DATOS GENERALESAltura del estrato 1 h1 = 1.50 mAltura del estrato 2 h2 = 17.50 m (Proy. Hasta los 19.00 m por debajo del N.T)Cohesion promedio c = 0.98 kg/cm2Valor del cortante máximo promedio estrato 1 fs1 = 0.300 kg/cm2Valor del cortante máximo promedio estrato 2 fs2 = 0.300 kg/cm2Peso especifco del suelo G = 1,910 kg/m3

Peso especifco del concreto = 2,400 kg/m3Ancho del encepado A = 1.60 mLargo del encepado B = 1.60 mAltura del encepado hf = 0.40 mAltura de Desplante de la cimentacion h = 0.40 m (Del Estudio de Suelos EMS)

Diámetro exterior del Pilote (Tubing) = 4.00 pulgTipo de Punta del Tubing = PGrado de acero del Tubing = L80Resistencia de Mortero Columnas f'c = 210 kg/cm2Resistencia a la fluencia del acero Columnas fy = 4,200 kg/cm2

= 15.55 tn

= 5.05 tnPeralte de Columna t = 0.25 mAncho Columna b = 0.25 m

Resistencia Admisible de Terreno de fundación = 0.60 kg/cm2 (Del Estudio de Suelos EMS)Sobrecarga sobre la cimentacion s/c = 300 kg/m2Coeficiente de Seguridad F.S = 3

(gc)

Øe

Carga Muerta de la edificacion (PD) PD

Carga Viva de la edificacion (PL) PL

qd

(Proy. Hasta los 19.00 m por debajo del N.T)

(Del Estudio de Suelos EMS)

(Del Estudio de Suelos EMS)

DISEÑO PILOTES Y ENCEPADO ELEMENTOS EJE Y2 (ENTRE X4 - X5)

PREDIMENSIONAMIENTOA.- LONGITUD DEL PILOTE

La longitud del Pilote por friccion, esta en funcion de la dimension del pilote asi como del factor defriccion del suelo basicamente. Sin embargo tambien depende de la magnitud de las cargas actuantes, ya que mayor carga, mayor sera la longitud del pilote requerido y/o la cantidad de pilotes.Para las condiciones de la obra dada, tenemos:

H1 = 1.50 m Altura del estrato 1H2 = 17.50 m Altura del estrato 2

= H1 + H2

= 19.00 m

B.- ESPACIAMIENTO ENTRE DE PILOTESDe acuerdo a la Norma E.050, tenemos que:

Luego:

= 19.00 mS = 0.41 m Para el 2do. Caso (4b)S = 1.20 m Mínimo

Asumimos:

= 1.20 m Por tratarse de Pilotes por friccion.

1.20 mb = 0.20 2Ø

C.- PREDIMENSIONAMIENTO DEL AREA DEL ENCEPADOEl area requerida para el encepado estara gobernado por la superficie minima requerida para ladistribucion de los pilotes calculados, mas no asi por la distribucion de cargas al terreno, ya queestas seran transmitidas al mismo atraves de los pilotes.

Nº = 4 Numero de Pilotes por grupon = 2 Numero de Pilotes en una hileram = 2 Numero de hilerasb = 0.20 m Distancia del eje pilote exterior al borde del encepado

= 1.20 m Espaciamiento

1.20 mA = 1.60 m CalculadoB = 1.60 m CalculadoLuego Usar:A = 1.60 m AsumidoB = 1.60 m Asumido

Lp

Lp

Lp

S1

S2

S1

S2

D.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ALTURA DEL ENCEPADOLa altura de la cimentacion, en este caso, esta gobernada por el requerimiento de longitud de anclaje en compresion del refuerzo de la columna.

hc = ? Peralte del encepado o zapata

= 1.27 cm Diametro del refuerzo principal de la Columnaf'c = 210 kg/cm2 Resistencia de Mortero Columnasfy = 4200 kg/cm2 Resistencia a la fluencia del acero Columnasr = 7.5 cm recubrimiento

= 29.45 cm

= 21.336 cm

Luego:

