Calculo de Pilotes de Hormigón Armado PDF

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Calculo de pilotes de hormigón armado por punta y por rozamiento, calculo de cabezal y armadura. NORMA CIRSOC - ESTRUCTURAS III - UNIDAD 4...

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ESTRUCTURAS III · CÁTEDRA GLORIA DIEZ

FUNDACIONES DE TABIQUES Y PÓRTICOS: PILOTES CON CABEZAL CON CARGA GRAVITACIONAL Y MOMENTO FLECTOR TRABAJO PRÁCTICO Nº 5b

GRUPO 5

CÁLCULO DE LA FUNDACIÓN DEL T1 MEDIDANTE PILOTES

DATOS -

Del suelo:

Del estudio de suelo realizado, surge la necesidad de realizar una fundación indirecta mediante pilotes. Del mismo se obtiene: -

Del nivel 0,00 hasta -5,00m de profundidad: material de relleno (suelo no consolidado, sin capacidad de carga) A partir de -20,00m de profundidad: 2

σ adm t =30 Kg /cm

σf (resistenciapor fricción delterreno )=4,5t /m 2 -

Del tabique:

e e prom L hPB hf Ng1 º Nq1 º Mv % d σp σ σ σ σ

Espesor a nivel de fundación Espesor promedio Largo del tabique Altura de PB Profundidad de la fundación Carga sin sobrecarga T1 en primer piso

0,45m 0,20m 15,0m 4,20 m 5,00 m 826,74 t

Carga con sobrecarga T1 en primer piso

961,74 t

Momento volcador total en -5,00m para sismo Coeficiente de distribución de T1 Diámetro de pilote Profundidad de fundación Tensión de punzonado Tensión admisible terreno a -5,00m Tensión admisible terreno a -20,00m Tensión adm. Fricción terreno e/ 0 y -5m Tensión adm. Fricción terreno e/ -5m y -20m

9525,57 tm 0,41297 0,45 m -20,00 m 8 Kg/ cm 2 2 Kg/ cm 2 30 Kg/ cm 2 0 Kg/ cm 2 0,45 Kg/ 2 cm

CÁLCULODE M Y N A NIVEL DE FUNDACIÓN -

Momento T1 MT1 = Mvtotal . % T1 MT1 = 9525,57tm . 0,41297

1

MT1 = 3933,77tm

Para calcular la carga Ng y Nqa nivel de fundaciones, se adicionan a dichas cargas calculadas a nivel del primer piso, el peso propio del tabique desde ese nivel hasta la fundación.

-

Carga normal en el T1 Ng total T1 = Pp tabique de 1º piso hasta fundaciones + Ng1º Pp tabique =

e prom

. L . (hPB + hf) . ϒHºAº

Ng total T1 = (0,2m . 15m . (4,2m + 5m) . 2,4t/ m 3 ) + 826,74 t Ng total T1 = 66,24 t + 826,74 t Ng total T1 = 892,98 t

Nq total T1 = Pp tabique de 1º piso hasta fundaciones + Nq1º Pp tabique =

e prom

. L .(hPB + hf) . ϒ HºAº

Nq total T1 = (0,2m . 15m . (4,2m + 5m) .2,4t/ m 3 ) + 961,74 t Nq total T1 = 66,24 t + 961,74 t Nq total T1 = 1027,95 t

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE DE CADA PILOTE La capacidad portante de cada pilote surge de la suma de la capacidad portante por punta y la capacidad portante por fuste o fricción. -

Capacidad portante por punta Cpp: Sección del pilote . σ adm t 2

Cpp=π .r . σ adm t

2

( )

2

Cpp=π .

-

0,45 .300 t /m 2 2

Cpp=47,71 t Capacidad portante por fricción Cpf: Sección del fuste . σf

Superficie del fuste: perímetro pilote . longitud efectiva del pilote Longitud efectiva del pilote: hp = profundidad de fundación – suelo no consolidado

Cpf =π .d . hp . σf Cpf =π .0,45 m .( 20 m−5 m ) . 4,5 t /m

2

Cpf =95,42 t

-

Capacidad portante total Cpt =Cpp + Cpf Cpt=47,71t +95,42 t

Cpt =143,13 t

CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE PILOTES A UTILIZAR Se considerará que los pilotes se van a disponer en dos grupos ubicados en las cabezas del tabique. Por lo tanto, la carga normal N se va a dividir en 2, es decir 50% a cada extremo del tabique. Del mismo modo, el momento M se descompondrá en un par compuesto por dos fuerzas paralelas y de sentido contrario que actúan en los dos extremos del tabique, separadas por el largo del mismo.

3

La carga actuante (Qt) en cada cabeza del tabique será: Tabique descargado Qtg = Qtg =

Tabique cargado

NgT 1 2

Qtq =

892,98t 2

Qtq =

Qtg = 446,49t

NqT 1 2 1027,95 t 2

Qtq = 513,97t

Descomposición del momento Qm= Qm=

MT 1 L

3933,77 tm 15 m

Qm= 262,25t Carga total en la cabeza del tabique descargado

Carga total en la cabeza del tabique cargado

Qt desc =Qtg + Qm

Qt carg =Qtq + Qm

Qt desc =446,49 t ± 262,25t

Qt carg =¿ 513,97t ± 262,25t

Qt desc = +708,74 t −184,24 t

-

Qt carg = +776,22t −251,72 t

Cantidad de pilotes n

Se calcula dividiendo la carga a tomar por la capacidad de carga de cada pilote, adoptando como mínimo 2 pilotes en cada cabeza de tabique. Se toma el caso más desfavorable, es decir, con tabique cargado, y luego se verifica la capacidad de carga de tracción con el mayor valor negativo. 4

n=

-

Qt carg Cpt

= 776,22 t 143,13 t

=

5,42→ 6 pilotes

Carga real máxima en cada pilote Qt =

Qt carg n

776,22 t = 129,37t 6

=

- Verificación de la carga negativa (tracción) La carga negativa indica que hay tracción en el extremo del cabezal de pilotes, es decir, que se está levantando por efecto del momento volcador que está tomando el tabique en cuestión. Dicha carga deberá ser absorbida por la capacidad portante de los pilotes a fricción exclusivamente.

