CAPÍTULO I: ESTADO DEL CONOCIMIENTO SOBRE PILOTES
CAPÍTULO 2: ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LOS DIFERENTES FACTORES
2.2 Tracción
2.2.1 Método de falla: Cilindro de cizallamiento
2.2.1.1Variación del diámetro del fuste en suelo c-φ, conjuntamente con el diámetro medio de las hélices.
C=40 kPa, φ =30º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
Tipo de suelo c- φ c
D(m) Autores Stephenson Perko-Rupiper Adams y Klym
Capacidad de carga (kN)
494 550 485 0.6
127 141 270 0.35
Tipo de suelo c- φ( φ=0) c
Autores Stephenson Perko-Rupiper Adams y Klym
Capacidad de carga (kN) 171 245 332
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Diámetros de hélices en cada caso D1=D2=0.6 m; D1=D2=0.8 m; D1=0.4, D2=0.8 m
En este caso, al igual que en compresión, al aumentar el diámetro del fuste disminuye Qu porque se produce una disminución del área neta de la hélice.
Se puede apreciar en la gráfica que existe una marcada diferencia entre los autores, en el caso de (Mooney et al.) se evidencia que no hay similitudes en los resultados entre los pilotes con igual diámetro medio que tienen hélices iguales y los que son cónicos, mientras que en Perko y Rupiper la gráfica para ambos casos tiene la misma forma. 2.2.1.2 Variando las profundidades de colocación de hélices en suelo c-φ
C=40 kPa, φ =30º, = 18(kN/m3), D1=D2=0.6 m H1=1.5 y H2=2.1m
H1=2.1 y H2= 2.7m H1=2.8 y H2= 3.2m
Figura 2.21: Capacidad de carga a tracción vs diámetro del fuste.
Figura 2.22: Capacidad de carga a tracción vs profundidad.
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Se evidencia que con el aumento de la profundidad de colocación del pilote se incrementa la capacidad de carga. Existe una diferencia significativa entre los autores fundamentalmente en los valores máximos como se aprecia en la siguiente tabla:
Tabla 2.14: Valores de capacidad de carga para diferentes autores.
Autores Mooney, Adamczak y Clemence Perko-Rupiper
Profundidades(m) 2.8 2.1 1.5 2.8 2.1 1.5
Capacidad de
carga (kN) 599 395 265 387 318 259
2.2.1.3 Variando el diámetro de las hélices en suelo c-φ
C=40 kPa, φ=30º, =18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m Diámetros de la hélice superior: 0.5m, 0.7m, 0.8m Diámetros de la hélice inferior: 0.2m, 0.3m, 0.4m
En ambos casos un incremento promedio de las hélices produce un incremento en la capacidad de carga al arrancamiento siendo mayor la influencia en los pilotes cónicos principalmente para los diámetros mayores.
2.1.2.4 Variando el ángulo de fricción interno en suelo c-φ
C=10 kPa, φ=25º, 30º, 35º, 40º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
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La gráfica muestra que al aumentar el ángulo de fricción interno del suelo de 25 a 40 grados se produce un aumento de capacidad de carga de un 73%. La diferencia entre los autores disminuye cuando aumenta el φ del suelo como se aprecia en la tabla siguiente:
Tabla 2.15: Valores de capacidad de carga para diferentes autores.
Autores Mooney, Adamczak y Clemence Perko-Rupiper
φ(º) 25 40 25 40
Capacidad de
carga (kN) 225 630 167 619
2.2.1.5 Variando la cohesión en suelo c-φ
C=40, 60, 80, 100 kPa, φ=10º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
Se aprecia que existen diferencias más marcadas entre los autores que en el caso anterior. Los incrementos de capacidad de carga de 40 a 100 kPa de cohesión son del 45% para Mooney y 50% para Perko, pero con una magnitud menor a como lo hace φ.
Figura 2.24: Capacidad de carga a tracción vs ángulo de fricción interno del suelo.
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2.2.1.6 Variación del diámetro del fuste en suelo φ, conjuntamente con el diámetro medio de las hélices.
φ =30º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m Diámetros de hélices en cada caso:
D1=D2=0.6 m……….Da=0.6m D1=D2=0.8 m………..…..Da=0.8m D1=0.4m D2=0.8 m….….Da=0.6m
En el gráfico se aprecia una diferencia marcada entre las capacidades obtenidas con un diámetro medio de las hélices de 80cm y 60cm. Los resultados de capacidad de carga son mucho menores que los obtenidos en suelo c- φ.
Para un diámetro medio de las hélices de 80cm y un diámetro del fuste de 30 cm, los resultados del método de capacidades individuales se expresan en la tabla siguiente:
Tabla 2.16: Valores de capacidad de carga para los diferentes tipos de suelo.
2.2.1.7 Variando las profundidades de colocación de hélices en suelo φ
φ =30º, =18(kN/m3), D1=D2=0.6 m H1=1.5 y H2=2.1m
H1=2.1 y H2= 2.7m H1=2.8 y H2= 3.2m
Tipo de suelo c- φ φ
Autores Mooney, Adamczak
y Clemence Perko-Rupiper
Udwari, Rodgers y Singh
Capacidad de carga (kN) 533 512 358
Figura 2.27: Capacidad de carga a tracción vs profundidad. Figura 2.26: Capacidad de carga a tracción vs diámetro del fuste.