= 29.45 cm

hc =hc = 38.22 cmAsumimos

hc = 0.40 m

Luego Usar encepado: 0.40 x 1.60 x 1.60

db

Ld

Ld

Ld

Ld + r + db

l d= 0 . 08 *d b∗fy

√f'c

l d= 0 . 004 *d b *fy

METRADO DE CARGAS SOBRE SOBRE EL TERRENO DEFUNDACION

PESO DE LA EDIF. SOBRE EL ENCEPADO

15.55 Tn (Del Sap2000, para Col. ejes Y2-Y2 y Y3-Y3)

5.05 Tn (Del Sap2000, para Col. ejes Y2-Y2 y Y3-Y3)

20.60 Tn

PESO DE LA ZAPATA:Ancho del encepado 1.60 mLargo del encepado 1.60 mAltura del encepado 0.40 m

Peso Propio del encepado 2.46 Tn

PESO DEL SUELO SOBRE LA ZAPATA (En el caso que el encepado se encuentre bajo el N.T)Ancho del encepado 1.60 mLargo del encepado 1.60 mAltura de relleno sobre el encepado 0.00 mDescto. Volumen Columna 0.00 m3Peso especifico del suelo 1.91 Tn/m3

Peso Suelo de relleno 0.00 Tn

SOBRECARGAs/c 300.00 kg/m2

VERIFICACION DE CARGAS ACTUANTES

Cargas Sobre el Terreno Peso de la Edificacion 20.60 TnPeso del encepado 2.46 TnPeso del suelo de relleno 0.00 TnSobrecarga 0.77 TnTotal Peso sobre la Cimentacion 23.83 TnCoeficiente de Seguridad 3.00

Carga del Diseño Sobre el Terreno (w) 2.79 kg/cm2Resistencia Admisible del Terreno 0.60 kg/cm2 Del Estudio de Suelos (qu)¿Requiere Pilotes? SE REQUIERE PILOTES … !

Carga Muerta de la edificacion (PD)

Carga Viva de la edificacion (PL)

Peso Total de la Edificacion (P)

DISEÑO DE PILOTES

PROYECTO Construcción y Equipamiento de la IEI Nº 467, Comunidad de Nvo. Ampiyacu

ELEMENTO ZAPATA ENTRE EJES X4 y Y2 (ELEMENTO CRITICO)

DATOS ESTRATO 1 ESTRATO 2 UNIDADES

CH CH

Altura del Estrato que atraviesa el pilote h = 4.92 57.41 pieDiámetro exterior del Pilote (zona de contacto) Ø = 4.00 4.00 pulg

Area lateral del pilote = 5.15 60.12 pie2Radio pilote circular o lado en pilote cuadrado Rp = 0.17 0.17 pieValor del cortante máximo promedio (rozamiento) fs = 614.46 614.46 lb/pie2Peso especifco del suelo G = 119.24 119.24 lb/pie3Profundidad de la punta bajo la superficie suelo Df = 4.92 62.34 pieCohesión c = 2,007.18 2,007.18 lb/pie2Angulo de fricción interna = 0.00 0.00 gradosFactores de capacidad-apoyo no dimensionables Nc = 5.14 5.14Factores de capacidad-apoyo no dimensionables Nq = 1.00 1.00Factores de capacidad-apoyo no dimensionables Ng = 0.00 0.00

Factor de seguridad FS = 3 (varia entre 2-3)

RESISTENCIA POR PUNTA DEL PILOTE

= 579.02 lb = 0.26 ton

RESISTENCIA DEBIDA AL ROZAMIENTO

= 40,110.54 lb = 18.19 ton EL PILOTE TRABAJA POR FUSTE …. !