Cpf =

95,42 t

n=6 Qt carg =−251,72 t

Cpf . n =

572 ,52 t > 251,72t

Por lo tanto, verifica ampliamente.

CÁLCULO DEL CABEZAL -

Ancho del cabezal

El ancho del cabezal será tal que permita tomar todos los pilotes que se dispongan con la separación mínima que establece el reglamento de 2,5 veces el Ø del pilote. En ese caso, se dispondrán dos filas de tres pilotes cada una y se deberá cumplir: D ≥ 2,5 .d D = 2,5 . 0,45m D = 1,125m 5

A la separación entre pilotes se le deberá adicionar como mínimo el ancho de dos medios pilotes y así obtener el ancho del cabezal: Ancho cabezal=D+2 .

d 2

Ancho cabezal =1,125 m+0,45 m Ancho cabezal =1,575 m Se adopta 1,6m

-

Alto del cabezal

Para que al cabezal se lo pueda considerar rígido para el cálculo de la armadura, debe cumplirse según reglamento que:

d 0≥

d 0=

a 1,5

0,34 m 1,5

d 0=0,23 m

d 0=

d 0=

D 2

1,125 m 2

d 0=0,56 m

a=

a=

D−e 2

1,125 m−0,45 m 2 a=0,34 m

Se adopta: d0 = 0,60m h = d0 – recubrimiento h = 0,60m – 0,05m h = 0,55m 6

-

Verificación al punzonado

Se deberá verificar tanto el punzonado del tabique como el de los pilotes sobre el cabezal. Se tomará una sección del cabezal comprendida entre pilotes y afectada con la carga máxima que deban tomar dicho par de pilotes. -

Verificación al punzonado del tabique sobre cabezal τp=

2 Qt Apt

Donde: Qt = 129,37t Apt: Área de punzonado del tabique Apt = (2e + 2D) . d0 Apt = (2 . 0,45m + 2 . 1,125m) . 0,60m Apt = 1,89 m 2 τp=

2 . 129,37 t 1,89m 2

τp=136,89t /m

2

≥ 80 t /m2

No verifica -

Verificación al punzonado del pilote sobre cabezal τp=

Qt App

Donde: Qt = 129,37t App: Área de punzonado del pilote App = (π . d) . d0 App = (π . 0,45m) . 0,60m App = 0,85 m 2 τp=

129,37 t 0,85 m 2

τp=152, 2 t /m

2

≥ 80 t /m2

No verifica 7

Al no verificar el punzonado se deberá redimensionar la altura del cabezal con el esfuerzo más desfavorable. -

Cálculo del d0 necesario d 0 nec=

d 0 nec=

Qt perímetro . τp

129,37t π . 0,45 m. 80 t /m2

d0 nec = 1,14m

Se adopta: d0 = 1,15m

-

h = d0 – recubrimiento h = 1,15m – 0,05m h = 1,1m Cálculo de la armadura

Para el cálculo de la armadura transversal se utilizará el método de las bielas. Para ello, se tomará una sección del cabezal comprendida entre pilotes y afectada con la carga máxima que deben tomar dicho par de pilotes. La fuerza N, que afecta la sección considerada, se descompone en dos fuerzas de compresión inclinadas en dirección de cada pilote. Dichas fuerzas dan origen a la fuerza de tracción H que deberá ser absorbida por la armadura. Ésta deberá terminar en sus extremos con ganchos. Se deberá colocar armadura de repartición y estribos para “coser” el conjunto. -

Cálculo del esfuerzo N Trigonométricamente: Reemplazando tg α obtenidas, se tiene:

H =Qt −tgα por las medidas del cabezal antes tgα=

D/2 h

H =Qt .

H =129,37 t .

D /2 h 1,125 m/2 1,1 m 8

H = 66,15t

-

Cálculo de la armadura Fe=

Fe=

H σe

66,15 t 1,8 t /cm2

Fe=36,75 cm 2 ( σe : se toma 1,8 t/cm2 , en lugar de 2,4 8 t /cm2 , para evitar verificar la fisuración del hormigón)

-

Se adoptan 12 Ø 20 (37,70 cm 2 ) por cada 1,125m de ancho, es decir, por el ancho de influencia de cada pilote. La armadura longitudinal se deberá calcular considerando al cabezal como una viga continua de: Ancho Alto

b0 = 1,60m d0 = 1,15m h = 1,10m y largo igual al largo del cabezal apoyado sobre lo n pilotes calculados. Quedará una porción de tabique entre los dos grupos de pilotes, que se considerará “colgado” del tabique mismo. Se deberá realizar la verificación de la armadura del tabique para chequear que sea capaz de soportar el peso de lo que cuelga. -

Se dispone armadura de repartición y estribos mínimos de Ø 8 cada 20 cm.

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