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Se puede apreciar en el gráfico que a mayor profundidad aumenta la capacidad de carga del pilote en un 50% de 1.5 a 2.8m. El incremento es menor que en el caso del suelo c-φ. 2.2.1.8 Variando el diámetro de las hélices en suelo φ
φ=30º, =18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m Diámetros de la hélice superior: 0.5m, 0.7m, 0.8m Diámetros de la hélice inferior: 0.2m, 0.3m, 0.4m
En esta forma de trabajo se incrementa la capacidad de carga del pilote con el aumento del diámetro medio aunque lo hace en menor cuantía que en el suelo c- φ, considerando solo φ=30º. Aunque el crecimiento de la capacidad de 0.35 a 0.6m es de un 59%, en la siguiente tabla se aprecia que los valores son mucho menores que en el caso anterior.
Tabla 2.17: Valores de capacidad de carga para los diferentes tipos de suelo.
2.2.1.9 Variando el ángulo de fricción interno en suelo φ
φ=25º, 30º, 35º, 40º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
Tipo de suelo c- φ φ
D(m) Autores Mooney, Adamczak
y Clemence Perko-Rupiper Udwari, Rodgers y Singh Capacidad de carga (kN) 332 230 91 0.35 532 554 223 0.6
Figura 2.28: Capacidad de carga a tracción vs diámetro promedio de las hélices.
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En el gráfico se aprecia un gran aumento de la capacidad de carga del pilote, de 25 a 40 grados se produce un incremento de un 84% y en mayor cuantía que el suelo c-φ, considerando solo φ=30º como aparece en la siguiente tabla para φ=40º:
Tabla 2.18: Valores de capacidad de carga para los diferentes tipos de suelo.
Tipo de suelo c- φ φ
Autores
Mooney, Adamczak y Clemence
Perko y Rupiper Udwari, Rodgers y Singh
Capacidad de
carga (kN) 630 620 792
2.2.2 Método de falla: Capacidades individuales
2.2.2.1Variación del diámetro del fuste en suelo c-φ, conjuntamente con el diámetro medio de las hélices.
C=40 kPa, φ =30º, =18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m Diámetros de hélices en cada caso
D1=D2=0.6 m D1=D2=0.8 m D1=0.4m D2=0.8 m
Al igual que en los otros casos, al aumentar el diámetro del fuste disminuye Qu porque se produce una disminución del área neta de la hélice superior. Para un diámetro medio de las hélices de 0.8m disminuye la capacidad en un 29% de 0.3 a 0.5m de diámetro del fuste y lo hace en mayor cuantía que en el método del cilindro de cizallamiento.
En pilotes con igual diámetros medios, en el caso de pilotes cónicos, tienen igual capacidad de carga al aumentar el diámetro del fuste, que los de pilotes con diámetros de hélices iguales.
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2.2.2.2 Variando las profundidades de colocación de hélices en suelo c-φ
C=40 kPa, φ =30º, =18(kN/m3), D1=D2=0.6 m H1=1.5 y H2=2.1m
H1=2.1 y H2= 2.7m H1=2.8 y H2= 3.2m
El gráfico demuestra que con el aumento de la profundidad de colocación del pilote se incrementa la capacidad de carga. Se produce un aumento de un 30% de la capacidad de carga para una profundidad de 1.5 a 2.8m.
2.2.2.3 Variando el diámetro de las hélices en suelo c-φ
C=40 kPa, φ=30º, =18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m Diámetros de la hélice superior: 0.5m, 0.7m, 0.8m Diámetros de la hélice inferior: 0.2m, 0.3m, 0.4m
Se produce un incremento de la capacidad de carga del pilote con el aumento del diámetro medio aunque lo hace con una menor cuantía que en el método del cilindro de cizallamiento. Aunque el crecimiento de la capacidad de 0.35 a 0.6m es de un 74%, en la siguiente tabla se aprecia que los valores son mucho menores que en el método del cilindro de cizallamiento.
Figura 2.32: Capacidad de carga a tracción vs diámetro promedio de las hélices. Figura 2.31: Capacidad de carga a tracción vs profundidad.
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Tabla 2.19: Valores de capacidad de carga para los diferentes métodos.
2.2.2.3 Variando el ángulo de fricción interno en suelo c-φ
C=10 kPa, φ=25º, 30º, 35º, 40º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
Los resultados muestran un gran incremento de la capacidad de carga del pilote, de 25 a 40 grados de un 83%. Los valores obtenidos en este método son mucho mayores que los del cilindro de cizallamiento como se aprecia en la tabla siguiente para un valor de φ=40º:
Tabla 2.20: Valores de capacidad de carga para los diferentes métodos.
Método Cilindro de cizallamiento Capacidades individuales
Autores Mooney, Adamczak y Clemence
Perko-
Rupiper A.B.CHANCE
Capacidad de carga (kN) 630 619 1085
2.2.2.4 Variando la cohesión en suelo c-φ
C=40, 60, 80, 100 kPa, φ=10º, = 18(kN/m3), H1=2.13m, H2=2.69m
Método Cilindro de cizallamiento Capacidades individuales
D(m) Autores Mooney, Adamczak
y Clemence Perko- Rupiper A.B.CHANCE Capacidad de carga (kN) 332 230 103 0.35 532 554 401 0.6 Figura 2.34: Capacidad de carga a tracción vs cohesión. Figura 2.33: Capacidad de carga a tracción vs ángulo de fricción interno del suelo.
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Al aumentar al cohesión de 40 a 100kPa se produce un incremento de la capacidad de carga de un 55%. Comparado con el método del cilindro de cizallamiento los valores son menores.