CARGA ADMISIBLE

= 13,563.18 lb = 6.15 ton

AL

PP

Pf

Pad

PP=RP2 (1 . 3cNc+GD f Nq+0 . 80GRPN g )

P f=A L f s

P ad= (PP + P f )/FS

CALCULO DE PILOTES

Carga total actuante = 23.83 tn

Carga resistente/pilote = 18.45 tn

Carga Admisible/pilote = 6.15 tn

Número de pilotes calculado = 3.87Número de pilotes asumido = 4.00Largo del encepado (A) = 1.60 mAncho del encepado (B) = 1.60 m

Altura del encepado = 0.40 mArea del encepado (A x B) = 2.56 m2

Peso Especifico del Suelo = 1.91 tn/m3

Peso Especifico del Concreto = 2.40 tnkg/m3

Altura del relleno sobre el encepado = 0.00 m

Verificamos el numero de Pilotes a usar :

N1° =N1° = 4 Entonces : OK !!N° 4 (Numero de Pilotes asumido)

Calculamos la capacidad de carga del grupo de Pilotes :

= 24,604.42 kg (Carga Admisible de la suma de Pilotes individuales)

= Carga resistente del Grupo de Pilotes

= Carga Admisible del grupo de Pilotes

= 0.95 Factor de eficiencian = 2 Numero de Pilotes en una hileram = 2 Numero de hilerasS = 47.24 pulg Espaciamiento de centro a centro en los pilotesD = 4.00 pulg Diametro del piloteØ = 4.86 D/S , en donde Ø es numericamente igual al angulo cuya tangente es D/S

expresada en grados.

= 72,762.88 kg Carga por friccion del Grupo de Pilotes

= 1,050.37 kg Carga por Punta del Grupo de Pilotes

= 69,882.00 kg

= 23,294.00 kg < OK !!

RESUMENEl Diseño final del Pilote sera el siguiente:

Pilotes:

= 19.00 m Longitud del PiloteØ = 4.00 pulg. Diametro del PiloteNº = 4 Numero de Pilotes por grupon = 2 Numero de Pilotes en una hileram = 2 Numero de hilerasS = 1.20 m Espaciamiento entre Pilotes

EncepadoA = 1.60 mB = 1.60 mhc = 0.40 m

(Pa)

(Pr = Pp + Pf)

(Pad = Pr/F.S)

(Nº = Pa/P)(Nº)

(hz)

(gs)(gc)(hs)

P'a /Pad =( Pa + Az *( gs hs +gc hz + S/C) )/Pad

Pp

Pgr Ef *Pf + Pp

Pga Pgr/FS

Ef

Pf

Pp

Pgr

Pga Pp

LP

CONVERSION

m - pie

3.5 3.28084 pie 11.48 pie

1 m

pulg - pie

4.5 1 pie 0.38 pie12 pulg

kg/cm2 - lb/pie20.86 2.2046 lb 1 cm2 1761.40 lb/pie2

1 kg 0.0010764 pie2

^kg/m3 - lb/pie3

1910 2.2046 lb 1 m3 119.24 lb/pie31 kg 35.31467 pie3

tn/m2 - kg/cm26 1000 kg m2 0.60 kg/cm2

1 tn 10000 cm2 m2

tn/m3 - kg/cm36 1000 kg m3 0.01 kg/cm2

1 tn 1000000 cm3 m2

VERIFICACION POR ESBELTEZ (CUANDO EL PILOTE TRABAJA POR PUNTA)

Datos= 4.00 pulg.

ø Exterior = 4.50 pulg.ø Interior = 4.03 pulg.

Area = 3.17 pulg2Inercia = 7.23 pulg4

radio = 1.51 pulg.Perimetro = 35.91 cm

Cargas ActuantesTotal Carga Axial = 54.32 klbNº pilotes = 10Total Carga Axial c/pilote = 5.43 klb

Carga Admisible por PiloteLong. No Apoyada = 5.00 pieL = 62.34 pie Fy = 36.00 klb/pulg2Cc = 126.1k = 0.80 kL/r = 33.04 (kL/r)/Cc = 0.26198Ca = 0.72 De tabla de AISC <------ OJO cambia si cambia kL/r..)Fa (Esfuerzo Admisible) = 25.92 klb/pulg2Pa =Fa*A

Pa=Carga Admisible 82.27 Klb OK … !

Diametro Nominal Tubo (Ø)

<------ OJO cambia si cambia kL/r..)

