

52

CARGA LATERAL EN LA CERCANIA DE UNA TRINCHERA 


CARGA LATERAL EN LA CERCANIA DE UNA TRINCHERA 

H 

= λ 

trench 

H no trench 

λ 


53 

53

TRABAJOS FUTUROS EN MUROS DE RETENCION 


COEFICIENTE DE PRESION DE TIERRA VS 

MOVEMENTO/ALTURA 


54 

54

DISEÑO DE UN GRUPO DE PILOTES BAJO CARGAS 

HORIZONTALES 

COMPORTAMIENTO DE CABEZA L FIJO 

Hou 

Hou 

L 

L 

H 

ou 

n= número pilotes 

e=factor de eficiencia 

= enH 

( group) ou( single) 


EFICIENCIA DE GRUPO PARA UN GRUPO DE PILOTES 

CARGADOS LATERALMENTE 

4 DIAMETROS DE PENETRACION Y 0.5- DIAMETROS DE ESPACIAMIENTO 

Dirección de la Carga 

0.33 0.31 

0.36 

Fracción de la Carga 


55 

55

EFICIENCIA DE GRUPO PARA PILOTES CARGADOS 

LATERALMENTE 

8 DIAMETROS DE PENETRACION Y 0.5 DIAMETEROS DE ESPACIAMIENTO 

0.20 0.18 0.14 0.20 0.28 


0.21 0.17 0.17 0.18 0.26 


0.19 0.19 0.19 0.19 0.24 






Verticales 




Verticales 




Socavación) 




56 

56

FUNDACIONES SOBRE SUELOS SUJETOS A EXPANSION Y 

CONTRACCION 

Movimiento del Suelo 

Contracción-Expansión del Suelo 

Perfil de Contenido de Agua 

h= zona activa 

∆w 

ε = 

Δ H 

H 

i 

i 

= 

f 

Δ w 

E 

wi 

i 

= 

0 .33 Δ w 

γ 

w 

γ 

d 

i 



CONTRACCION 

Suelo sujeto a contracción y 

expansión 

Contracción Expansión 

Q u 

Q u 

LOAD 

h= zona activa 

L 

Q u 

Expansión L = f π D ( L − h ) 

Contracción 

L 

LOAD 

L 

LOAD 

= 

LOAD 

= 

u 

f π Dh 

f π D ( L − h ) + p 

u 

u 

u 

π D 

4 

2 

Q p 


57 

57


CONTRACCION 

LOSA RIGIDA SOBRE PILOTES 

LOSA ESRUCTURAL ELEVADA SOBRE PILOTES 



CONTRACCION 

LOSA POSTENSADA SOBRE SUELO 

LOSA RIGIDA SOBRE SUELO 


58 

58

FRICCION NEGATIVA EN PILOTES 


COMPORTAMIENTO DE PUNTA DEL PILOTE 


59 

59

COMPORTAMIENTO DE PUNTA DEL PILOTE 

π 

ω 

punch 

= −v 

4 

2 

(1 ) 

QD 

p 

AE 

s 

ω punch = mov. de la punta del pilote 

ν = relación de Poisson 

Q p = resistencia de punta 

A= área de la punta del pilote. 

D= diámetro de la punta del pilote 

E s = modulo del suelo Para Arcillas = E s = 100 S u = E PMT 

Para Arenas=E s (kPa) = 750 N = 2 E PMT 


EJEMPLO DE FRICCION NEGATIVA EN PILOTES 

Capacidad Última del 

Pilote 

Q u = 706 + 1000 

Q u = 1706 kN 


60 

60

EJEMPLO DE FRICCION NEGATIVA EN PILOTES 


FRICCION NEGATIVA EN UN GRUPO DE PILOTES NO 

REVESTIDOS 

Q fn(single) 

Q fn(grupo) 

L 

L 

s s s 

Pilotes de Esquina 

Pilotes en los lados 

Pilotes Internos 

Q 

Q 

Q 

fn 

fn 

fn 

= 0 .5Q 

( grupo ) fn ( sin gle ) 

= 0 .40 Q 

( side ) fn ( sin gle ) 

int 

= 0. 15 

Q 

( ernal ) fn ( sin gle ) 

s 

for 

d 

= 2.5 


61 

61

TIPOS DE SOCAVACION 

C L 

y s(Abut) Applies 

Probable Flood Level 

y s(Cont) Applies 

y s(Abut) 

y s(pier) 

y s(Cont) 

Normal Water Level 

Where, y s(Abut) is Abutment Scour Depth 

y s(Cont) is Contraction Scour Depth 

y s(pier) is Pier Scour Depth 


SOCAVACION MAXIMA EN LA PILA (Oh, 2009) 

y 

a ' 

s( Pier) 

Donde, 

( ) 0.7 

= 2.2⋅K ⋅K ⋅K ⋅K ⋅ 2.6⋅Fr −Fr 

w 1 L sp ( pier) c( pier) 

0.33 

⎧ ⎛ y1⎞ 

y1 

⎪0.89 , for < 1.43 

Kw 

= ⎜ ⎟ 

⎨ ⎝a' 

⎠ a' 

⎪ 

⎩1.0 , else 

⎧1.0 , for θ > 30° 

K1 

= ⎨ 

⎩ Value in following Table , else 

= 1.0, for whole range of L/ 

a 

KL 

−0.91 

⎧ ⎛ S ⎞ 

S 

⎪2.9 , for < 3.42 

K 

sp 

= ⎜ ⎟ 

⎨ ⎝a' 