Coeficiente de Rozamiento (fs)Terzaghi recomienda los maximos siguientes:

MATERIALES ARCILLOSOSArcilla blanda y Limo blando 0.075 - 0.300 kg/cm2 0.1875Limo arenoso 0.210 - 0.500 kg/cm2Arcilla consistente 0.400 - 1.000 kg/cm2Arcilla muy consistente 0.500 - 2.000 kg/cm2

MATERIALES ARENOSOSArena poco compacta 0.125 - 0.350 kg/cm2Arena compacta 0.350 - 0.700 kg/cm2Grava compacta 0.500 - 1.000 kg/cm2

Nota: Cuando el terreno de cimentacion es arcilloso, se suele tomar para el coeficienteel valor de la cohesion o una fraccion del mismo.

CAPACIDAD DE CARGA DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

(Terzaghi 1943 y modificado por Vesic 1975)

Donde:

Presión promedio bajo el área (A) de contacto de la cimentaciónq= SobrecargaNc,Nq,Ny= Factores capacidad de cargaSc,Sq,Sy= Factores de formaDc,Dq,Dy= Factores de profundidadc= Cohesión¢= Angulo de fricción internaB= Ancho de la cimentaciónD= Profundidad de cimentaciónL= Longitud

Peso unitario del suelo

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA

Meyerhof Hansen Vesic Chen

¢ Nq Nc Nq/NcMeyerhof Hansen Vesic Chen

0 1.000 5.142 0.000 0.000 0.000 0.000 0.1942 1.197 5.632 0.010 0.010 0.153 0.156 0.2124 1.433 6.185 0.042 0.045 0.340 0.350 0.2326 1.716 6.813 0.106 0.113 0.571 0.595 0.2528 2.058 7.527 0.209 0.223 0.860 0.909 0.273

10 2.471 8.345 0.367 0.389 1.224 1.313 0.29612 2.974 9.285 0.596 0.629 1.689 1.837 0.32014 3.586 10.370 0.921 0.967 2.287 2.522 0.34616 4.335 11.631 1.375 1.434 3.060 3.422 0.37318 5.258 13.104 2.003 2.075 4.066 4.612 0.40120 6.399 14.835 2.871 2.948 5.386 6.196 0.43122 7.821 16.883 4.066 4.134 7.128 8.316 0.46324 9.603 19.324 5.716 5.746 9.442 11.173 0.49726 11.854 22.254 8.002 7.941 12.539 15.050 0.53328 14.720 25.803 11.190 10.942 16.717 20.351 0.57030 18.401 30.140 15.668 15.070 22.402 27.665 0.61132 23.177 35.490 22.022 20.786 30.215 37.849 0.65334 29.440 42.164 31.146 28.774 41.064 52.183 0.69836 37.752 50.585 44.426 40.053 56.311 72.595 0.74638 48.933 61.352 64.074 56.174 78.024 102.052 0.79840 64.195 75.313 93.691 79.541 109.411 145.193 0.85242 85.374 93.706 139.317 113.956 155.542 209.438 0.91144 115.308 118.369 211.408 165.579 224.634 306.924 0.974

qo =

Ng (1) Ng (2) Ng (3) Ng (4)

Nq=eπ tan φ tan 2 (14π+

12φ )

Nc=cot φ (Nq−1)

N γ=2 (Nq +1) tan φ tan (14π+

15φ )

qO=c Nc Sc Dc + q Nq Sq Dq +γ B

2Nγ Sγ Dγ

γ=

Nγ= (Nq −1 ) tan (1.4 φ ) N γ=1.5 (Nq −1 ) tan φ N γ= 2 (Nq +1 ) tan φ

46 158.502 152.098 328.731 244.647 330.338 458.025 1.04248 222.300 199.259 526.451 368.667 495.999 697.938 1.11650 319.057 266.882 873.855 568.569 762.859 1089.475 1.196

(1) Meyerhof 1951-1963(2) Brinch Hansen 1970(3) Vesic 1973-1975(4) Chen 1975, para f < 40°

(Terzaghi 1943 y modificado por Vesic 1975)

Tan ¢

0.0000.0350.0700.1050.1410.1760.2130.2490.2870.3250.3640.4040.4450.4880.5320.5770.6250.6750.7270.7810.8390.9000.966

N γ=2 (Nq +1) tan φ tan (14π+

15φ )

1.0361.1111.192