⎠ 

a' 

⎪ 

⎩1.0 10 , else 

Shape of pier nose 

K 1 

Shape of pier nose 

Square nose 1.1 Circular cylinder 1.0 

Round nose 1.0 Sharp nose 0.9 

K 1 


62 

62

MODOS DE FALLA OBSERVADOS EN PUENTES DEBIDO A SOCAVACIÓN 

(Basado en los archivos de foto del Dr. Briaud) 

Caso 1 – Socavación Profunda 

26% Frecuencia Observada 

Caso 2 – Asentamiento De la Pila 


Case 3 – Pérdida de la Superestructura 


Case 4 – Pérdida de la Pila 





Case 1 – Socavación Profunda 

26% Frecuencia observada 

126 


63 

63



Cortesía de la Universidad de Kentucky at Louisville 





64 

64



Caso 2 – Asentamiento de la Pila 

32% Frecuencia observada 

129 





65 

65







66 

66






Caso 3 – Pérdida de la Super-estructura 


134 


67 

67






Hatchie River Bridge, Tennessee 


68 

68






Caso 4 – Pérdida de la Pila 


138 


69 

69







70 

70







71 

71







72 

72



Esta distancia debería de ser 

mayor para reducir el riesgo de 

colapso 

145 


LA IMPORTANCIA DE LA INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA 

ESTRUCTURA 

Y 

GEOTECNIA 

Q u 

Q 

k 

1 

S 


73 

73





Verticales 




Verticales 




Socavación) 




EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO 

→Los Ensayos de laboratorio generan el problema de 

perturbación de la muestra. Sin embargo, su aplicación es de 

sumo valor para el correcto entendimiento de algunas 

propiedades que no pueden ser determinadas con los ensayos 

de campo. 


74 

74

EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CAMPO 


→Los ensayos en sitio proporcionan una buena estimación de las 

propiedades del suelo ya que reducen el problema de 

perturbación de la muestra. 

→Su aplicación depende de la magnitud e importancia del proyecto 


EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CARGA: “SONIC INTEGRITY TEST” 

http://images.google.com/imgres?imgurl=http:// 

→ “SONIC-INTEGRITY”: es un ensayo en sitio que ayuda a 

determinar potenciales problemas en pilotes 

perforados. 


75 

75

EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CARGA: ENSAYO DE CARGA 

ESTATICA PARA PILOTES 

RX 

CARGA 

RX 

Gato Hidráulico y 

medidores 

Qu 

Qu 

Q(Carga) 

0.1B 

L 

AE 

L 

Qu Qu 

ARCILLA ARENA 

Pilotes de 

Reacción 

S(Asentamiento) 

S e 

= 0 . 1B 

+ 

QL 

AE 


EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CARGA: ENSAYO DE CARGA 

ESTATICA PARA PILOTES 

http://www.earth-engineers.com/Pile%20Load%20Test%20%281%29.jpg 

→ Este ensayo provee la curva de Fuerza–Desplazamiento de 

un pilote instalado. A partir de esta, se puede estimar la 

resistencia última del pilote. 


76 

76

ENSAYO DE CARGA ESTATICA PARA FUNDACIONES 

SUPERFICIALES 

(Ensayo de Carga Estática-Texas A&M University ) 


EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CARGA: “STATNAMIC TEST” 

www.statnamiceurope.com/ 

→ “The Statnamic” es otro ensayo en sitio que provee la curva 

de carga-desplazamiento de un pilote instalado. 


77 

77

“STATNAMIC TEST” PARA PILOTES 

BANG 

GRAN MASA 

Explosión 

LASER 

Q(Carga) 

L 

s top 

Medidor de Carga 

Calibrado 

S(Asentamiento) 

S base 


EL PAPEL DE LOS ENSAYOS DE CARGA: EL ENSAYO DE LA 

CELDA DE OSTERBERG 

Medidores 

HC 

FROM: HTTP://WWW.LOADTEST.COM 

INSTALACION DE LA CELDA DE OSTERBERG 

L 

Área de 

Prueba 

Control 

Hidráulico 

Platos de Acero 

Celda de medición de 

carga 

Área de Reacción 


78 

78





Verticales 




Verticales 




Socavación) 




CONCLUSIONES 

Ingeniería de fundaciones requiere: 

→ Un buen entendimiento de las 

condiciones de campo incluyendo la 

Geología . 

→ Uso apropiado de las teorías de 

diseño. 

→ Diseños seguros 

→ Buena experiencia y juicio ingenieril. 

→ especificaciones apropiadas 

→ Control de calidad durante la 

construcción. 


79 

79

PARA MAYOR INFORMACION, CONSULTE: 

BRIAUD, J.L., “SALLOP: Simple Approach for Lateral Loads 

on Piles,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental 

Engineering, Vol. 123, No. 10, pp. 958-964, ASCE, New 

York, October 1997. 

BRIAUD, J.L., The Pressuremeter, A. A. Balkema, Rotterdam, 

Netherlands, 1992. 

ASSHTO LRFD (Load Resistance Factor Design). 

BRIAUD J.-L., GIBBENS R., “Behavior of Five Spread 

Footings in Sand,” Journal of Geotechnical and 

Geoenvironmental Engineering, Vol. 125, No.9, pp. 787-797, 

September 1999, ASCE, Reston, Virginia. 


80 

80

Briaud-Fundaciones bajo Cargas Estaticas (Spanish)

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?